水平荷载单桩的三维有限元分析

利用有限元程序ANSYS对桩土相互作用体系中单桩的横向静力响应进行了三维有限元数值模拟。分析了是否考虑土体的弹塑性、桩土之间是否考虑接触面等因素对单桩横向响应的影响。提出了确定接触面参数的方法,以及有效模拟单桩横向响应的有限元模型,最后进行了实例验证,得到了有价值的结论。     

桩-网复合地基承载及变形特性的三维数值分析

采用有限元程序,利用数值分析的方法,讨论了桩-网复合地基承载及变形特性。对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比的变化规律进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及分层地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基中土表面沉降及差异沉降的影响。     

接触面单元对单桩位移应力的影响分析

在用有限元法分析桩土相互作用的研究中,采用不同的接触面单元得到的结果必然不同。通过分别引入Goodman单元和Desai单元进行单桩有限元分析,研究接触面单元对桩土接触面力学特性及单桩位移应力的影响。分析认为:在桩顶荷载较小时两者的桩土接触面力学特性以及单桩的位移应力差别很小;桩顶荷载较大时,采用Goodman单元计算所得的桩顶沉降小,接触面剪应力大,轴力沿桩身递减快,桩端阻力和沉降都较小,单桩的竖向抗压极限承载力较大。     

波浪作用下考虑桩土相互作用的桩柱响应*

以一离岸深水桩柱为例,依据JTJ 2132—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,对桩柱进行有限元离散。在海洋深水环境条件下考虑流固耦合效应,计算了在海洋极端规则波以及不规则波条件下桩柱的运动响应;为了进一步研究分析泥面以下土体对桩柱运动响应的影响,对比分析了在考虑桩土耦合相互作用下桩柱的响应与基岩面固结解下的响应;考虑到海洋地基为两相饱和土介质,对比了在不同简化阻抗处理下的运动响应结果。结果表明,桩土耦合相互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,简化阻抗下的运动响应相比两相饱和地基阻抗处理论误差在10%左右,考虑桩土耦合效应对于工程设计具有指导意义和实用价值。     

带垫层桩体复合地基工作性状参数化数值分析

为深化针对复合地基计算理论和设计方法的研究，通过建立带垫层桩体复合地基弹塑性有限元数值模型，采用基于Mohr—Coulomb破坏准则的理想弹塑性本构模型描述地基土的弹塑性本构关系，采用接触对算法描述桩-土界面非连续接触特性，采用无限单元边界模拟半空间地基特征，通过改变垫层刚度、筏板厚度和桩基刚度进行变参数化分析，探讨了复合地基体系中垫层、筏板及桩基三部分对整体受力变形特性的影响，从而更全面和深入地揭示了复合地基体系的工作性能和承载机制，更好地为工程设计与实践提供现实指导与参考。     

上部土钉与下部排桩组合支护结构的力学性状分析

土钉加排桩组合支护结构是一种高效且经济有效的深基坑围护形式.传统的规范设计是将土钉支护和下部排桩分开计算,没有考虑二者之间的相互影响.借助Midas GTS有限元软件对该组合支护结构进行了整体稳定分析,通过调整土钉的参数和排桩的刚度来分析两种支护结构之间的影响.计算表明,土钉的长度和倾角对组合支护结构的整体稳定安全系数影响较大,下部排桩刚度对上部土钉支护的内力和位移影响不大.     

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。     

沉桩挤土效应对桩周土体径向位移数值分析

沉桩过程中桩周土体会发生挤土效应,产生较大的应力和位移,引起桩周土体侧向移动、地表隆起,甚至影响相邻建筑物的基础稳定及安全,造成不利的后果[1]。文章利用有限元分析软件ABAQUS,建立合理的二维轴对称模型,采用修正剑桥屈服准则,有效解决理论不能考虑的大变形问题、地基初始应力场、接触问题,结合离心试验[2]数据,验证模型的准确性,更加真实地模拟沉桩挤土效应。对不同深度及不同土质参数情况下挤土效应产生的径向位移进行分析,研究沉桩过程中桩周土体径向位移的变化规律。     

层状土地基条件下具桩靴自升式钻井船插桩深度分析研究

应用有限元数值模拟方法,研究了自升式钻井船的桩靴在复杂层状地基土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同承载力计算方法的适用性等多方面认识。在上硬下软及上软下硬的层状土中,所有公式的计算结果无论在数值还是趋势方面都与有限元模拟成果相差较大,这主要是由于单一的公式未考虑到插桩荷载影响深度内下伏不同地层对总承载力的贡献。有限元模拟成果显示,在3. 0B深度范围插桩荷载影响较大;桩靴自上覆硬土层贯入软土层时,会有一定厚度的硬土被压入到软土层,且厚度随插入深度变化,导致出现地层结构的动态重分布。根据层状地层中有限元模拟成果,提出了考虑到3. 0B深度范围所有地层的强度贡献、并考虑地层结构动态重分布的桩靴下地基土极限承载力计算方法,其计算结果与有限元模拟成果最为接近。工程实例计算表明,得出的计算结果以及有限元模拟结果都与实际插桩深度较为接近。     

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.     

T型桩基地连墙组合式码头结构受力特性研究

为了研究T型桩基地连墙组合式新型码头结构在施工期、使用期受力和位移性状,寻求最佳施工方案,以实际工程为依托,通过FLAC 3D软件对码头结构进行三维数值模拟。论证了开挖桩间土的必要性,并分别进行了3组不同的施工方案的比选,并在最佳方案的基础上研究其施工过程中结构位移、弯矩、剪力及地连墙两侧土压力变化规律,及使用期不同荷载作用下分配情况。分析结果表明,以一定坡度开挖桩间土是有必要的,建议与前沿土同时分层开挖。     

半刚性水泥搅拌桩软基加固三维数值模拟

半刚性水泥搅拌桩加固处理的海堤软基沉降计算等问题基本以复合地基法为主。为对比分析复合指标与实体桩计算结果的差异,结合某斜坡式海堤工程实例,以岩土有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,分别采用实体桩及复合指标建立水泥搅拌桩海堤软基加固稳定性分析的空间弹塑性有限元数值模型。结果表明,实体桩模型能够较清晰地模拟出桩间土体的"土拱"效应、桩头平面处桩土间的沉降差,以及水泥搅拌桩对于桩间土体的"约束"作用,更为真实地反映软土地基的位移及应力分布情况。分析成果对类似工程以及半刚性桩加固处理软基的数值模拟计算具有一定的参考意义。     

遮帘式板桩码头的遮帘效果及其影响因素分析

为使遮帘桩达到更好的遮帘效果,需要对相关的影响因素进行分析,如遮帘桩与前墙的距离(桩墙间距)、遮帘桩之间的间距(桩间距)。结合工程实例,建立了有限元分析模型,通过计算前墙所受土压力及弯矩,分析了遮帘桩的遮帘效果。进一步利用有限元法分析了桩墙间距与桩间距对遮帘效果的影响。结果表明:当桩墙间距增大时土压力增大,而土压力的增幅减小;桩间距存在临界值,当桩间距小于临界值时土压力的变化很小,当桩间距超过临界值时土压力变化明显。     

沉入式大圆筒码头结构稳定性的有限元分析方法

基于有限元软件ABAQUS建立分析沉入式大圆筒码头稳定性的三维弹塑性有限元模型．采用弹性模型模拟大圆筒结构,采用Coulomb．Mohr屈服准则建立土体的本构关系模型．在圆筒与土体之间设置接触面单元模拟圆筒与土体的滑移、张裂和闭合。接触面的切向采用库仑摩擦本构关系模型、法向采用硬接触的方式。通过定义沉入式大圆筒码头稳定性判别准则和加载系数,提出根据加载系数一位移曲线判别结构稳定性的方法。针对某沉入式大圆筒码头工程的结构方案．采用有限元法计算码头结构的稳定性,分析不同土性指标对码头结构稳定性的影响．计算结果表明采用有限元方法分析沉人式大圆筒码头结构的稳定性是可行的．     

格型钢板桩与复合地基组合式岛壁稳定性研究

结合某海上人工岛工程实例,以有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,建立格型钢板桩岛壁结构稳定性分析的空间弹塑性有限元模型。研究软土地基上格型钢板桩结构的变形与稳定特性,分析当格型体与多种复合地基相组合时对岛壁结构稳定性的影响。结果表明,对格型钢板桩内外土体进行地基加固后,结构稳定性均有不同程度的提高,特别是在岛内即格型体陆侧进行一定宽度高压旋喷桩的处理后,岛壁结构的稳定性大幅度提高,并能有效控制使用期人工岛的沉降量。分析成果对类似工程以及格型钢板桩结构在软土地基上的推广应用有参考意义。     

温度应力对钢板桩码头的影响研究

钢板桩码头与其他钢板桩临时围护结构的不同之处在于其环境温度的变化幅度较大,钢板桩的温度应力对码头结构有一定影响。采用ABAQUS有限元软件模拟码头钢板桩与土体的相互作用,结合工程实例采用修正剑桥弹塑性模型在应力场中耦合温度场,分析冬季和夏季极限温度条件下钢板桩码头的温度应力响应,可供钢板桩码头结构设计和相关研究参考。     

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。     

基于土体弹塑性理论的复合桩基沉降特征有限元分析*

采用有限元软件,在考虑土的弹塑性及桩土接触特性的基础上,建立了复合桩基三维有限元模型。系统计算分析了在不同荷载P、桩长L、桩径d及桩间距S的条件下,复合桩基群桩基础的沉降及差异沉降的变化趋势,得到了可供设计参考的结论。