基于有限元的双排桩桩身刚度对支护结构受力与变形影响分析

基坑支护设计中常使用前、后排桩桩径不同的双排桩结构形式,但规范仅介绍前、后排桩桩径一致的计算方法,有必要研究前、后排桩桩径不同下的结构受力。本文采用Midas软件对双排桩结构进行有限元建模分析,先通过理正深基坑软件验证模型可靠性,随后进行桩身刚度敏感性分析,研究前、后排桩桩径对双排桩结构的内力和位移影响。结果表明,有限元模型计算方法可靠、结果可信;前排桩为双排桩结构主要受力构件,增加其桩径更有利于基坑稳定。研究成果可为双排桩结构优化设计提供参考。     

整体卸荷式板桩挡土结构三维有限元数值模拟分析*

整体卸荷式板桩挡土结构是深厚软土地区高桩码头良好的接岸结构形式,采用有限元数值分析方法得到不同桩排距、后排桩间距和开挖深度条件下该类挡土结构前后排桩受力和变形特征并进行研究。结果表明,增加前后排桩间距可以减小桩基的水平变形,并使前后排桩的桩力分布更加合理;改变后排桩间距使前排桩水平和竖向位移均逐渐增大,前后排桩端部弯矩和剪力都增大;开挖深度的增加使结构水平位移增加。     

基于桩-土相互作用的内河架空直立式码头地震响应分析

采用有限元法,分别建立桩-土-码头结构模型、地基刚性假定的码头模型和工程计算简化的码头模型。通过模态分析和动力时程分析,得出3种码头模型的基频和水平位移最大值,以及码头立柱内力的最大响应值。研究表明:与地基刚性假定模型相比,由桩-土-码头结构模型所得的结构基频、水平位移最大值、立柱的剪力和弯矩值将会减小,轴力值基本不受影响;与工程计算简化模型相比,结构的基频、立柱的剪力和弯矩值将增大,但是水平位移最大值将减小,轴力值基本不变。     

基于桩—弹簧模型芜申运河城区段三排桩支护受力验算分析

芜申运河芜湖城区段退建工程采用三排桩支护结构形式,通过本项目实际工程案例,介绍了工程地质条件、支护设计参数和施工流程,并基于桩-弹簧模型对典型断面(K0+480)桩基受力情况进行验算分析;分析得到三排桩桩顶水平位移基本一致,达到19.4mm,桩基最大弯矩达到1067.7kNm,桩基最大剪力达到468.4kN,两者都位于前排桩;桩基最大轴力为652.5kN,位于后排桩;芜申运河芜湖段退建工程三排桩支护形式开创先河,为类似工程提供宝贵经验。     

株洲二线船闸深基坑双排桩结构的受力特性

对株洲航电枢纽二线船闸高挡土环境中的双排桩结构变形及内力特征,采用数值计算和工程观测相结合的方法,分析不同桩径、不同开挖深度时结构的变形及受力形态。结果表明:双排桩排距取3倍桩径时,不同开挖深度的前排桩最大位移值呈现二次抛物线形态;前排桩内力呈现单锚板桩的受力特征,后排桩内力呈现悬臂板桩的受力特征;通过设置卸荷板、采用抗剪强度大的材料回填可有效控制结构变形及内力。     

桩顶有无连梁的双排抗滑桩数值模拟*

为明确双排抗滑桩的受力性状,用ABAQUS有限元软件建立有、无桩顶连梁2个模型,比较二者在相同滑坡条件下的受力及变形情况,探讨双排抗滑桩与桩顶连梁组成的空间结构的受力机理,并从结构力学角度进行验证.研究表明:桩身最大剪力与弯矩均出现在滑面处.有桩顶连梁时剪力与弯矩最大值比无连梁时要小,前后排桩桩顶反弯矩相等.桩顶刚接连梁通过提供反弯矩减小了桩顶位移与桩身所承担的剪力及弯矩,增大了抗滑结构转动惯量,提高了抗滑力.     

透空式双排圆筒防波堤消波性能数值模拟研究

双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%～50%。     

新技术

<正> “新型双排大管桩码头上部结构研究”科研成果通过审查由上海港湾设计研究院承担的“新型双排大管桩码头上部结构研究”成果近日通过了交通部水运司组织的审查。新型双排大管桩码头结构兼顾了双排板桩和重力式结构的优点,采用无承载面板码头结构和桩间分层填沙加固工艺。研究中通过整体受力变形计算、桩基受力变形计算和     

新夏港双线船闸双排对拉板桩结构受力特性

为研究新夏港双线船闸闸室中隔墙双排对拉板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行双闸室完整建模分析。采用修正剑桥模型模拟两侧闸室土体的同步开挖,对比分析施工期对拉板桩与单锚板桩的结构特性差异。运行期对双排板桩施加水压力,研究中隔墙整体变形特征、桩间土承载变形特性。结果表明:施工完建期,对拉板桩位移远小于单锚板桩,但两者变形相似,弯矩和土压力分布规律一致,且差值极小。运行期,宽矮的中隔墙在向低水侧闸室的侧向位移中,以剪切变形为主。板桩土压力增量与各自承受的净水压分布有关,还受上部连杆传力和低水侧横撑反力的影响。桩间土在传递、扩散侧向压力时,产生侧向压缩,并可分担中隔墙的大部分剪力。中隔墙弯矩主要由两道板桩分担。现有的双排板桩结构简化计算方法,尚无法反映桩间土抗剪的作用,值得进一步研究。     

衡重式板桩结构在码头中的应用

分别建立无锚式、单锚式和衡重式板桩码头有限元概化模型,并以某10万吨级板桩码头为原型,进行数值分析。结果表明：衡重式板桩的最大水平位移值分别为无锚式板桩的1/13和单锚式板桩的1/2;无锚式板桩入土段土压力分布突变明显,单锚式板桩入土面以上墙后土压力分布突变明显,衡重式板桩墙后和墙前土压力分布均较平顺;无锚式和单锚式板桩弯矩、剪力分布均出现多次反转,尤以无锚式板桩最明显,衡重式板桩除在衡重台位置出现弯矩突变外,其他位置弯矩、剪力分布均较平顺;工程案例分析中衡重式板桩桩身水平位移和弯矩属于正常范围,同时衡重式结构不需设置锚碇系统、后排灌注桩等组合结构,具有场地适应性强、施工简单和建设成本低等诸多优势,在板桩码头中具有较强的应用价值。     

间隔嵌岩板桩结构在越南永安港码头中的应用

以越南永安港5#、6#通用泊位工程建设为依托,根据该区域波浪条件差、地质条件复杂等特点综合比选高桩梁板式结构、重力式沉箱结构、板桩式结构等以确定最优的码头结构方案,对工程区域沉桩可行性进行深入研究,并使用Plaxis软件进行结构计算。结果表明,工程推荐采用前墙间隔嵌岩钢管桩、钢拉杆锚定墙板桩式码头结构,该结构方案是安全的,其内力、位移可控。     

板桩结构非线性有限元分析

采用有限元法对板桩结构受力特点进行了分析,结果表明,前墙入土深度和抗弯刚度对板桩结构受力特性有显著影响。入土深度一定时,前墙位移、陆侧弯矩、锚碇墙陆侧弯矩和拉杆拉力均随前墙抗弯刚度的增加而减小,前墙海侧弯矩随之增加;前墙抗弯刚度一定时,前墙陆侧弯矩、拉杆拉力随入土深度增加而减小,入土深度大于某值后,对各项影响较小。     

单锚式钢板桩结构锚固位置影响分析

单锚式钢板桩结构锚固位置的变化对结构的体系性能有着显著影响,但目前设计及研究中对这一问题重视不够。首先采用自由支承法确定单锚式钢板桩结构体系设计方案;然后基于上述设计方案的有限元模型,同时考虑桩身及土体变形特性,研究锚固点位置对板桩弯矩、锚杆轴力及结构位移的影响规律。结果表明,锚固点位于钢板桩顶部以下0.25~0.3倍开挖深度时,钢板桩的最大水平位移和桩后土体的最大沉降达到最小值;随着锚固点位置由桩顶向下移动,锚杆的轴力逐渐增加,而板桩的最大弯矩逐渐减小。同时,与有限元结果相比,采用自由支承法所得到的结构体系的板桩弯矩偏大,有利于板桩的安全性,而锚杆的轴力偏小,可能导致锚杆的失效。     

采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析

X形桩是一种反拱曲面异型桩,相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩,X形桩具有更大的截面周长和惯性矩,受力性能更好。结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构,以X形桩代替传统的矩形桩,研究其对结构静力的影响。结果表明:相同桩间中心距时,以X形桩替代后可减小前墙弯矩;在同等桩间净距1.75 m下,两类模型的前墙最大弯矩基本相同。相同荷载作用下,前墙位移主要受桩间中心距影响,X形桩形状影响效应很小;锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关,对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。桩间中心距为4.05 m或桩间净距为1.75 m时,结构内力改善效果较优,可采用该间距的X形桩替代矩形桩,节约工程造价。     

复杂水平荷载作用下部分埋入单桩的计算方法*

在Winkler地基梁模型和有限单元法理论的基础上,提出了一种在复杂水平荷载作用下求解部分埋置水平受荷单桩弯矩和位移的计算方法。将该方法计算结果与经典算例结果和现场试验结果进行对比,验证了该方法的正确性。通过算例分析了水流冲刷作用和桩顶约束条件对部分埋入桩桩身弯矩和位移的影响,分析结果表明,在研究冲刷对桩基水平承载力的影响时应结合桩顶的约束条件。该方法可有效开展复杂水平荷载下部分埋置水平受荷桩的计算分析。     

遮帘式板桩码头结构原位测试研究

通过对埋设在深水遮帘式板桩码头结构内的测试元件进行位移、内力等方面的原位观测,得到板桩码头前墙、遮帘桩和锚碇墙的变形、沉降、土压力、钢筋和混凝土应力等观测数据,研究码头结构变形和内力等相关参数的变化规律,为码头结构的优化设计和正常使用提供技术支持。     

高桩码头凹凸缝结构水平力传递的有限元计算

在高桩码头整体结构的三维有限元计算过程中,着重考虑了增加凹凸缝结构传递水平力的环节,从计算结果中发现,桩基内力结果比不考虑凹凸缝传递水平力的计算结果,无论是弯矩、剪力、扭矩和位移值均有一定程度的降低,从而达到减小桩型、节省工程造价的目的。