CDM法加固高桩码头软土岸坡的有限元分析

天津港曾多次发生岸坡变形导致高桩码头构件损伤的工程案例,现有的工程实践表明,CDM基础是加固高桩码头岸坡的有效方法。文章基于ABAQUS建立高桩码头的岸坡-CDM-结构三维有限元模型,分析采用CDM加固岸坡的效果。通过对比加固前后的岸坡土体位移、桩基变形和桩基内力,验证CDM方法加固高桩码头岸坡的有效性。为提高CDM加固高桩码头岸坡的实际应用,对不同CDM加固深度下的加固效果进行研究,结果表明,随CDM加固深度的增加,高桩码头桩帽-横梁处的剪力和弯矩、桩身最大拉应力均先减小后增大,存在最优加固深度。     

桩土作用下斜桩对高桩码头岸坡稳定性的影响

考虑船舶撞击力、堆货荷载等外荷载对码头岸坡与后方桩台的作用,利用ABAQUS有限元软件对高桩码头布置斜桩的后方桩台与岸坡土体进行模拟,并对其桩土相互作用和结构稳定性进行分析。对位移场、应力场等云图中的模拟结果进行分析,结果表明：斜桩承受水平荷载能力优于竖向荷载,与直桩可以很好地形成遮帘作用,保证岸坡土体和结构物稳定。     

水平荷载作用下高桩码头叉桩扭角布置研究

以湛江某高桩码头标准结构段桩基布置为例,运用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型,考虑4种水平荷载作用控制工况,对不同叉桩扭角布置方案码头桩基内力进行计算分析,讨论水平地震荷载及船舶荷载对叉桩扭角布置的影响.计算结果表明:结构横向水平位移与桩弯矩随扭角的增大而增大,结构纵向水平位移和桩弯矩随扭角的增大而减小;在纵向水平地震荷载组合工况下,码头结构位移及桩弯矩最大;综合考虑纵横向刚度的影响,本码头结构段叉桩扭角选用20°较为合理.     

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。     

水平静荷载作用下翼板对基桩工作性状影响的有限元研究

海上风机桩基础主要承受水平荷载和弯矩,通过设置翼板增大桩-土有效接触是提高大直径基桩水平承载能力的有益尝试。文章基于ABAQUS有限元软件结合Mohr-Coulomb弹塑性土体本构模型,计算分析了翼板面积和长宽比对基桩水平承载能力的影响。研究表明:基桩在泥面处设置翼板可显著降低桩身水平位移和弯矩,而且水平位移降低效果优于弯矩;对于正方形翼板,当边长大于1.6D时提升效果不明显,边长建议取值不超过1.6D;对于矩形翼板,扁长形翼板效果明显优于竖长形。     

水平循环荷载作用下单桩基础承载性状数值分析

文章采用ABAQUS有限元软件分析了桩顶自由长度、桩长径比、桩土刚度比等因素对水平循环荷载作用下桩基础承载性状的影响。结果表明:随着桩顶自由长度增大,桩身弯矩呈非线性增大,桩身水平约束减小,从而降低了桩的水平承载力。桩径的增加使桩身上部的水平承载能力逐渐提高,达到一定值时,桩逐渐从柔性桩转变成刚性桩。随着桩土刚度比的增加,桩顶以下0~6 m范围内桩身弯矩减小,6 m以下桩身弯矩变大,桩身水平位移0点位置下移。     

桩顶有无连梁的双排抗滑桩数值模拟*

为明确双排抗滑桩的受力性状,用ABAQUS有限元软件建立有、无桩顶连梁2个模型,比较二者在相同滑坡条件下的受力及变形情况,探讨双排抗滑桩与桩顶连梁组成的空间结构的受力机理,并从结构力学角度进行验证.研究表明:桩身最大剪力与弯矩均出现在滑面处.有桩顶连梁时剪力与弯矩最大值比无连梁时要小,前后排桩桩顶反弯矩相等.桩顶刚接连梁通过提供反弯矩减小了桩顶位移与桩身所承担的剪力及弯矩,增大了抗滑结构转动惯量,提高了抗滑力.     

斜桩锤击过程中桩顶力学响应研究

针对上海某港池工程12°斜桩桩头断裂的动力响应问题，对斜桩每节桩的桩头进行现场应变监测，利用ABAQUS软件对直桩、6°和12°斜桩进行有限元模拟，对比桩锤质量、桩距进行优化前后的桩顶动力学响应，并得出锤击频率、锤击速度对桩顶应变的影响。结果表明，同等锤击荷载作用下，桩的拉、压应变随桩身倾角的增加而增加，12°倾角产生的拉、压应变峰值最大；增大桩锤质量、降低桩锤与桩顶距离，可降低桩顶应变；桩头应变监测值与模拟值的变化趋势一致；有限元模拟把桩锤的冲击力等效成三角荷载的方法是合理的。     

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。     

水平受荷桩非线性有限元分析

利用有限元分析软件PLAXIS对水平受荷桩进行了非线性有限元分析,并采用规范中的m法和NL法进行了计算.结果表明,3种方法计算的桩身位移与弯矩分布图形状相似,桩身位移与弯矩随桩顶水平力的增大而增加;水平力较小时,采用Plaxis计算出的桩身最大弯矩小于m法与NL法的计算结果,水平力较大时,桩上部范围内的土表现出较强的塑性状态,使桩身弯矩大于后两者的计算值.采用Plaxis可以很好地对水平受荷桩进行模拟,采用软件自带的Mohr-Coulomb模型可以很好地考虑桩周土的塑性,真实反映土的特性,且易于获取参数,可作为水平受荷桩分析的一种有力工具.     

新夏港双线船闸双排对拉板桩结构受力特性

为研究新夏港双线船闸闸室中隔墙双排对拉板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行双闸室完整建模分析。采用修正剑桥模型模拟两侧闸室土体的同步开挖,对比分析施工期对拉板桩与单锚板桩的结构特性差异。运行期对双排板桩施加水压力,研究中隔墙整体变形特征、桩间土承载变形特性。结果表明:施工完建期,对拉板桩位移远小于单锚板桩,但两者变形相似,弯矩和土压力分布规律一致,且差值极小。运行期,宽矮的中隔墙在向低水侧闸室的侧向位移中,以剪切变形为主。板桩土压力增量与各自承受的净水压分布有关,还受上部连杆传力和低水侧横撑反力的影响。桩间土在传递、扩散侧向压力时,产生侧向压缩,并可分担中隔墙的大部分剪力。中隔墙弯矩主要由两道板桩分担。现有的双排板桩结构简化计算方法,尚无法反映桩间土抗剪的作用,值得进一步研究。     

船闸深基坑开挖对桥桩边坡应力的影响

为研究某船闸基坑开挖对桥梁桩基边坡应力的影响,进行了土工离心模型试验,分析得到了基坑开挖越深桩两侧土压力的差值越大、桩顶水平位移也随之增大的结果。采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,计算结果表明:基坑开挖过程桥桩朝基坑方向产生水平位移,右侧桩身受拉越来越明显,桩身应力及弯矩数值也越来越大,最大拉应力值达到了3. 61 MPa,大于桩体混凝土抗拉强度标准值。采取了开挖桩体右侧的上部土体反压在坡脚并结合排桩支护的加固措施,取得了良好的加固效果。     

湛江港大直径钢管桩的压桩试验及其数值模拟

为研究大直径钢管桩压桩试验的数值模拟技术及其与试验结果的差值,以湛江港高桩码头结构为工程背景,对两个码头的3根大直径钢管桩进行了现场试验和数字模拟分析。首先采用锚桩法进行了现场压桩试验,得到了各条试验桩的Q-s曲线和极限承载力;然后采用ABAQUS进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。分析结果表明,在整个加载过程中,数值模拟的桩基沉降比现场实测结果大,且随着荷载的增加,两者的差值逐渐增大,沉降量的最终差值在20%~30%。     

在役码头桩基承载力静载试验

传统在役码头的桩基承载力检测需拆除上部结构,使得检测工作量大且工期较长。以某旧码头桩基检测工程为依托,阐述在保持上部结构完整的情况下,快速准确检测桩基承载力的方法。首先通过数值模拟分析上部结构与桩基荷载分担比例,初步确定试验堆载量。同时在码头下部的桩头安装传感器,加载过程中能较精确的测得桩顶的实际荷载。用该方法顺利地对该码头2根桩承载力进行检测,取得了较好的效果。     

山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载能力分析

采用ABAQUS软件模拟山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载工况,建模过程考虑斜坡钻岩成孔、桩混凝土浇筑、桩基承载等流程,考虑材料和桩岩接触非线性影响,建立斜坡-嵌岩桩系统三维模型,经斜坡坡度、桩径、桩嵌岩深度等参数分析,提出斜坡坡度对嵌岩桩竖向承载力的影响度,分析斜坡嵌岩桩的竖向承载特性。研究表明,斜坡坡度变化导致的桩前岩体缺失效应和桩后岩体增强效应将显著影响斜坡嵌岩桩的竖向承载力;在工程设计中,应综合考虑斜坡坡度、桩径和嵌岩深度等因素对斜坡嵌岩桩竖向承载能力的影响,经经济性和适用性比较,确定合理的设计参数。     

单侧边载作用下黏土中单桩负摩阻力特性模型试验研究

桩基础边载作用会在桩周产生负摩阻力,进而危及软土地区高桩码头、人工岛、路基等工程的安全。通过开展黏土中单侧堆载作用下单桩室内模型试验,测定桩身应变、桩顶沉降和水平位移,研究边载作用距离和桩型对桩身轴力及弯矩的影响,探讨桩身负摩阻力、桩顶沉降和水平位移在黏土固结过程中的时间效应。结果表明:边载作用距离对桩身最大轴力和最大弯矩有较大影响;翼板桩会增加桩身最大轴力和最大弯矩;负摩阻力和有效应力系数随时间增长且增速趋缓;增加边载作用距离和添加翼板都会提升桩身中性点位置,在这两组试验中均提升了8.33%。     

主桩套板结构受力特性研究

主桩套板结构作为一种板桩墙结构形式,各构件受力情况较复杂。结合工程算例应用NL法进行水平承载力计算,并利用ABAQUS有限元分析软件建立3D桩土模型进行数值模拟,以验证理论方法的可靠性,发现主桩承担了绝大部分荷载,套板所受横向弯矩较竖向要大得多。基于ABAQUS研究不同套板尺寸下主桩的力学特性,着重分析当套板宽度、厚度和入土深度发生变化时主桩的弯矩变化,结果表明主桩的受力情况深受套板宽度的影响,其跨中最大弯矩随套板宽度的增加而明显增加,而套板厚度和入土深度对主桩的影响相对较小,在实际工程中可以根据需要做适当调整。