预压固结地基单桩承载力随固结度变化的模拟

针对滩涂围垦工程初步设计阶段单桩承载力预测的问题,结合某围垦工程中水闸下软土地基处理工程实例,研究软土抗剪强度指标和压缩模量在不同固结度下的变化规律,进而使用岩土有限元分析软件MIDASGTS NX建立了软土体和桩-土相互作用模型,通过对各土层压缩模量、抗剪强度指标和桩-土参数的合理取值,得出单桩竖向、水平向极限承载力随土体固结程度的变化规律。结果表明,固结度为80%时单桩竖向承载力比不固结时提高约1.8倍;单桩水平向承载力提高约1.7倍,单桩承载力随着桩周土体的固结得到较大程度的增长。     

考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

深厚软黏土地基在受到上部结构传递的荷载作用时将会发生进一步固结,进而影响软土地基的承载特性,因此考虑荷载作用下软土地基的固结特性对地基承载力分析有重要意义。文章以室内静三轴试验所得软黏土抗剪强度指标c、φ随固结度和静偏应力变化规律为基础,利用大型有限元软件ABAQUS,通过用户子程序USDFLD对土体材料进行二次开发,建立考虑土体抗剪强度指标随固结度和静偏应力变化的有限元模型,进而对重力沉箱式防波堤软土地基承载力进行数值分析。有限元计算结果表明:静偏应力作用下地基土体发生进一步固结,土体固结度随时间增长而增大,抗剪强度指标出现明显增长。依据极限承载力、允许变位的判别标准分别对软土地基承载力进行分析:伴随着土体的不断固结,两种判别标准下的承载力安全系数均明显增大,且后者计算结果相对安全,建议采用允许变位的判别标准来计算实际工程中的承载力安全系数。     

软粘土强度变化对防波堤稳定性影响分析

在地基软弱的离岸区域建造新港区,建筑物的失稳和破坏很大程度上与地基土体的承载能力有关。实际工程中,在软粘土地基上建造港工结构物大多会通过打设塑料排水板等对软土地基进行加固,如何科学的考虑软粘土地基抗剪强度的提升,最大限度的利用软粘土地基的承载能力,获得更为经济有效的工程设计施工方案,将是我国防波堤建设需要面对的重要研究课题之一。文章根据室内静三轴试验数据,研究不同荷载作用下软粘土强度变化规律,采用ABAQUS提供的接口对数值模型的土体材料属性进行二次开发,并结合实际工程,分析考虑软粘土强度变化后对沉箱式防波堤极限承载力的影响,计算结果表明:在竖向荷载作用下,由于软粘土抗剪强度的提升,防波堤安全系数提高了1.1,防波堤更加稳定安全;在水平波浪荷载作用下,结构的失稳主要受护肩和基床承载特性的影响,强度指标的提升对防波堤失稳影响较小。     

软土地基上新型港工结构及其相关问题研究

在我国渤海湾沿岸、连云港以南苏北沿海、长江口、杭州湾、闽江口、韩江口、珠江口和海南岛西北部等很多沿海地区,广泛分布着软弱土地基。为适应深水、软土地基条件,近些年来研究开发了一些新型港口海岸工程结构,主要可分为轻型重力式结构、筒型基础结构、深水全直桩结构和导管-桩基结构等几类。论文给出了模拟这些结构力学特性的有限元数值模型,提出了结构极限承载力分析的加载系数法、土体强度折减法及相关简化计算方法,分析了各类结构的承载特性及其破坏模式,建议了有待进一步研究的问题。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风电桶型结构安全与基础承载力计算

为了研究海上风电桶型结构型式与地基承载力特征,基于有限元建立吸力桶结构与地基的三维数值模型,采用有限差分法计算风电结构与海床地基的变形与屈服,分析不同荷载模式下结构变形与荷载的变化关系,以及地基基础的极限承载特性,通过研究单一极限荷载(水平荷载、竖向荷载、弯矩)作用下桶型结构的变形、安全稳定性以及地基的极限承载特性。研究结果可为海上风电场吸力桶结构的设计与选型、安全运行以及地基长期稳定性提供参考。     

半圆型防波堤地基承载特性的有限元数值分析

半圆型防波堤是适用于软土地基的轻型重力式结构,地基承载特性是工程应用中需解决的重要问题。以大型通用有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立了波浪荷载作用下半圆堤结构的弹塑性有限元分析模型。结合工程实例,分别参照地基极限承载力、结构允许变位判别标准对半圆堤的地基承载特性以及影响因素进行了有限元数值分析,并与汉森公式计算结果进行比较。结果表明:基于允许变位判别标准下的地基承载力分析结果相对安全,地基极限承载力计算的有限元结果与理论公式结果基本吻合,证实了汉森公式对半圆堤结构的适用性。进一步利用有限元方法分析了地基土强度、基础宽度、加固深度等因素对地基承载力的影响。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

低强高压旋喷桩复合地基承载的影响因素

基于高压旋喷桩复合地基有限元模型,研究低强高压旋喷桩正三角形布置和正四边形布置时,桩体弹性模量、桩长、土体内摩擦角对复合地基承载特性的影响,并分析高压旋喷桩的有效桩长。结果表明:正四边形布置时土体的最大竖向沉降量是正三角形布置时的93%,桩体最大竖向应力值是正三角形布置时的97%,采用正四边形布置要优于正三角形布置;随着高压旋喷桩弹性模量的减小,土体最大沉降量增大,桩体最大竖向应力减小;随着土内摩擦角的增大,土体最大沉降量减小,桩体最大竖向应力减小;当采用正三角形或正四边形布置时桩长超过10 m时桩体最大竖向应力基本不变,因此低强度高压旋喷桩有效桩长约为10 m,与文献计算结果和设计取值基本一致。     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

底梁式全直桩高桩码头水平力作用下的特性分析

全直桩高桩板梁式码头结构整体刚度较小,抵抗水平荷载的能力较差,为改善其不足,提出了底梁式全直桩高桩板梁码头结构型式。文中运用有限元方法,并选用非线性钢筋混凝土结构为计算模型,分别对有无底梁的全直桩高桩码头结构在水平力作用下结构的变形及内力特征进行了计算分析比较。结果表明:全直桩高桩码头结构由于设置了底梁后,结构整体刚度增大,其抗水平能力大幅度提高。     

软土地基上板桩码头结构方案研究

以某软土地基上的板桩码头工程为例,采用地下连续墙作前墙、混凝土梁连接前后桩基的设计方案。考虑到软土地基的材料非线性,地基土体采用邓肯-张模型,并使用有限单元法分析板桩码头各构件的应力分布规律和变形特点。另外,采用多种方案对比的方法对码头结构设计方案中的前墙入土深度和两排PHC桩基的桩长进行研究。分析前墙入土深度和PHC桩长对板桩码头位移和内力的影响,并给出前墙入土深度和PHC桩长的优化结果,为工程实践中板桩码头的结构优化设计提供依据。     

梁板式高桩码头极限承载力概率分布

极限承载力概率分布是结构可靠度计算要解决的主要问题之一。针对在役高桩码头结构安全评估问题,选择结构材料性能参数与几何尺寸参数为随机变量,基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗法建立典型梁板式高桩码头极限承载力概率分布模型及统计参数。研究了水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布及损伤位置、损伤程度和损伤数量对高桩码头极限承载力概率分布及统计参数的影响。结果表明:水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布为正态分布,损伤位置、损伤程度和损伤数量不影响结构极限承载力的概率分布。在水平荷载作用下计算损伤结构的可靠指标时,可以采用无损结构极限承载力概率分布及统计参数进行计算。     

软黏土上覆硬土层极限承载力室内模型试验研究*

对双层地基室内模型试验分析,研究了软黏土上覆硬土层厚度变化和水灰比变化对上覆硬土层软土地基的极限承载力的影响。水灰比的增加对增大其极限承载力效果显著,而厚度的增加对提高双层地基极限承载力效果不显著。对双层地基的极限承载力进行了分析,提出了极限承载力的修正公式,并把计算值与试验值做了对比分析。     

基于水平钢架的全直桩系缆结构优化设计

与传统斜桩结构相比,全直桩结构完全以自身抗弯能力来承受水平荷载,在相同受力条件下存在桩径大、竖向承载力没有充分发挥、工程投资偏高的特点.针对该问题,提出一种新型含水平钢架的全直桩结构,以某工程系缆墩为例,采用空间模型进行计算分析,确定优化结构方案,并在该结构的桩基中间位置利用水平钢架与桩基进行连接.结果表明,增设水平钢...     

地基承载力的常用提法及其工程应用

地基承载力有多种提法,如容许承载力、极限承载力、承载力特征值、根据地基的荷载条件与土性指标计算的承载力、勘察单位在工程设计前提供的承载力等;明确各种地基承载力的工程意义,对应用是重要的.文章分析了获得各种常用承载力计算方法的前提条件,提出工程应用中应当注意的问题.对地基在垂直、水平荷载共同作用下的情况,给出了地基承载力的计算公式.为正确的应用各种提法的地基承载力提出了建议.