大直径PHC桩竖向承载特性数值模拟研究

以珠海高栏港码头结构为工程背景,对码头的大直径PHC桩的数值模拟技术和承载特性进行研究。首先采用ABAQUS进行数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元分析的可行性,然后通过桩径、桩长,桩侧土和桩端土等一系列参数的变化,探讨这些参数对PHC桩Q-S曲线的影响。结果表明,有限元计算出的位移比实测结果高出2%~20%,桩长超过50 m的PHC桩属于超长桩。     

大面积荷载下超长水泥土搅拌桩承载性状的有限元分析

运用有限元分析程序,重点分析了荷载在超长水泥土搅拌桩桩身的传递规律,桩身强度、复合地基面积置换率、上部荷载作用面积、桩顶垫层刚度及桩径等参数对桩身附加应力的影响。计算结果表明,超长水泥土搅拌桩在桩身强度较高或大面积荷载情况下,桩顶荷载可以传递到桩体下部,水泥土搅拌桩的“有效桩长”概念宜进行调整;大面积荷载下宜采用刚度较大的垫层(如碎石或土工复合垫层),水泥土强度有保证时,宜采用低面积置换率等。     

超长桩有效桩长问题的探讨

超长桩在大型桥梁和高层建筑中得到了越来越广泛的应用，实际工程中往往会出现桩越来越长的现象，有时桩太长会造成浪费，且不科学，所以有必要研究超长桩的有效桩长问题。运用数学和力学知识，在假定计算模型的基础上，从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明，有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度、桩顶工作荷载及桩侧土体性质有关。这对软土地区超长桩的设计有着重要的指导意义和适用价值。     

深厚软土区超长桩合理桩长的计算

工程实践证明,软土地基超长桩在轴向荷载作用下的荷载传递机理与常规桩基有较大区别。通过深厚软土区超长桩静载试验和桩身轴力测试,依据载荷-沉降变形关系推导的超长桩合理桩长估算公式,利用静载试验Q-S曲线数据对超长桩合理桩长进行计算,为确定深厚软土地区合理桩长避免盲目增加桩长提供参考。     

深水大直径超长桩基础承载性能研究

选取合适的土的本构关系模型,利用有限元软件ABAQUS对龙潭沟大桥下部深水超长桩基础进行有限元分析,通过改变桩基础的桩长、桩径、长径比分析计算龙潭沟大桥桩基础的承载力,得到桩长、桩径、长径比分别变化时桩基础的极限荷载-极限位移关系,以及相应的刚度、桩端阻力/桩顶荷载、桩身压缩量/桩顶位移的变化规律,为工程中桩基础合理选型和尺寸设计提供参考依据。     

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。     

桩侧及桩端后注浆对超长桩承载力的影响

以海南省某跨海大桥为工程背景,采用平行对比试验法,以桩侧桩端后注浆及施工桩长为变量,对3根超长灌注桩进行了竖向抗压静载试验,并对试验过程中试桩穿越各土层的分段侧摩阻力及桩端阻力进行测试。通过比对试验结果,分析桩侧桩端后注浆对超长灌注桩承载力性状、荷载传递规律及桩侧、桩端阻力发挥特性的影响。结果表明:进行桩侧、桩端后注浆能显著提高超长灌注桩的承载能力,减小桩基沉降;对于超长灌注桩,桩侧注浆对承载能力的增加效果远远大于桩端注浆;桩侧桩端注浆后,超长桩的荷载传递规律不变,依然是上部侧阻力先于下部侧阻力激发;桩侧注浆处土体表现出与桩体水泥胶结的性质,其抗剪强度较大且随位移增长而增加得更快。     

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。     

低强高压旋喷桩复合地基承载的影响因素

基于高压旋喷桩复合地基有限元模型,研究低强高压旋喷桩正三角形布置和正四边形布置时,桩体弹性模量、桩长、土体内摩擦角对复合地基承载特性的影响,并分析高压旋喷桩的有效桩长。结果表明:正四边形布置时土体的最大竖向沉降量是正三角形布置时的93%,桩体最大竖向应力值是正三角形布置时的97%,采用正四边形布置要优于正三角形布置;随着高压旋喷桩弹性模量的减小,土体最大沉降量增大,桩体最大竖向应力减小;随着土内摩擦角的增大,土体最大沉降量减小,桩体最大竖向应力减小;当采用正三角形或正四边形布置时桩长超过10 m时桩体最大竖向应力基本不变,因此低强度高压旋喷桩有效桩长约为10 m,与文献计算结果和设计取值基本一致。     

排架空间结构在水平力作用下的横向位移分析

运用ANSYS有限元数值分析软件建立了高桩排架空间结构模型,计算分析叉桩排架在水平力作用下,各个桩基的位移沿桩长的变化规律,并与规范公式计算结果进行对比,二者的分析结果十分吻合。研究了水平力在排架中的分配系数规律,发现水平力的大小对分配系数也有一定影响。     

高桩码头超长组合桩静载荷试桩试验

结合温州港某集装箱码头工程设计,针对环境和自然条件复杂、建设条件差、使用要求高等问题,对超长组合大管桩在深厚软土地区的应用进行研究。分析超长组合大管桩的优点,并通过超长组合大管桩的桩静载荷试验,验证该桩在外海地区深厚软土地质条件下的适用性,确定桩侧摩阻系数和桩尖端阻力,优化桩基布置和桩长设置,大大降低了工程投资。     

高桩码头超长桩实用技术研究

文中根据乐清湾港一期码头工程实例,针对码头超长桩技术难点,通过理论计算分析、试桩实验及施工技术分析,为码头超长桩（桩长约90m）实施应用提供技术支撑,为今后沿海大型高桩码头类似问题提供技术参照。     

大直径超长嵌岩桩承载特性分析

大直径超长嵌岩桩在工程中应用广泛,但其荷载传递机理和承载能力特性的研究仍不够深入。针对现有现场试验研究和数值分析的不足,基于马来西亚槟城二桥工程,对大直径超长嵌岩桩承载特性进行数值模拟和现场试验研究。通过对比发现,有限元计算结果与自平衡法的实测数据有较好的吻合性,但由于土动摩阻和孔隙水压力影响,静动法测试结果比自平衡法大30%左右。大直径超长嵌岩桩侧摩阻力从上而下逐步发挥,且沿深度非线性分布现象明显。实际总的桩侧摩阻力占荷载90%,远小于桩土极限侧摩阻力。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

预应力混凝土抗拔桩受力性能分析

抗拔桩的承载力除受桩身强度、桩侧阻力影响外,桩身裂缝通常起控制作用。通过改变抗拔桩内受拉钢筋的数量、直径,改变桩身混凝土强度等级等方式改善抗拔桩的抗裂性能,在一定程度上造成了材料的浪费,工程造价的提高,且改善效果往往不是十分明显。本文通过在有限元软件ABAQUS中建立预应力混凝土桩土接触模型,分析了在抗拔桩内增加预应力钢绞线后桩身混凝土及钢筋的应力变化情况,以及在上拔力作用下,预应力钢绞线对桩身混凝土及钢筋的应力影响。分析结果表明,预应力能够在桩长范围内有效建立,增加预应力钢绞线能够有效提高混凝土抗拔桩的抗裂性能。     

曹妃甸30万吨级原油码头超重型钢管桩沉桩施工

曹妃甸30万吨级原油码头桩基采用直径1.8 m钢管桩,桩长64.5～77 m,桩重81.37～94.51 t,桩重为目前国内之最.文章论述了打桩锤、打桩船的选择和打桩锤、打桩船的技术性能;钢管桩节点的布置及受力计算;以及沉桩施工步骤.经优化的沉桩工艺,使超长、超重钢管桩顺利施打完毕,施工质量达到优良水平.     

软土地基大直径超长钢管桩试验研究

通过对海南洋浦港软土地基中桩长74 m、桩径1.5 m的大直径超长钢管桩的高应变全程动测、压桩试验、拔桩试验和桩身轴力测试,探讨深厚入土地基层中大直径超长钢管桩工程性状和压桩及拔桩土侧阻力的分布规律,得出如下结论:1)同一土层侧阻力随着入土深度的增加而递增,一定深度后,其增幅减缓,趋向稳定;2)深厚软土地基中,大直径超长钢管桩拔桩和压桩侧阻力的比值为56.9%~75.0%;3)只有桩端位移达到1.1%~1.3%桩径时候,软土地基大直径超长钢管桩能充分发挥桩端土阻力,此时端阻力值约为承载力的19%。这对软土地基中的超长大直径超长钢管桩的理论研究和工程应用具有指导作用。     

异沉降控制的复合桩基有限元分析

拟通过控制差异沉降对复合桩基进行优化,利用有限元方法分析对比了常规桩基、复合桩基、变桩长、变桩径对桩基沉降的影响。分析结果表明,通过在筏板下布置长度不等的桩,有效地减小了基础的差异沉降,相对等桩长布桩可节省约30%造价。通过对桩径进行调整的优化措施,相对桩长的调整而讲,对差异沉降影响较小,且不易于施工,不建议在实际工程中推广应用。     

某打桩船桩架强度计算及分析

为了检验该船在近海水域,超长超重桩的施工,对该船的桩架在起吊、立桩、变幅、打桩等各种工况下的强度,依据规范进行了建模验算,得出桩架在各种工况下各部位的应力分布情况及最大应力发生的部位,并根据验算结果进行分析,提出加固方案和注意事项,使得该船满足施打超长超重桩的能力。     

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。