地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用分析*

结合某工程,对遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用进行数值分析,研究了桩土相关计算参数对桩土作用的影响。由于遮帘桩的存在,在受到后方土压力时,遮帘桩桩间土压力向两侧遮帘桩传递,这样减小了前排桩承受的土压力,产生土拱效应,提高了接岸结构的承载力。土的粘聚力与内摩擦角对桩土相互作用影响较大,随着粘聚力与内摩擦角的增加,遮帘桩荷载承担比均有所增加,最后都趋于稳定值,当粘聚力达到一定值时,内摩擦角对桩土相互作用影响较小。遮帘桩间距及遮帘桩与前板桩间距对桩土作用影响较大,只有综合考虑,才能优化码头设计。土的弹性模量、泊松比、桩土摩擦系数对桩土相互作用影响较小,在设计时可作次要因素考虑。     

刚柔性长短桩加固港口铁路双层软土地基研究

刚柔性长短桩是在刚性桩基础上用柔性短桩改良桩间土后形成的一种新型地基处理方式,适用于港口码头、公路和铁路等中浅层地基承载力不大,且地基深层土体为高压缩性土的双层软土地基。以连云港港某铁路软基处理工程为依托,通过现场试验和数值模拟研究了刚性长桩和柔性短桩对改善地基性能的贡献,并从土拱效应和拉膜效应两方面探讨了路堤荷载下刚柔性长短桩加固地基的机理。结果表明:桩间土上部路堤荷载通过土拱效应和格栅拉膜效应传递至桩顶,刚性长桩是沉降和承载控制主要结构,柔性短桩能显著减小刚性桩桩土差异沉降、桩顶应力集中和桩身负摩阻力,提高桩间土的承载能力;路堤荷载作用下刚性长桩间会形成大拱,加入柔性短桩后会在刚性长桩和柔性短桩间形成小拱,进而减小路堤临界高度,减小路堤顶面的不均匀沉降。     

灰土挤密桩复合地基受力变形机理研究

通过有限差分程序FLAC-3D,对灰土挤密桩复合地基的受力变形机理进行了分析研究,分单桩和群桩两种情况,得到结论:两种模式下的桩和土受力及变性规律相似,都是桩体在4倍桩径范围内,应力急剧衰减到桩顶应力的1/4左右,桩端基本没有端阻力,桩周土承担一定荷载,且随基础荷载的增加而增加,沿桩身全长受力;沉降量与荷载近似呈线性关系,桩周土沉降量略大于桩的变形。但由于群桩效应,群桩的桩承担荷载相对减小,土体分担了更大的荷载,地基承载力有所降低,总体沉降量有所增加,两者的沉降差增大。     

桩-网复合地基承载及变形特性的三维数值分析

采用有限元程序,利用数值分析的方法,讨论了桩-网复合地基承载及变形特性。对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比的变化规律进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及分层地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基中土表面沉降及差异沉降的影响。     

基于大型高围压界面环剪仪的钢管桩-砂土界面剪切试验研究

为研究不同钢管桩基础与砂土界面剪切特性,研制一种新型桩土界面环剪仪,并基于此设备开展不同围压下钢管桩与均质细砂、福建砂、美国戴维斯砂的界面剪切试验.试验设计压力为200~800 kPa,通过测试分析桩土界面环形剪切时的扭力特征,探究不同桩土界面条件下的剪切应力应变关系.研究结果表明:界面剪切应力随剪切位移增大而增大并趋向稳定,但是在大应变的情况下,界面剪切应力有一定的波动.桩土界面剪切应力拐点对应的剪切位移及界面摩擦角随着法向应力的增加而增加,呈近似线性关系.     

刚性承台下柔性桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－子域法，推导了柔性桩与地基相互作用的一套完备的解析算法，并讨论了桩土模量比及桩长对桩土应力比的影响，同时也探讨了桩土模量比对承台下单桩及桩土复合体承载力、桩侧摩阻力、桩身轴力和位移的影响。为了验证文中方法的可行性，作者将模型试验结果与文中计算结果进行了比较，对比表明，文章中的方法有较好的精度。     

长江中下游粘性土中含砂率对力学指标的影响

长江中下游河段在潮流界内,受潮汐、潮流的影响,该地区沉积的土层具有独特的性质。研究粘砂互层土、混合土中的含砂率及粘性土含水率,对确定土的类别和对工程的影响,有着十分重要的意义。     

散体材料桩复合地基桩土应力比计算方法研究

基于圆孔扩张理论,假定散体材料桩与桩周土均满足完全弹性、各向同性和连续性条件,在侧向桩与土的分界面上满足变形协调条件和应力平衡方程,在竖向视桩-土变形相等,得到了桩土应力比的理论计算公式。引入了桩-土弹性模量比Kn及桩竖向-侧向应力比n',分析了桩-土弹性模量比、置换率、桩泊松比及桩周土泊松比等4个参数对桩土应力比和桩竖向-侧向应力比的影响。研究结果表明:桩土应力比和桩竖向-侧向应力比随桩-土弹性模量比的增大而增大,随桩、土泊松比及置换率的增大而减小。并在此基础上,利用桩土应力比现场实测结果对理论计算结果进行了验证,数据表明两者吻合较好。     

船闸闸室结构刚性桩加固地基承载特性分析

结合东部沿海地区某刚性桩加固地基船闸工程,运用ANSYS软件分别模拟一体式和分开式桩基加固地基船闸闸室结构,接触面均采用库伦摩擦模型,对两种桩基加固地基闸室结构分别进行闸室底板沉降与地基沉降、桩身竖向应力、桩身水平位移以及桩土荷载承担比共4个方面的对比分析。研究表明:一体式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室整体沉降和地基沉降,素混凝土垫层起到一定的调节作用;一体式桩基加固闸室结构桩基承担的竖向荷载大于分开式,土承担的荷载比例小于分开式;两种结构桩身水平位移沿桩基入土深度的变化趋势一样;分开式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室底板弯矩。     

CFG桩在储罐地基处理中的试验研究

在东营软土地基上,采用CFG桩复合地基处理5万m3储罐软土地基。对储罐加水试压期间的竖向土压力及环墙基础沉降的监测数据进行深入分析,探讨CFG桩复合地基的桩土应力比及荷载分担比规律;从平面倾斜和非平面倾斜两方面进行不均匀沉降控制分析,并计算复合地基最终沉降量。分析结果显示,CFG桩复合地基中,CFG桩的桩体作用明显;储罐的竖向位移累计沉降量、沉降速率、平面倾斜以及非平面倾斜都满足规范的要求。     

桩-桶基础抗压承载力试验的颗粒流数值模拟

利用二维颗粒流方法(PFC2D)对桩-桶基础进行了在砂土中承受下压荷载作用的数值模拟试验并与室内物理模型试验实测值作了对比。应用颗粒流理论及其PFC2D程序,模拟研究了承受下压荷载作用时桩-桶基础周围土体的细观力学特征,基础下压位移和颗粒的分布和速度。根据土颗粒的分布、速度和位移的分布和变化,拟合了土中滑裂面的形状;数值模拟了下压荷载、基础下压位移与时步的关系,并与物理试验的结果进行了对比分析。     

密排支护桩挤土效应研究

预制基坑支护桩因其线形密排,桩间距较小,沉桩挤土效应比较严重,对基坑外的建(构)筑物和基坑内的桩基础产生不利影响.通过对多层土体中密排支护桩沉桩挤土效应的三维有限元分析,得出挤土过程中土体的应力与应变、水平位移与竖直位移的变化规律;即水平位移随距桩心的距离加大而急剧衰减,在距排桩轴心两侧5～8倍桩径范围内,土体水平位移衰减较快;在沉桩过程中,地表土体的隆起量受桩入土深度的影响小于桩尖和桩中部土体隆起量变化,桩周附近地表水平挤土位移最大值约0.8m左右,地表竖向挤土位移均值也在0.5m左右.所得结论可用于指导实际工程.     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效弯矩有限元迭代法

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,引入等效附加弯矩概念,提出了基桩P-Δ效应的等效弯矩有限元迭代法,编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析。结果表明:等效弯矩有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-Δ效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-Δ效应显著。     

水平循环荷载作用下单桩基础承载性状数值分析

文章采用ABAQUS有限元软件分析了桩顶自由长度、桩长径比、桩土刚度比等因素对水平循环荷载作用下桩基础承载性状的影响。结果表明:随着桩顶自由长度增大,桩身弯矩呈非线性增大,桩身水平约束减小,从而降低了桩的水平承载力。桩径的增加使桩身上部的水平承载能力逐渐提高,达到一定值时,桩逐渐从柔性桩转变成刚性桩。随着桩土刚度比的增加,桩顶以下0~6 m范围内桩身弯矩减小,6 m以下桩身弯矩变大,桩身水平位移0点位置下移。     

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。     

考虑位移效应的支护结构土压力计算

基坑工程中,墙体在墙后土体压力作用下,将产生较大的位移和挠曲变形,引起土压力重分布。在充分考虑支护结构-土相互作用的基础上,建立了土压力与墙体位移的关系曲线,并考虑土拱效应引起的应力重分布,得到了考虑位移的土压力计算方法,并通过工程中实测位移不断修正土压力值,能计算非极限状态下土压力的动态值。     

软岩地层灌注桩抗压与抗拔承载性分析

纳米比亚油码头软岩地层无经验参数可取。根据1根抗压桩和1根压拔桩现场静载试验和应力测试结果,分析软岩地层中抗压桩和抗拔桩的侧阻和端阻,得出抗拔桩的上部砂土及粉土层中抗拔系数以及Q-s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值。结果表明:上部砂土及粉土层中抗压桩的桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移为9~15 mm,单位侧摩阻力极限值可取30.1~48.1 k Pa;下部软岩侧摩阻力充分发挥所需的桩土相对位移大于40 mm;对2根桩的抗压过程,在最大加载条件下,实测桩端阻力分别为桩顶荷载的22.3%、27.3%,表现为摩擦型桩。采用双曲线模型预测抗拔桩极限承载力为4 896.7 k N。     

考虑桩土非线性作用的近海风机高桩平台地震响应分析

分别建立全斜桩承台与全直桩承台三维有限元模型,研究了地震荷载作用下桩基的动力响应。考虑了地震引起的水体惯性力对动力响应的影响,并通过引入p-y曲线修正系数考虑了桩基倾斜对桩轴垂向桩土作用的影响。结果表明,在单桩的情况下,地震动水压力对桩基的弯矩与位移存在明显的放大效应;不同单桩的位移反应峰值发生在同一时刻,倾斜方向与峰值时刻地震加速度方向一致的桩承载性能最优。对于带承台的群桩,地震动水压力的放大效应没有单桩时明显,各个方位斜桩以及直桩之间弯矩与位移差异较小;直桩的位移峰值大于斜桩,而斜桩弯矩均较直桩在泥面以下处有一定的减小,但在承台交界面处较直桩更大。     

基于ABAQUS的主桩套板结构土拱效应分析

作为一种板桩墙结构形式,主桩套板结构的受力情况比较复杂,当套板相对变形较大时将产生土拱效应。在介绍土拱形成原理的基础上,利用ABAQUS软件建立主桩套板结构的平面应变模型,重点研究结构尺寸和土体性质对土拱效应的影响,结果表明前者影响较大,后者的影响相对较小。在对主桩套板结构进行设计时,为充分发挥土拱效应降低工程造价,可在一定范围内适当增加主桩净距、减小套板厚度。