既有线条件下路基桩板墙帮宽结构数值研究

以某既有线条件下路基桩板墙帮宽结构为研究对象，运用Midas GTS有限元分析软件，研究了新建及既有桩板墙的受力特性。结果表明:锚索施加预应力对边坡土体沉降的影响很小，路基填土及列车荷载是边坡土体沉降的主要影响因素；新建桩和既有桩均呈现出受压状态，新建桩受到的压力要大于既有桩；桩身剪力变化较为复杂，呈现出正负交替变化；桩身最大弯矩出现在距离桩顶6~13m范围内，既有桩在桩身7m处达到最大负弯矩；锚索整体表现出受拉状态，#11、#12锚索在自由端与固定端交接的地方     

预应力锚索框架加固边坡的数值分析

该文利用FLAC~(3D)对预应力锚索框架加固边坡进行了数值模拟,计算结果表明:在岩土体、预应力锚索及框架梁三者共同作用体系下,纵梁呈现出既受拉又受压的受力特征,纵梁在锚索作用点位置所受剪力最大,从坡脚到坡顶,纵梁下位移随着梁长呈非线性增长;横梁亦同时受正负弯矩作用,锚索作用点处剪力最大,梁下位移在锚索作用点处出现局部最大值,且横梁弯矩、剪力及梁下位移均呈对称分布;横梁侧向所受剪力和弯矩较大,纵梁侧向所受弯矩和剪力较主受力方向数值小得多,可以不予考虑;随着预应力的增大,横梁弯矩和剪力在锚索作用点处均出现一定幅度的增大,在横梁其他位置处变化较小,随着施加预应力的增大,横梁下的位移整体上出现较大幅度的增大。     

地面超载对双排桩基坑稳定性影响的有限元分析

随着城市化进程的加快,深大基坑的应用及用地红线的限制,双排桩支护越来越受到工程技术人员的重视,国内外学者对双排桩的间距、排距、布桩方式、土体加固及土拱效应等做了较多研究,但地面超载对双排桩影响的研究较为少见。该文基于有限元软件MIDAS GTS NX,分析了地面超载对双排桩基坑桩顶水平位移、桩身位移及弯矩、基底隆起和土体塑性区的影响,得出如下结论:桩顶水平位移随着地面超载的增大而呈非线性增大;地面超载对桩身上部(埋深12m以上)位移有明显影响,对于埋深大于12m的桩身位移,地面超载的影响较小;前后排桩桩身任一点弯矩均随着地面超载的增加而增大;地面超载对基底隆起影响较小;随着超载的增大,塑性区范围逐渐增大,基坑边沿土体塑性区应控制在一定范围且不宜扩展到地面,因此超载不宜大于40kPa,严格限制超载大于60kPa的情况,因此时各独立塑性区扩展连通。     

双排抗滑桩变形与受力的滑坡参数敏感性分析

采用弹塑性有限元计算方法,对堆积体滑坡中双排抗滑桩及其周围土体的受力及变形进行计算,对桩顶位移、桩身最大剪力、弯矩与滑体及滑床强度参数c,φ值的相互关系进行了参数敏感性分析。结果表明:双排抗滑桩的变形与受力,受滑体黏聚力的影响大,受其内摩擦角的影响小,而滑床的参数变化对双排桩的影响更小。     

桥梁抬桩钻孔施工对临近旧桩的影响分析

以桥梁抬桩加固施工为背景,采用有限元分析方法,研究了旧桥新增钻孔桩施工过程对既有邻近桩基与及周边土体内力和变形的影响及其规律,得出了旧桩桩身弯矩、剪力、位移,以及周边土体应力、位移的变化规律。结果显示,开挖初期桩身位移较小,新桩钻孔穿出钢护筒后,桩身最大弯矩位置逐渐下移直至稳定,最大剪力显著增大,桩基及土体应力波动明显。     

高陡边坡下桥梁桩基受力与防护设计探析

针对国内西部岩质山区高陡边坡下桥梁群桩基础结构,在承台底部荷载已知的情况下,建立了基于ABAQUS软件基桩的计算模型,通过对高承台群桩基不同特征桩段受力分析,获得基桩桩基顶部内力和承台整体变形。研究结果表明:承台最大水平位移发生在左侧变形体坡脚处,最大综合位移出现在模型承台左侧;基桩最大位移出现在距桩底2/3处桩长处,由于基桩底部嵌固的影响,从桩底向下底延伸,负位移表现出先变大后减小的趋势,最后在桩底位置达到0位移。受桩顶弯矩和剪力的共同作用,基桩顶部产生最小应力。由荷载段到嵌固段,弯矩值由正向转化为负向,在桩底处逐渐变大,并在距桩底10 m处取得最大负弯矩,距桩顶1.5 m处取得最大正弯矩;基桩剪力由桩顶表现出先减小后增加的趋势,基桩整体剪力以桩底12 m呈对称分布,距基桩桩底8 m处取得最大正剪力,最大负剪力出现在基粧变形体下限边界距粧底12 m处。     

斜坡积土双排抗滑桩受力特性及优化设计研究

采用有限元ABAQUS软件对双排抗滑桩进行数值仿真计算,以研究斜坡积土滑坡双排抗滑桩的受力特性,并针对不同滑坡推力、不同桩排距前后桩的受力情况进行重点研究,用以为双排抗滑桩的优化设计提供理论支撑。研究表明随着滑坡推力的增大,前后排桩的最大弯矩及最大剪力均呈近似线性增大,且后排桩的增长速率更大,所承担的推力分配也更大。桩排距的增大在后排桩的弯矩及前排桩的剪力更为敏感,且桩排距增大到一定程度土拱效应消失,双排桩即弱化为单排桩。该研究结论应用于湖南龙永高速公路某滑坡,取得了良好的应用效果。     

某高速公路路堑高边坡支护方案及优化

针对工程实际情况,采用有限元软件对路堑高边坡支护方案进行了边坡稳定性和变形、受力分析。在此基础上进行了桩间距的优化分析,明确了边坡的有效塑性区位置,得出了桩身水平位移的变化呈“7”字形变形,桩顶的水平位移值为13.5mm,最大水平位移值为15.3mm。同时通过对比分析是否施加锚索两种工况,明确了预应力锚索不仅有利于减小桩身的剪力值和弯矩值,还有利于桩身剪力值和弯矩值的均匀分布。最后对不同桩间距工况下边坡的稳定性进行了分析,得出合理的桩间距为4.5m。     

滑坡体强度参数对双排抗滑桩的影响规律研究

为研究滑坡体强度参数变化对双排抗滑桩位移、内力分布以及前后排桩承担滑坡推力比例的影响,采用三维有限元分析模型,对滑坡体强度参数进行单因素分析。结果表明:改变滑坡体c,φ值对双排抗滑桩桩身弯矩和剪力最大值有影响,而对弯矩和剪力分布影响较小;对桩位移、内力以及前后排桩承担滑坡推力比例,c,φ值较小时,影响越明显,并随着c,φ值的增大,影响逐渐减小,且φ值比c值的影响更明显。     

地震下斜坡桩场地及桩基动力响应的数值分析

结合离心机振动台试验与开源有限元软件OpenSees研究了斜坡场地上桥梁桩基动力响应问题。首先基于多屈服面模型和桩土动力弹簧模型,对离心机振动台模型试验结果进行了验证分析。计算与实测结果的对比表明:数值模型可较好反映实测规律;桩身最大残余水平位移随El-Centro波地震动加速度幅值的增大呈非线性增加;桩身最终弯矩最大值出现在基岩与土层的交界面处;斜坡场地坡肩较坡顶在地震作用下更容易发生剪切变形,且软硬岩土层倾斜交界面将削弱其抗震耗能的能力。在此基础上,分析斜坡坡角、砂土重度和桩身直径3个主要因素对桩身和斜坡坡肩处土体动力响应规律变化的影响。结果表明:减小斜坡坡角或增大桩身直径均可降低地震荷载对桩基的影响,而砂土重度影响较小;3个因素对斜坡坡肩各深度处土体的动力响应均会产生影响,但其影响程度各有不同;较大的斜坡坡角会显著增加斜坡坡肩各深度处土体的剪切变形;增大桩身直径会大幅度减少斜坡坡肩处中层和深层土体的剪切变形,但对浅层土体影响较小。这些结论可为今后的工程设计提供参考。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

新溆高速公路两江特大桥桩基受力与变形分析

新化至溆浦高速公路是位于我国西部山区。在这些地区修建高速公路时,往往会遇到一些特殊问题,如两江特大桥陡坡段桥梁桩基安全性问题。与平地上普通的桥梁桩基相比,位于陡坡上的桥梁桩基受力与变形更为复杂,现行的设计计算方法亦不能满足工程实际的需要。通过借助有限差分法,考虑边坡荷载对基桩的影响,对两江特大桥左幅19#墩桥梁桩基的受力与变形进行分析计算。计算发现,桩身最大弯矩和最大剪力作用位置基本位于强风化层和中风化层的分界面附近;考虑边坡荷载作用,计算得到的桩顶水平位移不满足变形要求,且桩身内力较大,必须对边坡进行相应的防护加固设计。     

刚性桩复合地基模型在拟动力试验下的桩身反应研究

随着刚性桩复合地基在土木工程中的广泛应用,其抗震性能越来越受到人们的关注,而复合地基中桩身动力响应是确定其抗震能力的关键。为此依据相似理论,设计制作出一套主要由钢制砂箱、砂土以及比例为1∶10的3×3群桩模型组成的试验装置。将装置置于伺服加载系统下进行拟动力试验,按照相关规范输入地震波加速度时程并施加上部荷载,获得不同工况下刚性桩复合地基桩身应力应变响应结果。试验结果表明:①各桩最大剪力均发生在桩顶处,对比不同位置桩的剪力,角桩剪力响应值最大;②各桩最大弯矩值均发生在Z/L=0.3~0.43的区间内,对比不同位置桩的弯矩,角桩的桩身弯矩响应值大于边中桩,而边中桩又大于中心桩;③保持地震波的加速度峰值不变,增大施加的上部荷载,剪力和弯矩响应值会有比增大加速度峰值更大的增加幅度。     

坡顶荷载对边坡稳定性影响研究

通过对坡顶荷载作用下的边坡进行受力分析,得到竖直条分下边坡稳定性安全系数简化Bishop法计算公式。将坡顶荷载划分为矩形、梯形和三角形这3种型式,分别研究各型式在坡顶荷载位置、大小及长度变化时其对边坡稳定性的影响规律,可得：（1）当坡顶荷载的位置增大时,边坡所得的安全系数增大,当坡顶荷载的大小及长度增大时,边坡所得的安全系数减小;（2）当坡顶荷载远离坡顶点一定距离时,坡顶荷载对边坡的稳定性基本无影响;（3）当坡顶荷载的长度达到一定程度时,其对边坡稳定性的影响趋于稳定;（4）坡顶荷载的大小变化对边坡的临界滑动面影响较小;（4）从对边坡稳定性影响的大小来看,矩形荷载最大,梯形荷载次之,三角形荷载最小。     

层状地基中水平受荷桩-土相互作用试验

为了深入研究侧向受荷桩的承载特性及抵抗变形的能力,结合实际工程中天然土体的成层特性,开展了侧向受荷桩的室内模型试验,研究了不同粒径土层厚度及相对密实度对桩土相互动态耦合作用的影响,并结合PIV图像技术,分析了桩周土体位移场的发展趋势,为水平受荷桩的设计提供了理论依据。试验结果表明：①土体刚度与较小粒径土层的厚度呈正相关关系,而较大粒径砂土层厚的增加则对整个桩土体系的刚度产生了弱化作用;②当桩顶位移相同时,随着较小粒径砂土层厚的增大以及相对密实度的提高,土抗力随之增大,在深度为5~6倍桩径范围内达到最大值,且相对密实度对土抗力的影响更大;③水平受荷桩的桩前和桩后砂土表面均形成了一个纺锤形的位移影响区域,且此区域与水平加载方向的最大夹角随土层条件和相对密实度的变化很小,其值均为45°左右;④在相同的桩顶荷载下,砂土相对密实度的增大约束了桩体的运动趋势,使得桩体的水平位移减小,例如,当桩顶荷载均为30 N,密实度为0.5时桩前砂土的最大位移影响范围比密实度为0.3时普遍减少了约1倍桩径的距离;⑤桩身弯矩值随着较小粒径土层厚度的增大而增大,最大弯矩约出现在0.15 m深度（5倍桩径）处;随着砂土相对密实度的提高,桩身弯矩也逐渐增大,最大弯矩所在的位置逐渐上移。     

整体式桥台-桩基-土相互作用内力计算方法研究

整体桥具有使用寿命长、施工方便、造价及养护费用低等特点，目前在国内外得到了广泛的应用与推广。以某整体桥为工程背景，设计制作了桥台-桩基结构试验模型，开展了整体式桥台-H形钢桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验，主要研究了桥台和桩基的应变、弯矩与剪力等。试验结果表明：桥台正向移动时桩身应变呈现“酒杯”形分布，负向移动时呈现“橄榄”形分布；同时，无论是最大压应力还最大拉应力，均是正向位移荷载作用下的要明显大于负向作用下的。因此，升温时桩基的内力要大于降温时的，也即夏季高温时的H形钢桩基受力最为不利。为减小升温对桩基的不利影响，建议整体桥合龙温度取略高于年平均温度。同时，在试验研究的基础上，进行了整体式桥台和桩基的内力计算。计算结果表明：采用现有的经典台后土压力理论或桥梁规范计算得到的台底弯矩和剪力与试验结果均存在较大偏差，而采用黄-林法可较准确地得到台底弯矩和剪力。另外，计算结果还表明：负向加载时，采用现有计算方法得到的桩身弯矩和剪力与试验结果偏差不大，分布规律也与传统桩基的相似；但是，正向加载时，采用现有的计算方法得到的桩身弯矩和剪力与试验结果存在较大偏差，分布规律也明显不同。所提出的多项式拟合法和黄-林法能够较为准确地计算得到整体式桥台-桩基-土相互作用时的弯矩和剪力，实际工程中可采用该方法来计算整体桥的桥台和桩基内力，该方法可为中国整体桥的设计与应用提供参考和借鉴。     

陡坡地段桥梁桩基的施工监测和有限元分析

通过对某高速公路建造在陡坡地段的桥梁桩基从施工到通车全阶段开展监测,分析了在施工荷载作用下桥梁桩基和陡坡土体的位移分布和变化规律。然后利用弹塑性有限元模型,分析了桩身位移的分布规律,并与监测结果进行了比较,得出有限元模型能较好地模拟桩土之间的相互作用;还分析了坡顶荷载和桩身最大弯矩之间的关系,提出了临界施工荷载对控制桥梁桩基稳定性的重要意义。     

水平循环荷载下饱和软土地基单桩基础模型试验研究

通过水平循环加载装置对某工程饱和软土地基单桩基础开展了水平循环荷载模型试验研究,探讨单桩基础的水平承载力和循环变形特性。结果表明:①桩周地基土体有不同形态的裂缝,桩周土软化后上部地基土会丧失部分承载力,危及桩基及上部结构的安全;②随着循环次数增加,桩身位移逐渐增大,建立了一种新的桩基位移预测计算模型,可根据该模型推算循环荷载条件下的桩基位移;③桩身最大弯矩值也随着循环加载次数的增加而显著增大,最大弯矩点出现于桩身的（3～4） D深度处。建议在设计规范中应充分考虑桩身弯矩的循环累积增大效应,在设计时应有足够的安全系数。     

边坡滑移情况下陡坡段桥梁基桩受力特性影响因素对比试验研究

边坡滑移时,位于陡坡段的桥梁基桩相比抗滑桩受力特性更为复杂。在合理模拟滑动面的前提下,进行了陡坡段桥梁基桩受力特性的参数对比室内模型试验。通过获取加载过程中桩身最大弯矩、桩顶水平位移及地面处基桩变位等关键指标,对不同加载方式、基桩自由长度、基桩剐度的基桩受力特性的各主要影响因素进行了探讨。试验结果表明,基桩产生的较大弯矩与水平位移主要由水平荷载引起,桩身最大弯矩随基桩自由长度的增加急剧增长,而随基桩刚度及边坡坡度的提高增长幅度较小。研究成果对揭示陡坡段桥梁基桩与周围边坡作用规律具有一定参考价值。     

软基桥头路基填筑对桥台桩的影响

为考察台后路堤荷载导致的地基软弱下卧层压缩和水平移动作用下的桥台桩基受力性状,建立了桥台桩基的三维有限元模型,验证了其合理性,并通过设置桩-土接触单元分析了桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响.结果表明:由于桩的“遮拦效应”,前排桩桩-土“绕流”现象较后排桩更为明显；同时,桩的阻拦作用使桩周土体位移值较自由土场预测值偏小；桩-土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系；每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74％；路堤荷载大小与桩身最大弯矩值的关系与基桩所处位置有关,并非简单的双折线关系；在影响桩身弯矩因素中,软土层力学性质对桩身弯矩影响较桩身模量更为明显；桩在受轴向力和侧向力耦合作用下,桩基础的承载力会有所提高,但不明显.