满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

通过在桩身一定的位置施加一个轴向弹簧,建立高桩码头的桩基计算模型。根据《高桩码头设计与施工规范》 中关于桩轴向刚性系数的计算公式,给出了不同情况下轴向弹簧刚度系数大小以及施加位置的计算方法。该方法能满足嵌 固点法和m法计算模式下桩基计算模型的轴向刚度相同且与规范规定一致。结合该方法,分别采用嵌固点法和m法建立某高 桩码头工程实例的空间有限元模型。计算结果对比表明：桩身轴力、桩顶弯矩、上部结构各构件的内力均十分接近,验证 了该方法的合理可行性,可为高桩码头结构计算提供参考。     

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。     

主桩套板结构的简化计算与优化设计

作为一种板桩结构,主桩套板结构的计算理论和设计方法仍未明确。文章结合案例提出简化计算方法,推导主桩、套板入土深度与桩板宽度比的关系式,分别采用传统m法和考虑锚碇点位移的m法计算主桩内力,并与有限元结果对比。基于ABAQUS软件建立三维桩土模型,研究不同工况下结构的力学性能,分析主桩入土深度和刚度对套板内力的影响。结果表明,主桩套板结构的锚碇点位移不可忽略,且套板宽度越小、入土越深,主桩所需的入土深度越小;主桩入土深度对结构的整体稳定有影响,随主桩入土加深套板内力逐渐趋于稳定;主桩刚度的增大能够减小套板的受力,为节省材料套板可适当减薄。     

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。     

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。     

中美规范板桩墙入土深度计算方法对比

针对板桩码头入土深度计算问题,不同规范对入土深度的确定不尽相同。通过对比中国规范JTS 167-3—2009与美国陆军工程兵团工程设计手册EM 1110-2-2504中的板桩墙入土深度的计算方法,得出板桩计算时关于土压力、土体强度指标参数、外摩擦角、有锚及无锚板桩土压力分布模式与计算方法的异同,并通过典型工程实例说明按两国规范进行入土深度计算的具体步骤和差异。结果表明,入土深度受土质条件影响较大,入土长短呈一定趋势但没有明确定论,但受墙前土内摩擦角及黏聚力的影响程度不同。     

高桩码头增加钢管桩沉桩入土深度的施工措施

在丹东港大东港区317~#高桩码头工程中,为增加钢管桩在卵石层中的入土深度,满足桩基嵌固长度要求,通过采用增加外箍的开口桩尖,有效缩减了沉桩过程中卵石层的侧摩阻力,入土深度增加2 m以上,侧模阻力在沉桩后30d逐渐恢复,满足桩基承载力要求。结果表明,增加外箍桩尖能够有效缩减施工过程中卵石的侧摩阻力,增加桩入土深度,满足嵌固长度要求。     

桩基支撑轨道梁结构设计影响因素分析

桩基支撑轨道梁是具有弹性支座的连续梁结构，计算发现并非轨道梁尺寸越大，结构就越安全。设计参数相近时不同项目采用的轨道梁尺寸及桩基布置有较大差异。对此，从桩基竖向抗压刚度、桩距、轨道梁刚度3个方面进行轨道梁内力分析。结果表明当荷载和桩基布置确定时，存在一个最优梁高，使得轨道梁钢筋用量最小。进一步分析可知，当荷载和梁长度一定时，轨道梁的内力分布与桩和梁的相对刚度有关。在设计桩基支撑轨道梁时需试算出最优相对刚度，可使内力分布更合理且节省工程造价。同时，基于工程实例给出不同桩距下的最优相对刚度区间，可为类似项目的设计提供参考。     

考虑桩-土相互作用的结构自振频率计算

以弹簧模拟桩-土的相互作用,建立了桩-土结构的有限元模型。结合工程实例,采用该模型计算了桩基的自振频率,分析了弹簧等效刚度的变化对模型自振频率的影响。     

板桩入土深度计算方法探讨

为合理确定板桩入土深度,采用弹性力学模型建立板桩入土深度和最大弯矩方程,利用试算法求解板桩入土深度与《工程地质手册》~([1])中的相关算例计算结果相近,采用该方法得到的结果在工程实际多次应用可靠,可供工程实践参考。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

回填土区深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基的静承载性能

结合实际工程现场静载试验,采用有限元计算方法研究了桩长和桩土模量比对深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基在回填土中的桩体承载特性、荷载传递及复合地基变形特性的影响。结果表明,在回填土区,深层搅拌桩以桩体上部破坏为主,增加桩长不能有效地提高复合地基承载力,增加桩体强度尤其是上部桩体的强度则能够较大地提高复合地基承载力,高压旋喷桩可有效增强回填土地基的承载力。提出的桩体弹性模量取值范围可供设计参考。     

竖向荷载作用下高桩码头桩土耦合分析研究

根据桩-土耦合特性,考虑桩-土之间的接触力学行为,建立桩-土耦合的有限元计算模型。通过该模型计算分析基桩几何特性、材料特性以及土的力学特性,及其对基桩竖向承载力、摩阻力及桩身轴力分布的影响,其结论可为高桩码头桩基的设计提供参考。     

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。     

基于桩土相互作用的桩体自沉及屈曲稳定性研究

海洋工程中的钢管桩直径大、桩壁薄、设计长度较长,使用的打桩锤质量大、能量高。在打桩施工中的置锤瞬态过程,须要确定桩身位于泥面以上的自由站立长度及对其进行稳定性分析。结合海洋工程设计实例,应用欧拉-拉格朗日联合分析法(CEL法),对大直径钢管桩在自重及打桩锤静力作用下的下沉过程进行模拟。提出了在给定地基土质条件下确定桩体自沉深度的方法。应用改进的Riks法,考虑桩身变形的几何非线性与桩土相互作用,建立了桩土三维有限元模型,结合实际工程分析桩身的屈曲稳定性。