不同作用力下高桩码头叉桩受力分析

高桩码头结构的复杂性、桩体与土相互作用的非线性以及外力的多样性,使得桩体受力相当复杂。文章探讨了桩土相互作用的数值模拟方法,采用ANSYS有限元软件,建立了高桩码头桩体与土相互作用的数值计算模型,并结合正交化试验,进行了不同荷载下码头结构受力的仿真计算,并通过数理统计分析,得到了叉桩桩顶受力随荷载改变的变化规律以及叉桩桩顶受力的极限情况,为分析高桩码头叉桩破损原因提供了参考依据。     

高桩码头叉桩修复及加固技术研究

采用ANSYS有限元建立了高桩码头结构及桩与土相互作用的数值计算模型,对加大桩帽法、局部外包桩体法进行了数值仿真计算,得到了以上2种加固方案下叉桩的受力变化规律;结合加固效果,推荐采用局部外包桩体法为加固方案,并确定了其最优外包尺寸。     

海床失稳对桩体土压力的影响*

传统的海洋桩基的设计计算方法未考虑海床失稳的影响,计算结果的精确性和可靠性无法保证,这将为设计出的海洋建筑物留下安全隐患。因此,在海洋桩基设计分析中有必要考虑海床失稳的影响。首先介绍了基于Biot固结理论和虚拟桩技术所建立的考虑海床失稳影响的桩-土相互作用模型,基于该模型求得的土压力可以考虑海洋环境条件、海床土体条件及桩体几何、物理条件等多因素的影响。而后,基于土压力的数值解,探讨了桩体挠度、波高、水深及土体压缩模量等对桩体土压力的影响,得出了若干结论,可为海洋桩基设计提供参考。     

高桩码头叉桩最不利受力工况分析

高桩码头结构的复杂性以及桩体与土相互作用的非线性,使得桩体受力相当复杂。文章分析了影响高桩码头叉桩受力的各种因素,通过建立ANSYS有限元模型计算各种工况下叉桩桩顶受力情况,得到了叉桩的破损机理,并结合各外力因素对叉桩不利受力进行敏感度分析,得到了叉桩受力的最不利工况组合和最敏感外力因素,对认识高桩码头叉桩破损的原因具有参考价值。     

基于有限元法的柔性靠船桩设计分析

选取广州港某扩建码头中使用的柔性靠船桩作为工程实例,采用P-Y曲线法,利用通用有限元软件ANSYS对柔性靠船桩进行受力分析;同时土体采用Mohr-Coulomb模型,利用有限差分软件FLAC建立实体土单元与柔性靠船桩相互作用模型进行桩的受力复核,并将二者的计算结果进行对比分析,得出较为合理的设计成果,为港工设计人员提供有效参考。     

钢板桩挡土结构加固方法研究

基于天津港某码头钢板桩在恶劣海洋环境下出现的严重锈蚀破损现象,采用ANSYS有限元建立了钢板桩结构与土相互作用的数值计算模型,分析了钢板桩在锈蚀及局部破损状况下的结构安全性。通过对帽板加固法、局部外包法的有限元计算分析,得到了以上2种加固方案下的土体变位和钢板桩受力情况,并结合经济性和施工可行性等指标推荐局部外包法为最优加固方案。     

不规则桩基大平台数值分析与应用

桩基础平台在沿海软土地基中应用广泛。对某不规则桩基平台进行数值模拟,利用ANSYS有限元分析软件对某一大平台工程进行三维有限元建模,选取合适的接触模型模拟桩-土相互作用,在施加设计荷载后对模型进行整体运算。结果表明,模型中大部分桩体在桩-土相互作用下其桩节点高程12. 5 m附近摩阻应力达到最大,其中少数摩阻应力最大值发生于桩节点高程10或15 m处;各桩桩身摩阻应力沿着水平荷载合力方向不断增加。     

高桩码头钢板桩接岸结构锈蚀残余承载力有限元分析

针对天津港9～11段码头钢板桩接岸结构出现的锈蚀和破损现象,采用ANSYS有限元建立了钢板桩结构与土相互作用的数值计算模型,并进行了钢板桩在完好、锈蚀和局部破损3种情况下的有限元计算分析,得到了以上3种情况下的接岸结构及土体变形和钢板桩的受力状况。为钢板桩的安全性判定提供了依据。     

港口工程中大型贮煤筒仓设计分析方法探讨

针对某港口工程大型贮煤筒仓,首先考虑在筒仓荷载作用下的天然地基土的沉降量,判别筒仓是否需要设置桩基础;然后分别采用等效置换土体法和考虑桩土相互作用的有限单元法,分析了贮煤筒仓的基础土体沉降变形规律、桩的内力与变形。从计算结果可知后两种方法计算的土体沉降量大体一致;考虑桩土相互作用的方法,更加与实际情况接近。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

刚性承台下柔性单桩复合地基工作特性分析

基于变形协调条件,运用力学理论,对带台柔性单桩复合地基的承载特性进行了系统的分析,得到了桩土应力比、桩身轴力分布及荷载-沉降关系等系列解析算式.计算表明,柔性桩在更多的情况下不可能像刚性桩那样将荷载传递到桩端,而存在一个有效桩长;同时,桩土应力比随荷载变化的趋势与桩体刚度、桩侧剪切刚度及桩端土的抗压刚度有很大关系.计算还显示,如果以相对变形s/b=0.004～0.01所对应的承载力作为复合地基承载力特征值的话,当桩体刚度增加一倍,复合地基承载力将增加1/3～1/2.为验证所提出方法的可行性,将模型实验的结果与计算结果进行了对比,对比表明,该方法对柔性桩复合地基的设计计算有指导意义.     

高桩码头基桩的轴向刚度

根据数理统计的方法确定桩土的轴向刚度与桩土极限阻力之间的比例关系,基桩的轴向刚度采用桩土轴向一维有限元法计算。该方法能反映桩身轴向刚度、桩入土长度、桩侧各分层土以及桩尖支承土对桩轴向刚度的影响,能适用于各类桩型和不同入土长度的桩基情况,并适合与m法配套用于桩基采用有限元计算。统计表明:该方法计算的桩轴向刚度比规范法更接近实测结果。当无桩轴向刚度试桩资料时,可为高桩码头结构计算时确定桩轴向刚度提供参考。     

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。     

海上风电大直径单桩基础固有频率影响因素的数值分析

针对海上风电整机结构其低阶固有频率的控制问题,基于有限元分析技术开展小直径桩土相互作用的数值模拟分析,与试验结果、API规范计算结果进行对比,验证了数值模型的适用性,分析大直径单桩结构桩内土芯、冲刷深度、表层土置换措施对整机固有频率的影响,结果表明,基于有限元实体单元计算所得一、二阶整机固有频率要明显大于传统p-y方法计算结果;桩内土芯对一、二阶整机固有频率影响很小;在一定范围内,随着泥面冲刷深度的增加,一、二阶固有频率降低不明显,认为传统p-y方法对于大直径单桩的适用性有待研究;在实际工程设计中,桩内土芯的影响可忽略;对于大直径单桩,在一定范围内可以忽略冲刷的影响。     

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。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

富水软弱地层中桩周水土压力现场实测分析

为了解富水软弱地层沉桩过程中桩周水土压力变化规律,进而指导现场施工,开展沉桩过程中土压力和孔隙水压力现场监测分析。结果表明:沉桩过程中桩周孔隙水压力和土压力显著增长;孔压占比超过60%,最高达88%,易引起桩周有效应力损失,降低桩身稳定性;沉桩对桩周土压力影响范围较广,本项目实测中水平向影响范围为20倍桩宽;深度方向桩端距测点30倍桩宽开始影响孔隙水压力,距离10倍桩宽内影响显著增加;水土压力7 d后即可下降48%。在现场施工中,应通过控制沉桩速率、改变沉桩顺序等方法减小桩周挤土和孔压影响。