超大直径钢管桩风机基础优化研究

针对近海风机基础中的超大直径独立桩基础的力学问题,结合实际工程,采用数值软件对其进行模拟计算,得 到桩长、桩壁厚与位移和应力变化曲线,以及局部改变桩壁厚和增加翼缘对桩位移和应力的影响。通过计算分析认为：桩 长和桩壁厚都在一定范围内对桩位移和应力有影响,桩壁厚局部变化对位移影响不明显,但对应力有显著变化;在泥面下 一定范围内增加翼缘能有效减小侧向位移, 并给出翼缘的最优入土长度和厚度,为实际工程提供设计依据。     

基于多维AR模型的近海风机振动特性

基于自然风特性,通过考虑结构结点间风速时程的空间相关性,采用多维AR模型模拟海上风机塔架脉动风荷载时程。在考虑桩-土-风机塔架系统相互作用的基础上,建立了三维有限元模型,分析了风机结构的固有频率及模态振型,对比研究了在不同方向风荷载作用下结构的位移、应力时程。结果表明:虽然不同入射风向对塔筒顶端的位移极值影响不大,但对局部位移和最大应力有显著的影响,结构应力的极值点出现在桩基与塔筒的连接段上。研究结果可为海上风机三桩基础布置、桩基承载力设计、结构强度设计、风机塔架的抗风提供参考。     

全直桩高桩码头平联撑作用影响分析

对自由高度较大的全直桩高桩码头,桩基设计是码头设计的关键。以某工程设计为例,对全直钢管桩高桩码头桩基增设2种平联撑措施前后的设计进行对比分析,研究平联撑对码头平台受力的影响特性。结果表明合理的平联撑可有效减小排架位移、减小桩顶弯矩,使桩身弯矩更为协调。     

南京长江五桥泥岩嵌岩桩自平衡试验研究

南京长江五桥引桥桩基础以泥岩作为桩端持力层,为验证桩基承载能力、优化设计桩基参数,采用自平衡法对三根试桩进行静载测试,研究泥岩嵌岩桩的承载特性变化规律。结果表明:桩端嵌固于中风化泥岩层中的桩基所承担的桩顶荷载主要由侧摩阻力承担,而桩端阻力占极限承载力的比例不超过20%,且随着长径比的增大而减小;中风化泥岩层的侧阻力可以达到190k Pa左右,大于勘察建议值120k Pa,建议桩基设计按照摩擦桩计算,并且宜对桩型进行优化,适当加大桩的长径比。     

波浪作用下局部冲刷群桩动力特性试验研究

利用模型试验对深水桥墩群桩基础进行研究。用摇摆式造波装置施加波浪荷载,基于典型的冲刷坑形态,通过开挖桩周土体模拟不同的冲刷深度,探讨不同冲刷深度下桩基在波浪荷载作用下的动力反应。作为对比,同样进行了同参数下的单桩平行试验。研究结果表明:随着冲刷深度的增加,桩基础的自振频率逐渐降低,桩顶加速度和位移幅值呈增大趋势。桩基动力响应同时受水深的影响——随着水深的增大,位移和加速度也有所增加。在实际工程设计中,应该考虑桩基冲刷受损程度和水文条件的综合影响。     

高桩码头桩基稳定研究与确定桩计算长度及附加弯矩的探讨

探讨高桩码头桩基的稳定与确定桩计算长度、附加弯矩的问题，提出排架各桩顶水平弹性系数的分配方法，使高桩码头桩基可分解为桩顶带水平弹簧、转角为固定或自由的单桩计算，探讨了确定桩计算长度需要考虑的一些因素，提出设计建议取值并与建筑规范进行了比较，分析了建筑规范存在的问题，提出如何考虑桩的水平力或水平位移计算桩的附加弯矩等问题。     

某拖轮码头高桩结构的设计优化

某拖轮码头为高桩梁板式结构,上部结构由预制桩帽、预制横梁、预制面板、预制靠船面板及现浇面板组成,结构复杂,施工困难,浇注质量难以保证,码头结构存在优化的可能性和必要性。通过对设计荷载、桩基结构进行优化,在维持原码头功能要求的前提下,降低桩基内力,重新设计钢管桩壁厚,节省钢管桩钢材用量;将上部结构更改为现浇结构,提高了施工效率和混凝土浇筑质量,节省钢筋用量。该设计优化可供类似项目借鉴。     

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.     

高桩码头结构内力计算方法的探讨

高桩码头结构位移产生的桩弯矩采用嵌固点法,由于嵌固点法对位移作用下计算的内力误差较大,因此计算位移产生的桩弯矩不宜采用嵌固点法,故本文提出码头结构内力计算方法,考虑了桩顶的连接情况、桩的泥上高度、桩身柔性、桩基布置等因素。得出以下结论:(1)直桩与叉桩受桩顶水平变位影响不大,但叉桩会产生轴力;桩顶刚接时产生弯矩、剪力值大于桩顶铰接。(2)在纵向水平力作用下,近似将所有基桩的桩顶合成为一个水平刚度,可减小单桩承载力,其值约为原承载力的1/20。本文所提出的计算方法能考虑桩顶的连接情况、桩的泥上高度、桩身柔性、桩基布置等因素,可为设计确定分段长度的计算方法,同时研究温差与纵向荷载作用下结构的内力与变形计算问题,具有很好的推广应用价值,并可为今后修订高桩码头设计规范时补充纵向计算内容提供参考。     

水闸整体结构优化设计——以软土地基为例

在软土地基上如何优化水闸整体结构方面,本文以某水闸为具体工程实例,依据实际土质的参数,利用有限元分析软件建立起数学模型,进行优化设计。在该数学模型中,将闸室以及基础结构的几何参数作为设计变量;将水闸的最小造价作为目标函数,将闸室结构的抗滑稳定性、基底应力、地基承载能力、桩基和闸室的结构强度,以及桩顶水平位移和闸室沉降作为约束条件。利用ANSYS有限元分析软件中的优化设计模块,对水闸结构进行优化设计,在进行数值计算后,对其结果进行分析,得出水闸整体结构设计和闸室结构设计的优化方案。通过分析,经过优化设计后,水闸总造价减少2.6%。当桩顶水平位移达到极限值时,优化效果更加明显。     

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。     

船闸闸室结构刚性桩加固地基承载特性分析

结合东部沿海地区某刚性桩加固地基船闸工程,运用ANSYS软件分别模拟一体式和分开式桩基加固地基船闸闸室结构,接触面均采用库伦摩擦模型,对两种桩基加固地基闸室结构分别进行闸室底板沉降与地基沉降、桩身竖向应力、桩身水平位移以及桩土荷载承担比共4个方面的对比分析。研究表明:一体式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室整体沉降和地基沉降,素混凝土垫层起到一定的调节作用;一体式桩基加固闸室结构桩基承担的竖向荷载大于分开式,土承担的荷载比例小于分开式;两种结构桩身水平位移沿桩基入土深度的变化趋势一样;分开式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室底板弯矩。     

基于P-y曲线法的海上风机三桩基础非线性有限元分析

P-y曲线法是API、DNV等规范推荐的一类分析横向受荷桩的桩土相互作用的方法,它考虑了土的分层特征、不同土类及荷载类型等因素,能较好地反映桩土之间的非线性关系。本文结合某海上风电场建设项目的工程实例,根据P-y曲线法确定了海上风机三桩桩基础与桩周土体间的作用关系;以ANSYS有限元软件为平台,建立了海上风机三桩基础的有限元模型,考虑风机运行荷载、风荷载及波浪荷载共同作用的极端工况,对结构的受力情况进行了分析,确定风机在此工况下能安全运行,为该风电场的设计与施工提供了一定的理论依据与技术参考。     

深水大直径超长桩基础承载性能研究

选取合适的土的本构关系模型,利用有限元软件ABAQUS对龙潭沟大桥下部深水超长桩基础进行有限元分析,通过改变桩基础的桩长、桩径、长径比分析计算龙潭沟大桥桩基础的承载力,得到桩长、桩径、长径比分别变化时桩基础的极限荷载-极限位移关系,以及相应的刚度、桩端阻力/桩顶荷载、桩身压缩量/桩顶位移的变化规律,为工程中桩基础合理选型和尺寸设计提供参考依据。     

高桩码头桩基在倾斜泥面中的水平承载性能研究

现有的高桩码头设计方法在进行桩基水平承载力计算时都是基于普通天然地基的水平泥面假设，而对泥面倾斜情况下，桩基的水平承载力计算至今没有一套成熟的计算方法可循。为揭示高桩码头排架在斜坡面上的工作机理。本项目通过室内模型试验系统地研究了单桩在斜坡面上的水平承载特性。通过对室内模型试验结果分析，提出了基于泥面水平时桩基水平受力性能来确定不同泥面坡度下桩的水平承载性能的修正计算公式，包括桩身最大弯矩、最大弯矩点位置、桩顶位移、泥面位移以及考虑泥面坡度和桩入土深度的土弹簧刚度修正公式．对于处于倾斜泥面的高桩码头桩基设计计算提供了理论依据。     

粉土海床中风机单桩基础水平承载特性

通过室内三轴固结排水剪切试验(CD)率定了典型剪胀性粉土的物理力学特性参数。利用有限元软件ABAQUS,建立了水平受荷下的超大直径单桩基础有限元模型,并经过了模型试验的验证。在此基础上讨论了API规范p-y曲线法对近海风机超大直径单桩的适用性;重点研究了超大直径单桩基础临界埋深影响因素。研究结果表明:API规范p-y曲线法对超大直径单桩基础难以适用;在密实度为88%的粉土地基中,无论桩径大小,Lc,const准则下的临界埋深约为8倍桩径;在进行超大直径单桩基础设计时,选取小直径大埋深的桩基尺寸组合,可大幅减少桩基重量。     

临近桩基础吊装作业的影响分析

针对吊装作业引起的超载对临近桩基础的影响问题，进行吊装作业稳定性和桩基础受力分析。采用经验公式计算吊装稳定性，并对桩身受力情况进行有限元分析。结果表明，吊装作业稳定性系数、桩身受力、桩顶水平和竖向位移均满足相关要求；吊装工况下荷载大于设计值，桩基础受力和位移虽然符合规范要求，但内力和位移明显增大，应复核超载对结构安全的影响。     

沉降控制复合桩基在软土地基水闸设计中的应用

软土地基上水闸桩基设计中不考虑底板下地基土与桩共同承担外荷载的设计理念偏于保守,上海地区某水闸采用《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）中沉降控制复合桩基理论,对水闸下部桩基布置进行优化,在保证结构安全的前提下,沉降值减小了10.6mm,同时节省了41%的混凝土量,降低了工程造价。     

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。     

考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析

分别建立全斜桩承台与全直桩承台三维有限元模型,研究了地震荷载作用下桩基的动力响应。考虑了地震引起的水体惯性力对动力响应的影响,并通过引入p-y曲线修正系数考虑了桩基倾斜对桩轴垂向桩土作用的影响。结果表明,在单桩的情况下,地震动水压力对桩基的弯矩与位移存在明显的放大效应;不同单桩的位移反应峰值发生在同一时刻,倾斜方向与峰值时刻地震加速度方向一致的桩承载性能最优。对于带承台的群桩,地震动水压力的放大效应没有单桩时明显,各个方位斜桩以及直桩之间弯矩与位移差异较小;直桩的位移峰值大于斜桩,而斜桩弯矩均较直桩在泥面以下处有一定的减小,但在承台交界面处较直桩更大。