饱和地基下桩柱结构地震响应

通过建立两相饱和地基下桩-土耦合系统的动力分析有限元数值模型,对饱和自由场地基以及桩柱结构在地震作用下的动力响应进行数值模拟研究。结果表明:在地震作用下超孔隙水压沿深度方向呈现出指数衰减趋势,在地表处更易导致地基液化从而散失承载能力。随着超孔隙水压的上升土体强度降低后,饱和地基土层对地震波的高频成分有明显的选择性滤波作用。在桩柱结构地震响应分析中,受桩土间动力耦合作用的影响,桩侧土体比远场地基土更易液化。随着地基承载力的降低,导致桩柱动力以及弯矩响应上升。研究结果与已有桩基础震害经验相符,其方法和结论可对饱和可液化地基抗震工程提供参考。     

饱和砂土振动液化过程中桩的响应数值模拟

首先通过桩土相互作用的振动台模型试验模拟饱和砂土的振动液化过程,并实测桩身应变等数据,为数值计算提供可供比较的试验数据;其次依据饱和弱化土层p-y关系,利用拟静力计算方法,应用温克尔地基梁模型数值模拟饱和砂土振动液化过程中桩身弯矩。通过拟静力计算结果和试验结果的对比分析,认为当桩顶惯性力的折减系数为0.6时,数值模拟结果成立。     

某集装箱码头桩基承载力理论计算与静载试验对比分析

依托某集装箱码头工程的后轨道梁桩基,针对开口钢管桩和半闭口钢管桩两种形式,详细对比国内外常用桩基承载力经验公式计算结果的差异,并与现场静载试验结果进行对比。结果显示：对于砂性土与黏性土成层交替分布的地基,国内外桩基承载力经验公式在侧摩阻力、端阻力、桩端闭塞效应、总承载力计算结果上均存在一定的差异,与静载试验结果相比也有所偏差。按国内规范计算的总承载力与静载试桩结果基本接近,国外经验公式的偏差较大。半闭口桩尖可显著提高砂质地基的桩端承载力,桩端闭塞系数可达0.8以上。相关结论可供类似工程借鉴。     

地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

含黏性土圆砾层桩端后压浆灌注桩的承载特性现场试验研究

基于台州湾大桥及接线工程的3根钻孔灌注桩,通过对采用U型管法的桩端后压浆钻孔灌注桩进行现场静载荷试验,研究桩端后压浆对含黏性土圆砾层钻孔灌注桩的承载特性,试验结果表明,在含黏性土圆砾层中桩端后压浆钻孔灌注桩随着桩顶沉降的增加,其承载力能显著提高,且在达到极限状态时,极限承载力的提高幅度至少67%;桩端压浆后端阻力提高幅度为125.09%~146.36%,且端阻力占极限承载力的比值有很大提高,表明采用U型管法的桩端后压浆对含黏性土圆砾土层具有明显的增强作用。此外,在含黏性土圆砾土层中采用桩端后压浆技术不仅可以通过增强端阻力来提升桩基极限承载力,还能提高桩身总侧阻力,并对桩基的荷载传递特性产生明显影响。     

水运工程桩基压屈稳定计算长度系数探讨

在水运工程桩基压屈稳定计算时,我国现行规范的压杆长度系数μ基于理想约束,但多数水运工程的桩基实际约束与理想约束不符,桩顶假定固定或铰接偏于危险。针对上述问题,在分析桩基实际约束状态和受力状态的基础上,分析建立新的极限平衡方程,得到不同约束状态和不同等效桩数下的压屈稳定长度系数。主要结论为:对于多数工程,当桩尖和桩顶均为铰接时,μ建议不小于1. 0;当桩尖固接桩顶铰接或桩尖铰接桩顶固接时,μ建议取值0. 80～1. 43;桩尖和桩顶均为固接时,μ建议取值0. 60～0. 72。该结论为水运工程大长细比的桩基优化设计提供依据,也可为规范附录修编提供参考。     

乐清湾大桥超长大直径后压浆灌注桩的自平衡试验研究

基于乐清湾大桥及接线工程的1根超长大直径钻孔灌注桩,通过对桩端后压浆钻孔灌注桩进行自平衡试验,研究桩端后压浆对含黏性土角砾层超长大直径钻孔灌注桩的承载变形特性。结果表明,桩端压力浆液上返能有效地改善了下段桩的桩土边界条件,并增大了桩侧剪切界面阻力和粗糙度,使得下段桩桩侧摩阻力提高了66.67%,且对桩的荷载传递特性产生明显影响;在含黏性土角砾层中桩端后压浆钻孔灌注桩承载力随着桩顶沉降的增加而增加,且在达到极限状态时,极限承载力的可提高幅度58.14%,端阻力可提高幅度60.64%。此外,在含黏性土角砾层中采用桩端后压浆技术不仅可以通过增强端阻力来提升桩基极限承载力,还能提高桩侧摩阻力,且桩侧摩阻力的提高也成为提升桩基承载力的主要原因。     

离岸深水港轻型码头在波浪作用下动力响应研究

对离岸深水港轻型码头在强浪作用下的动力响应进行研究,依据JTJ 213—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,在考虑桩-土耦合效应下对海洋极端波况下离岸深水港轻型码头结构的动力响应进行了数值模拟;并对比了不同阻抗处理下桩柱响应与采取基岩面固结简化下的不同。研究结果表明,桩土耦合作用对于波浪尤其是不规则波作用下的桩柱响应有很大影响,考虑耦合作用时结构运动响应为岩面固结简化下的45%~65%,在不规则波作用下码头结构响应峰值远高于规则波下峰值结果,尤其不规则波的高频成分更能激发结构物的动力响应。建议在深水轻型码头结构物设计中采取更接近实际的基于两相饱和介质理论的桩基阻抗;在不规则波作用下尤其当频率较高时,不规则波中高频成分与轻型码头的固有频率接近易引起较大动力响应,在工程设计中需引起注意。     

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。     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

基于APIRP2A-WSD规范的桩基内力分析

针对桩土之间的复杂受力问题,采用Recommended Practice for Planning,Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design（API RP 2A-WSD）的桩基设计方法（用P-Y曲线弹簧模拟桩侧土体法向抗力,用T-Z曲线弹簧模拟桩侧土体轴向抗力,用Q-Z曲线弹簧模拟桩端土体轴向抗力）对高桩墩台码头进行桩基内力分析,并把计算结果同弹性嵌固法的计算结果进行比较。得出如下结论：在摩擦桩中,桩身轴力随着入土深度的增加而减小;桩身弯矩有两处反弯点,其最值发生在桩头或是入土端4d～6d处;API法计算所得的桩基最大弯矩较弹性嵌固法小。     

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。     

动探与标贯试验在地基液化检测中的相关性研究

砂土液化是地基土失稳的诱因之一,本文分析砂土液化原理,目前国内外处理砂土液化的方法,振冲碎石桩加固地基机理,结合曹妃甸某工程分析碎石桩的密实度与桩间土的密实度之间的相关性,应用碎石桩复合地基检测中常使用的圆锥动力触探试验和标准贯入试验,总结得出其判别该类场地砂土液化的有效方法。     

可液化场地20万吨级卸荷式板桩码头地震反应分析

地震作用下场地液化是码头结构发生破坏的主要原因之一。针对一种20万吨级卸荷式板桩码头建立二维有限元数值模型，采用有效应力法对该码头结构进行动力时程分析，研究其在可液化场地条件下的受力变形特征以及周围土体的动力反应。结果表明：可液化场地条件下，板桩码头的前墙变形与传统单锚式柔性挡墙不同，未出现明显的凸胀变形；地震作用过程中前墙承担的弯矩最大，最大弯矩位于海底泥面附近；码头结构对周围土体的地震反应有放大效应，临空面对土体地震动峰值加速度(PGA)影响范围随地震强度的增加有减小的趋势；墙后填土液化范围随地震动强度的增加逐渐扩大，在0.50g情况下存在整体滑移的危险。     

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。     

极密实粉细砂层大直径钢管桩桩基参数分析

现行桩基规范缺少极密实粉细砂层桩端阻力和桩侧阻力的规定。结合某海港工程钢管桩基静载及高应变检测,探讨大直径钢管桩在极密实粉细砂层中的桩侧阻力和桩端阻力。高应变检测结果显示,极密实粉细砂层单位面积桩侧阻力范围为93～120. 01 k Pa,平均值为106. 6 kPa,1 500 mm钢管桩桩端阻力范围6. 742～6. 845 MN,平均值6. 780 MN。针对国内外规范对桩基承载力的估算计算结果进行分析,建议极密实粉细砂层桩侧阻力值取90～120 kPa,桩端阻力值取8～12 MPa。     

英美规范打入桩承载力计算方法对比分析

介绍国际港口工程中最常用的英美桩基承载力计算方法，对比英美规范中桩基承载力计算的异同，为类似工程的桩基承载力计算提供选择规范和计算参数的依据。通过承载力计算以及与实际工程的静载试验结果进行对比。结果发现：美标计算结果略小于英标计算结果，英美标的计算结果均小于静载试验结果。通过对计算参数的分析可以得到以下结论：1）当持力层为密实砂土或者持力层为粘性土但入土较深时，英标的计算端阻力将大于美标；2）英标的桩侧土压力系数调整更灵活，可根据静载试验结果调整；3）美标的安全系数比英标小，相同的桩基承载力时，美标允许的设计承载力将更高。     

圆桩等效嵌固点深度研究

规范的桩基结构等效嵌固点深度计算公式中存在一个范围参数η,其取值不同会导致计算结果相差数米,从而极大影响上部结构的计算.对工程中常用的PHC桩、钢管桩、灌注桩进行有限元分析,计算出单桩桩顶水平位移,根据材料力学基本假设,推导出梁端自由及梁端转动被约束的悬臂梁挠度曲线方程,并据此求出各种桩型的等效嵌固点深度.结合规范公式,给出η值推荐值及等效嵌固点深度计算的注意事项.研究成果可为桩基结构计算提供参考.     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

桥梁桩基竖向承载力分析

结合试验桩静载试验,考虑桩土相互作用,采用理论研究和数值分析相结合的方法分析了桩的极限承载力,得到桩基竖向承载力的计算公式,分析结果可用于准确评价桩基的竖向承载力。