有限深度均匀流中圆柱桩群绕流对流速的影响*

通过有限深度均匀流水槽试验研究不同圆柱桩群对均匀水流的绕流影响程度.通过多组试验研究数据对比分析得到圆柱桩群对均匀水流的影响规律;不同圆柱桩群对同样水流影响性质与程度的差别;不同圆柱桩群对水流流场影响范围的规律;圆柱桩群的阻流率、排架密度、桩群长度对水流流场的影响规律;不同流速的水流对圆柱桩群影响的反应规律;水流绕流圆柱桩群时,横向断面流速的变化规律等.研究分析还发现:桩群阻力是桩群影响水流的一个因素但非唯一因素,桩群的排列方式和桩群迎流角对水流流速的变化有不同程度的影响,且其影响程度大于阻力影响.     

三维复杂群桩水流力特性数值模拟研究

本文利用ANSYS Fluent,通过建立的三维水动力数值模型研究了矩型圆柱群桩在不同桩距条件下的水流纵向水流力、横向水流力及总水流力分布规律。同时,对目前实际工程中常用的菱型、圆型及哑铃型圆柱群桩在不同桩距下的纵向水流力、横向水流力及总水流力进行了研究。     

不规则波作用下9桩串列群桩效应的实验研究

小尺度的群桩结构在海洋工程建筑物中应用广泛,其在波浪作用下产生的群桩效应也被国内外学者所关注,但是目前有关群桩效应的研究多限于较少桩柱。基于物理模型实验,对不规则波作用下,9桩串列群桩中各桩所受正向力、横向力进行了研究,结合对应波浪作用下孤立桩所受波浪力,分析了正向力和横向力群桩系数K_(G,1/3)、K_(GL,1/3)随相对桩距S/D和KC_(1/3)数变化的规律,并对比了群桩中各桩上群桩系数的区别。     

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。     

桩柱间距对桩柱上波浪荷载的影响

桩柱间距的大小直接关系到入射波对桩柱的作用力及对平台或上部结构的上托力。基于FLOW-3D建立三维数值波浪水槽,通过试验验证数值模型的准确性,研究4种波况下,桩柱间距L对作用在上游桩柱和下游桩柱波浪荷载的影响。结果表明：由于桩柱的相互影响,作用在两桩柱上顺向波浪荷载和横向波浪荷载均不同于孤立桩柱情形,群桩系数KG与桩柱间距L有密切关系,对于顺向群桩系数KGx,当桩柱间距L与其直径D的比值小于1.0时,上游桩柱顺向群桩系数KGxu＜1.0,下游桩柱顺向群桩系数KGxd＞1.0,两桩柱的横向群桩系数KGy可达3.0～4.0。随着间距的增加,KGxu逐渐增大、KGxd逐渐减小、KGy大幅减小。当L/D＞4.0时,基本可以忽略两桩柱的相互影响。     

桩群绕流阻力物理模型试验测量技术研究

由于压强差的存在和桩群表面的摩擦力,水流流过桩群时将产生绕流阻力。对于单根桩的复杂水流条件下绕流阻力的理论分析尚待进一步研究,桩群的阻力计算更显复杂,限于理论计算桩群绕流阻力的复杂程度,桩群水流阻力数值模拟和物理模拟技术仍处在概化模拟阶段。为了通过实测数据辅助研究桩群阻力概化方法,依托物理模型技术、传感器发展水平、软硬件系统集成技术而提出一整套对桩群阻力测量技术的解决方案,并分析了测量结果的合理性。     

桩靴贯入对群桩效应影响的模型试验分析

为评价桩靴贯入饱和软黏土对邻近水平受荷群桩群桩效应的影响，开展了1g条件下的模型试验。基于桩身应变测量结果得到桩身弯矩，对弯矩拟合后依据弯矩与剪力的微分关系得出近远桩桩头承担的剪力，进而依据修正Poulos方法得出在桩靴贯入过程中描述群桩相互作用的Y乘子的变化，并将考虑群桩效应后的群桩桩身弯矩与试验结果进行对比。研究表明在桩靴贯入过程中，群桩近远桩桩头承担剪力发生变化：远桩桩头承担荷载增大、近桩桩头承担荷载减小。桩靴贯入使Y乘子减小，考虑群桩效应后，弯矩预测结果与测量结果较为接近。     

水平力作用下群桩效应的临界桩距

通过对国外规范和国内外学者研究成果的比较分析，给出了群桩效应临界桩距的取值范围，并提出了取值的原则。     

在不规则波和逆流共同作用下串列双柱柱列上的波流力

本文通过试验测定了串列双桩在不规则波和逆向稳定流共同作用下，在不同桩距条件下桩柱所受的正向力与横向力，分析了正向力、横向力及合力的时域和频域特征，给出了正向力、横向力及其合力的群桩系数随相对桩距的变化规律。     

风暴条件下自升式平台桩腿强度对节距敏感性分析研究

文章以自升式平台桁架式桩腿优化设计技术研究为目标,完成风暴条件下桩腿强度对节距敏感性分析。通过风洞试验技术获取风载荷数据;基于STOKES五阶波理论和MORISON方程,采用DNV开发的SESAM软件WAJAC模块分析获取波流载荷数据;通过特征值分析得到平台自振周期和一阶偏移值,进而获取计及DAF效应的惯性载荷和P-△效应的二次惯性矩。基于上述载荷计算结果,重点对不同节距的桩腿结构进行强度校核,给出目标平台桩腿节距优选值,形成桩腿强度对节距敏感性分析技术,为平台核心部件的自主设计提供技术参考。     

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。     

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。     

循环荷载下大管桩抗裂性能试验研究

大管桩由于具有较高的极限、抗裂弯矩值,在基础工程中得到广泛应用。在近海工程中,由于桩基受到长期波浪、水流或靠船撞击等水平动力荷载,因此必须考虑大管桩的疲劳性能。通过循环荷载下的抗弯试验对D1200B32-2型大管桩进行抗裂性能研究,得到了试验样本的疲劳损伤变化并利用lgS-lgN曲线预测疲劳极限弯矩值,为大管桩的疲劳强度设计提供一定的参考。     

高桩墩台结构冰力试验研究

基于某工程冰力物理模型试验,对高桩墩台结构群桩冰力进行分析。结果表明,桩之间的冰力折减、前桩对后桩冰力的掩蔽、冰在各桩前非同时破坏的情况是客观存在的,计算结构冰力时应考虑折减。边缘两侧桩冰力折减较小,中间桩冰力折减较大;随着桩间距减小,冰力呈下降趋势;随冰功角的增加,首迎冰桩的冰力折减水平开始下降,后排桩的掩蔽效应逐渐削弱,本次试验冰的非同时破坏系数为0. 5左右。群桩冰力的折减需要考虑因素较多,是一个复杂的课题,建议在设计时进行模型试验。     

单侧边载作用下黏土中单桩负摩阻力特性模型试验研究

桩基础边载作用会在桩周产生负摩阻力,进而危及软土地区高桩码头、人工岛、路基等工程的安全。通过开展黏土中单侧堆载作用下单桩室内模型试验,测定桩身应变、桩顶沉降和水平位移,研究边载作用距离和桩型对桩身轴力及弯矩的影响,探讨桩身负摩阻力、桩顶沉降和水平位移在黏土固结过程中的时间效应。结果表明:边载作用距离对桩身最大轴力和最大弯矩有较大影响;翼板桩会增加桩身最大轴力和最大弯矩;负摩阻力和有效应力系数随时间增长且增速趋缓;增加边载作用距离和添加翼板都会提升桩身中性点位置,在这两组试验中均提升了8.33%。     

振冲碎石桩与CFG桩组合桩型复合地基试验研究

振冲碎石桩主要加固浅层地基,与桩间土构成复合地基,使地基承载力提高、变形减少,并可消除砂土层的液化;CFG桩布置在4根碎石桩的形心,桩端置于相对硬层,对复合地基的承载力和变形起控制作用。对某工程试验区振冲碎石桩与CFG桩组合桩型复合地基加固前后静力触探、动力触探和静载荷试验等进行研究,结果表明组合桩型复合地基中的碎石桩较大程度地提高了CFG桩的单桩承载力和地基承载力,桩距越小,加固效果越好。     

岸坡被动桩承载性状三维有限元分析*

为深化研究岸坡被动桩的承载特性,运用国际大型通用有限元软件ABAQUS对岸坡被动桩进行三维模拟。研究发现,坡顶荷载是被动桩桩身位移与桩身弯矩的主要影响因素,桩身位移与桩身弯矩随着破顶荷载的增大而增大;坡顶荷载对桩身弯矩的影响主要集中在斜坡范围内;桩顶荷载对减小桩身弯矩有利。结果表明,基于ABAQUS的三维有限元模拟是研究岸坡被动桩的有效方法。     

避免碰桩的计算数学模型

在水工工程的打桩作业中,为避免碰桩,笔者立足于空间解析几何,考虑到桩位的不同情况,提出了求解两桩间最短距离的计算模型。介绍了这一数学模型的计算公式和计算方式,并列出了五种碰桩情况最短距离计算实例。经实践证明,效果良好。     

Centrifuge modelling of a combined pile-type anchor subjected to general inclined loading

One of the main challenges associated with anchoring offshore platforms is the logistic needed to install them in deep water. The growing need for high capacity anchors has prompted the development of new systems where the feasibility of transporting them out to sea is a crucial consideration. With respect to torpedo piles used by Petrobras in Brazil, new platforms installed in deep water required robust anchoring systems, and a cluster of small torpedoes was considered instead of one large torpedo. However, torpedo pile installation is hindered by deep water streams, which can deviate their trajectory during the fall. This is of great concern for the design of torpedo pile clusters because the distance between the piles cannot be controlled during installation. The present study aims to determine the variation in the load capacity of a cluster or array of single piles as a function of the distance between the piles and the load direction after installation on the seabed. To that end, a series of centrifuge tests were carried out on pile clusters installed in loose sand, varying the distance between the piles and the loading direction. The results show considerable interactions between the adjacent piles depending on the load direction and pile spacing. The optimal spacing for maximum cluster efficiency was determined, and comparisons were made with values from the literature for capped pile clusters.