水平循环荷载作用下群桩与软粘土相互作用离心模型试验研究

桩基是水工构造物常用的地基处理方式之一,在国内外水运工程建设中均有应用。在波浪、船舶等循环荷载条件下,桩基和软粘土之间的相互作用,易发生软土强度弱化、桩基变形位移,带来工程危害。为解决这种情况,应从水平循环荷载作用下桩和饱和软粘土之间的作用机理着手开展研究。文章通过离心机模型试验,研究了水平循环荷载作用下饱和软粘土与高承台群桩基础的相互作用。试验结果显示,在每个加载卸载循环过程中,随着施加荷载值的增大,引起桩基的最大位移和残余位移同时增加。每次加卸荷循环后,桩体内均产生残余弯曲应变。群桩的前排桩产生的弯曲应变值是后排桩的3.2倍。     

直斜桩群桩基础在钢筋混凝土拱桥中的应用与探讨

斜桩在群桩桩基中能够抵抗较大的水平荷载,对于钢筋混凝土拱桥,拱脚处产生的水平推力巨大,对基础性能的要求较高,直斜桩组合群桩基础是砼拱桥基础的一种较优选择。本文对直桩群桩基础和直斜桩组合群桩基础进行计算分析,并作相应对比,当群桩中的斜桩在承受竖向和横向荷载时,斜桩能分担部分竖向荷载的,还能减小桩顶内力,水平位移,桩身裂缝,其作用较为明显,而群桩中直桩主要承担了抵抗竖向荷载的作用。因此,直斜桩组合桩基更适合拱桥的基础,竖向和水平承载力均能满足要求。     

横向荷载群桩效应分析

在大量单桩、群桩模型试验的基础上，分析了水平受载群桩桩土作用机理，探讨了水平荷载作用下群桩的影响因素。采用弯矩函数拟线法，绘制了试桩P-Y曲线，通过对单桩、群桩P-Y曲线的分析比较，提出了合理、可靠、方便、实用的群桩效应计算方法，计算结果与实测值相吻合。     

堆载作用下加筋高填方边坡区桩身被动荷载研究

加筋土技术在码头陆域高填方工程中得到越来越广泛的应用,而在加筋高填方区内修筑码头桩基,在堆载作用下码头桩身的被动荷载确定是其内力与变形求解的关键因素。基于局部塑性理论,开展了堆载作用下加筋填方区桩身水平被动荷载的计算推导,并得出了桩基剩余推力及剩余水平附加应力计算方法。通过室内物理模型试验,开展了堆载作用下加筋高填方区桩身被动荷载研究,验证了理论推导计算方法的正确性。最后,通过数值模拟计算的方法,开展了不同因素下桩身被动荷载影响分析和合理桩间距研究探讨。     

桩靴贯入对群桩效应影响的模型试验分析

为评价桩靴贯入饱和软黏土对邻近水平受荷群桩群桩效应的影响，开展了1g条件下的模型试验。基于桩身应变测量结果得到桩身弯矩，对弯矩拟合后依据弯矩与剪力的微分关系得出近远桩桩头承担的剪力，进而依据修正Poulos方法得出在桩靴贯入过程中描述群桩相互作用的Y乘子的变化，并将考虑群桩效应后的群桩桩身弯矩与试验结果进行对比。研究表明在桩靴贯入过程中，群桩近远桩桩头承担剪力发生变化：远桩桩头承担荷载增大、近桩桩头承担荷载减小。桩靴贯入使Y乘子减小，考虑群桩效应后，弯矩预测结果与测量结果较为接近。     

水平荷载下桩身稳定性及土体扰动分析

通过数值模拟,对比基桩试验结果和模拟结果,验证计算模型的适用性。计算不同荷载等级下桩身的内力分布情况和位移变化,分析桩身稳定性;对桩周土体的受力状态进行分析,研究水平荷载对桩周土体的扰动情况。研究结果表明:在受到长期性的横向荷载作用时,桩身会受到持续的剪切作用,应定期进行桩身完整性检测;在水平荷载的作用下,基桩周围的土体会受到剪切和张拉作用。     

旧高桩码头基桩承载力的计算与测试

首先采用ANSYS软件对某高桩码头的原构件及基桩承载力进行有限元分析;然后模拟试验预定的加载步骤分多次施加荷载,获得了相应荷载作用下码头试验段各构件的内力及群桩中的单桩承载力;最后在码头结构上进行加载试验,测出相应的内力及单桩承载力,并与计算结果进行了比较,结果表明,采用计算与测试相结合的方法能较准确地评估码头各构件及群桩的承载能力。     

水平荷载作用下高桩墩台结构三维有限元计算分析

高桩墩台结构承受水平荷载的能力与码头的桩基是否布置斜桩有很大的关系。寻求在相同水平力方向荷载作用下高桩墩台桩基合理布置方案及桩基选型,可充分发挥桩基承载力,不仅对工程造价、码头使用,而且对提高结构抗水平荷载的能力有着十分重要的现实意义。本文以佛山某高桩靠船墩台的标准结构桩基布置和选型为例,运用有限元计算软件Midas,对比相同水平荷载作用下,不同的桩基结构形式的内力变形,并重点讨论了水平荷载作用下码头结构的桩基受力特性,在此基础上提出码头桩基选型及布置的建议。     

灰土挤密桩复合地基受力变形机理研究

通过有限差分程序FLAC-3D,对灰土挤密桩复合地基的受力变形机理进行了分析研究,分单桩和群桩两种情况,得到结论:两种模式下的桩和土受力及变性规律相似,都是桩体在4倍桩径范围内,应力急剧衰减到桩顶应力的1/4左右,桩端基本没有端阻力,桩周土承担一定荷载,且随基础荷载的增加而增加,沿桩身全长受力;沉降量与荷载近似呈线性关系,桩周土沉降量略大于桩的变形。但由于群桩效应,群桩的桩承担荷载相对减小,土体分担了更大的荷载,地基承载力有所降低,总体沉降量有所增加,两者的沉降差增大。     

海洋采油平台隔水套管群（桩）水平承载力研究

通过对模型试验结果的分析，研究了海洋采油平台在冰和波浪等水平荷载作用下，隔水套管的工作性状，提出了方便实用的群桩效率计算方法和隔管水平承载力的计算方法，并得到了原型试桩资料的验证。     

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。     

基于室内模型试验探讨桩身弯矩的确定方法

本文通过大直径扩底桩室内模型试验,研究水平荷载作用下钢筋混凝土扩底桩的受力性能和破坏机理。根据模型试验获得的实测钢筋应力计算桩身弯矩曲线,进而分析大直径扩底桩的水平承载性能。根据挠曲线微分方程推导水平荷载与桩顶位移的关系,分析水平荷载与桩身弯矩的关系,对桩身破坏机理进行分析。     

竖向荷载作用下桩基荷载传递计算方法

通过对己有各种单桩计算方法的研究总结,建立了单桩计算新理论。该理论与以往基于荷载传递法的单桩计算方法相比,做了如下改进:(1)桩侧与桩端采用广义荷载传递模型;(2)引入混凝土的Rusch模型以考虑高荷载水平作用下桩身混凝土的弹塑性性状;(3)耦合Mindlin解答以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移。因此该单桩荷载-沉降关系计算方法在理论上更趋完善,使基于荷载传递法的多层地基中单桩荷载-沉降关系计算方法得到完善和统一。     

游艇码头定位桩计算的初步探讨

游艇码头设计中,需要在选取合理的荷载组合的基础上,对浮桥以及靠泊游艇受风、水流和波浪作用产生的水平力进行计算,得到作用在定位桩上的水平荷载。通过定位桩的水平荷载确定定位桩的桩径及桩间距。     

桩柱间距对桩柱上波浪荷载的影响

桩柱间距的大小直接关系到入射波对桩柱的作用力及对平台或上部结构的上托力。基于FLOW-3D建立三维数值波浪水槽,通过试验验证数值模型的准确性,研究4种波况下,桩柱间距L对作用在上游桩柱和下游桩柱波浪荷载的影响。结果表明：由于桩柱的相互影响,作用在两桩柱上顺向波浪荷载和横向波浪荷载均不同于孤立桩柱情形,群桩系数KG与桩柱间距L有密切关系,对于顺向群桩系数KGx,当桩柱间距L与其直径D的比值小于1.0时,上游桩柱顺向群桩系数KGxu＜1.0,下游桩柱顺向群桩系数KGxd＞1.0,两桩柱的横向群桩系数KGy可达3.0～4.0。随着间距的增加,KGxu逐渐增大、KGxd逐渐减小、KGy大幅减小。当L/D＞4.0时,基本可以忽略两桩柱的相互影响。     

港口工程水平受荷桩m值的确定

针对现有m值计算方法的局限性,提出了水平受荷桩m值的反演分析新方法,系统地研究了各级荷载作用下m值变化的规律,为在不同水平荷载作用下合理选取m值提供了可靠的理论计算方法.     

不规则波作用下9桩串列群桩效应的实验研究

小尺度的群桩结构在海洋工程建筑物中应用广泛,其在波浪作用下产生的群桩效应也被国内外学者所关注,但是目前有关群桩效应的研究多限于较少桩柱。基于物理模型实验,对不规则波作用下,9桩串列群桩中各桩所受正向力、横向力进行了研究,结合对应波浪作用下孤立桩所受波浪力,分析了正向力和横向力群桩系数K_(G,1/3)、K_(GL,1/3)随相对桩距S/D和KC_(1/3)数变化的规律,并对比了群桩中各桩上群桩系数的区别。     

复杂水平荷载作用下部分埋入单桩的计算方法*

在Winkler地基梁模型和有限单元法理论的基础上,提出了一种在复杂水平荷载作用下求解部分埋置水平受荷单桩弯矩和位移的计算方法。将该方法计算结果与经典算例结果和现场试验结果进行对比,验证了该方法的正确性。通过算例分析了水流冲刷作用和桩顶约束条件对部分埋入桩桩身弯矩和位移的影响,分析结果表明,在研究冲刷对桩基水平承载力的影响时应结合桩顶的约束条件。该方法可有效开展复杂水平荷载下部分埋置水平受荷桩的计算分析。     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效弯矩有限元迭代法

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,引入等效附加弯矩概念,提出了基桩P-Δ效应的等效弯矩有限元迭代法,编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析。结果表明:等效弯矩有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-Δ效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-Δ效应显著。     

叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用分析

当高桩码头承受较大水平力荷载作用时,码头因位移大而存在安全隐患。为此,研究叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用大小。运用易工水运工程结构CAD集成软件建立高桩排架空间结构模型,计算分析叉桩排架结构在水平力作用下,码头横梁、桩基的内力和位移大小随叉桩的斜度和转角改变的规律,同时对比叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力大小。结果表明:叉桩排架结构抵抗水平力产生的位移作用远大于设置平联撑的排架结构。