升温作用下整体桥台台后土压力计算方法的探讨

对在升温作用下,整体式桥台桥梁台后土压力的计算方法进行研究。分别采用Broms法、m法及p-y曲线法计算桥台背墙后填土的水平抗力系数;采用m法及p-y曲线法计算台柱土的水平抗力系数和台桩、墩桩侧土的水平抗力系数;采用TDV软件模拟土对桩端的约束作用。通过对不同方法计算的台后土压力的对比分析,得知:在计算升温引起的整体式桥台桥梁台后土压力时,桥台背墙及台柱土的水平抗力系数计算采用m法是不适合的;桥台背墙后填土的水平抗力系数可采用Broms法计算;土对台桩及墩桩侧的水平抗力系数按p-y曲线来考虑是适合的。     

钢管桩动力响应试验研究

对东海大桥附近海上风电场钢管桩基础在波浪作用下的动态反应进行了原位测试,通过放置在桩顶的加速度传感器测得桩顶的加速度时程曲线,将加速度进行二次积分得到桩顶的位移.对比实测结果,涨潮期间所测得的桩顶位移大于平潮期.运用Morison方程计算出桩身所受的波浪力,采用m法对桩身的变形进行计算,所得结果小于现场实测值.     

基于p-y曲线的抗滑桩差分解法研究

为了合理计算抗滑桩的内力及位移，根据桩侧抗力的实际分布形式，建立了考虑桩侧剪力的抗滑桩p-y曲线非线性模型，采用差分解法，推导了相应的差分计算方程，编写了计算程序，并与工程实例监测数据相比较。结果表明:计算桩体位移曲线基本能够反映实测桩体侧移的变化趋势，计算桩顶位移与实测桩顶位移平均相对误差为7.5 %，计算结果与实测结果吻合较好；采用p-y曲线分析抗滑桩的受力特性是合理的，能够反映抗滑桩的受力变形特性，可方便确定桩体位移及内力，且便于确定相应的计算参数。     

坡地条件下水平受荷单桩p-y曲线法试验与数值模拟

为了探究坡地条件与平地条件单桩水平承载性能的差异,首先开展了黏性土45"坡地与平地的水平受荷单桩室内模型对比试验,探讨了两种境况下单桩桩顶荷载-位移曲线和弯矩沿桩身分布规律的不同。结果表明:与平地相比,坡地单桩桩顶的荷载-位移曲线坡度较小,且浅层区域内的桩身弯矩也小于平地单桩,此现象说明,坡体存在因土体缺失而抵抗桩身变形能力减小的坡度效应。然后利用数值分析重复性强的优势,分析了边坡角度对位移沿桩身分布规律的影响。对比分析发现:与试验分析结果相同,即在浅层区域内,边坡侧土体抵抗桩身变形的能力受到削弱,且这种削弱作用随坡角的增大而增大;但削弱现象只存在一个和坡角有关的临界深度以上,该深度以下削弱作用可忽略不计,即可视为平地基桩处理。基于数值分析对存在削弱作用的浅层区域土体的p-y曲线进行了探究,得到了其关键参数桩侧土体极限抗力和初始刚度适用于坡地的修正表达式,从而建立了适用于坡地条件下的p-y曲线法,且得到了临界深度与坡角存在的关系。最后,用该方法计算的桩顶荷载-位移曲线与已有的试验结果以及国外同行的其他算法进行了对比,结果表明理论值与实测数据吻合较好。     

p-y曲线法研究现状及存在的问题分析

对于承受水平荷载作用桩基的设计与计算,我国桩基规范,公路桥涵地基与基础设计规范等只纳入了K法和m法。p-y曲线法较好地反映了桩土共同作用的变形特性,是计算水平受荷桩的重要方法之一。在对p-y曲线法目前的研究现状进行总结的基础上,对其存在的问题进行分析,并提出今后研究的方向。     

单桩水平承载性能研究

通过室内模型试验分析水平承载单桩的受力特性,得出荷载位移关系曲线和各级荷载作用下弯矩、剪力、土抗力及p-y曲线沿桩身的分布规律。由试验中力作用点的荷载位移导出各级荷载作用下的m值,用于计算各级荷载下桩身内力,方法实质是非线性解法。文中将其结果与实测结果进行了对比。     

桩基桥墩的静力推倒分析

该文根据日本铁道抗震设计规范建立了考虑桩构件及地基非线性的杆系有限元模型,分析了某客运专线上的桩基础的水平极限承载能力,并与我国规范m法的计算结果进行了比较。分析结果表明:当墩顶水平力较大时,随着桩侧地基土水平及竖向抗力不断进入塑性,中日两国规范计算的结果相差较大;考虑桩土相互作用的墩顶水平力-位移的骨架曲线可用三线性描述。该分析结果可为罕遇地震下桩基础的抗震分析提供理论依据。     

承重阻滑桩受力影响因素分析

承重阻滑桩在山区高速公路建设中应用广泛,具有承重与阻滑双层作用,其受力性状远比抗滑桩和平地上受荷桩复杂.基于p-y曲线法的有限差分解,对影响承重阻滑桩内力与位移的桩顶竖向荷载、桩自由长度、桩径(刚度)、滑坡推力大小、滑坡推力分布形式5个因素进行计算.通过对计算结果的分析探讨,得到一系列的结论对承重阻滑桩的实际应用有一定的指导作用.     

超大跨斜拉桥群桩基础多点振动台试验

为研究一致激励条件下大跨度桥梁群桩基础的地震响应,以一座试设计斜拉桥(全长2 672m,主跨1 400m)为原型,设计了1/70的桩-土-桥梁结构全桥物理模型,基于该全桥模型开展群桩基础振动台试验研究。采用微粒混凝土和铁丝制作钢筋混凝土主塔和桥墩,C40混凝土和6mm螺纹钢制作桩基础和承台,质量比为3∶1的砂子和木屑模拟土体。模型包含8组群桩基础,分别支撑过渡墩、辅助墩和主塔。地震波采用人工波Acce100,自然地震波El Centro,Mexico City和Chi-Chi,以研究不同卓越频率地震波输入对大跨度桥梁群桩基础的影响。分析群桩基础的地震反应规律,包括不同桥墩处桩基础的桩身加速度、位移和弯矩。结果表明:因不同位置处群桩基础振动特性不同,相同地震动经各群桩基础传递至过渡墩、辅助墩和主塔底部,产生不同变化,导致不同桥墩或主塔处输入上部结构的激励不同;支撑辅助墩和主塔的群桩基础,桩顶加速度和相对位移随着输入地震波加速度峰值的增加而增加,但峰值加速度放大系数降低。4种地震波中Chi-Chi波引起的各群桩基础桩顶相对位移和桩顶弯矩响应最大;输入地震动为Mexico City波时,过渡墩处的群桩基础桩顶相对位移、加速度峰值放大系数大于辅助墩处群桩基础的相对位移和放大系数,输入地震动为其他3种地震波时,结果相反。     

基于p—y曲线法的高桩码头有限元分析

利用有限元软件ANSYS对高桩梁板式码头整体结构进行三维有限元分析。在桩土相互作用的处理中,采用复合地基反力法即p-y曲线法模拟土体,将土体离散成法向与切向非线性土弹簧,分别模拟桩侧土抗力与桩的侧摩阻力及桩端阻力,这较之前常用的按照嵌固点计算的常规算法更能使得进行结构计算时反映出真实情况。通过计算分析,得到基于复合地基反力法的桩基的弯矩与剪力图。比较在同等荷载作用下基于p-y曲线法与常规算法下两种有限元模型的计算结果,通过桩的轴力、弯矩及剪力等计算结果的比较分析得到两种计算方法的差别,为高桩码头的设计计算提供参考。     

基于非线性Pushover分析的单桩横向受力特性研究

为了研究地基土以及桩身在进入非线性状态下的单桩水平极限承载能力及变形能力,采用分布塑性铰模型模拟桩身的弹塑性,以p-y曲线模拟桩侧地基土水平抗力,对固定桩头单桩基础进行了静力非线性推倒分析。结果表明:(1)桩身轴压比对结构水平极限承载能力及位移延性影响显著;(2)随着地基土抗剪强度的增大,桩顶极限位移减小,但水平极限承载能力增大;(3)提高桩身配箍率,桩顶极限位移增加较明显;(4)轴压比较小时,在桩头及地面以下桩身均可能产生塑性铰,但轴压比较大时,仅在桩头产生塑性铰。     

横坡段桥梁双桩结构内力和位移计算

针对横坡段桥梁双桩基础,引入陡坡效应,并对桩侧边坡下滑推力和桩侧岩土体抗力进行合理简化,建立基于前后桩各特征桩段结构和受荷特点的挠曲微分方程。采用幂级数法对方程求解,考虑桩顶和桩端的边界条件及各特征桩段之间内力和位移的连续性条件。通过对某双桩工程实例进行理论和有限元计算和分析,得出该理论方法具有一定的可靠性及设计的合理性。分析结果表明:理论计算和有限元计算的最大相对误差为3.32%,且理论计算的前后桩桩顶水平位移为8.573 mm,有限元计算的前后桩桩顶水平位移为8.867 mm,二者均满足规范要求。     

基于桩侧土压力的桥台桩基桩土相互作用研究

分别将桩的受荷模式作为被动桩和主动桩考虑,建立了路堤荷载下软基桥台桩基桩土相互作用的计算模式。以Ito法计算被动桩侧极限土压力,并将其作为桩所承受的被动荷载;将桩视为一维结构单元,利用p-y曲线法来考虑桩后土体的非线性及成层性,从而建立了桩身位移的计算方法。采用有限差分法求解,并与现场测试结果对比分析,验证了方法的合理性。     

承台对桩基础p-y曲线及水平土体抗力系数的影响分析

为了研究承台影响下桩基础p-y曲线以及水平土体抗力系数的变化规律,基于三维快速拉哥朗日分析软件FLAC~(3D),建立了桩-土-承台相互作用模型。通过这一数值模型,对不同承台大小、不同长度的单桩在不同的侧向荷载作用下的情形进行了数值模拟。根据数值模拟的结果,分析了桩侧土体的侧向抗力和桩基础的p-y曲线。结果表明:承台的尺寸大小会影响桩基础p-y曲线的变化规律,引起土体对桩基础的侧向反力的变化;对于不同长度的桩,土体对桩基础的侧向承载能力随着承台尺寸的增大而不断提高,此规律对不同长度的桩都具有适用性;承台会影响单桩的最大侧向抗力的位置,且在达到极限荷载时,承台对土体的影响主要局限在桩体长度的第一个1/4深度区域内;对于无承台的桩基础,除反弯点与桩底端位置外,水平抗力系数基本与K法吻合;随着承台的增大,抗力系数的总体变化趋势不变,但在桩底端处的抗力系数会变为0,与不考虑承台作用时的结果差别较大。研究结果对桩-土-承台系统在侧向荷载作用下的设计提供了一些有价值的参考依据。     

增补桩基加固法系统研究

介绍了针对桥梁下部结构的增补桩基加固法,对地基承载力不够采用在桩基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大原承台,并将承台与桩顶连接在一起,以此提高基础承载力,增加基础稳定性,从适用条件、力学特点、设计计算、构造措施及工序质量控制等方面进行了系统的归纳总结,供同行参考。     

桥梁桩基模拟的简化方法及应用

为降低桥梁桩基模拟的计算工作量,同时又能直观反映出桩基的受力特点,采用柔度系数等代法推导给出一种简化的桩基模拟方法,可适用于弹性摩擦桩及嵌岩桩基础,并可用于桥梁的平面及空间问题分析。最后对某高桩承台进行抗船撞实例分析,分别采用简化方法和比拟杆件法对承台顶位移进行对比,误差在5%左右;对比结果也表明:在桩-土结构相互作用分析时,桩基竖向刚度对结构整体受力的影响较为显著,应引起桥梁设计人员的重视。     

深厚软基区桥梁桩基横轴向承载特性研究

采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维模型,选取软土厚度作为分析变量,计算分析了不同工况下桩基础的横轴向容许承载力、桩侧土抗力、桩身水平位移及桩身弯矩分布规律。研究结果表明:在软土侧向推力、汽车制动力及离心力作用下,深厚软基区桥梁桩基受力情况复杂;软土厚度超过10 m时,软土厚度对桩基横轴向容许承载力及桩侧土抗力影响很小,桩身第一水平位移零点随软土厚度增加逐渐上移,大于20m后趋于稳值;软土的存在增大了桩身最大弯矩,对桩身最大弯矩影响最大的软土厚度为5m;软土厚度大于10m后,桩身最大弯矩趋于稳值。     

基于m法的桩基分析程序开发

基于经典的m法,给出了桩身内力和变形的幂级数解的统一表达式,利用VB编制了初参数解中16个计算参数随换算深度变化的计算程序,其计算结果与规范给出的表格结果完全一致。结合边界条件,如摩擦桩、嵌岩桩等,给出了桩顶水平位移、转角的解析解,以及桩身弯矩和水平位移随桩深变化的计算程序,其结果可在界面中以图形形式输出,也可在默认的文件中以数据形式输出。开发的程序代码简洁、效率高,计算结果一目了然。     

高压旋喷桩施工对相邻既有高铁基础的影响分析

为研究高压旋喷桩施工对既有高速铁路桥梁桩基础的影响,以一受高压旋喷桩施工影响而发生偏移的高铁桥墩为背景,采用ABAQUS对桥梁下部结构建模计算分析,将墩顶横向侧移的计算值与实测值进行对比,分析基桩的内力和位移,计算不同施工压力作用下桥墩的侧移量和横桥向基频的发展趋势,从动力和静力两方面评估结构现状,给出处理措施。结果表明:高压旋喷桩施工导致桥墩偏移,墩顶横向侧移的计算值与实际值较吻合,随着施工压力的增大,墩顶偏移量的增加也更快,横向基频变化不明显;基桩未出现裂缝;提出了采用应力释放孔来纠偏的处理措施。     

浸水与未浸水膨胀土p-y曲线的比较分析

基于对浸水与未浸水膨胀土中水平受荷桩的模型试验研究,得到了2种工况下桩身弯矩和桩侧土抗力,通过分析其变化规律进一步得到了各深度下的实测p-y曲线族。在分析现有p-y曲线的基础上,分别建立了浸水与未浸水膨胀土的p-y曲线理论表达式,并对两理论p-y曲线进行了比较分析,得到了一系列结论。研究结果可为膨胀土中水平受荷桩的计算分析提供一定的理论基础。