考虑桩身自重影响的楔型桩屈曲稳定性分析

为了研究桩身特性对楔形桩稳定屈曲性状的影响,基于考虑桩身自重的桩-土体系尖点突变模型,对楔形桩的第一类稳定问题进行了分析;通过确定桩-土体系的势函数和分岔集方程,建立桩-土体系的尖点突变模型并导出桩-土体系失稳条件,得到了楔形桩的屈曲临界荷载;应用能量法原理及瑞利-里兹法计算楔形桩的屈曲临界荷载,验证突变理论计算结果的可靠性;通过算例分析了楔形桩的桩身自重和楔形桩桩径变化对屈曲临界荷载的影响.研究结果表明:当桩身埋置率从0增加到0.4时,考虑桩身自重后楔形桩和等截面桩的临界荷载减小值与不考虑桩身自重下临界荷载的比值分别减小了42.82%和75.27%;其他条件相同时,楔形桩的楔形锥角越大,稳定性越好;当无量纲桩长趋于0时,桩顶自由、桩端嵌固和桩端铰接条件下楔形桩稳定计算长度分别趋于0和无穷大.     

钢管轻集料混凝土短柱偏心受压性能的试验

进行了18根钢管轻集料混凝土短柱的偏心受压试验.分析了偏心荷载作用下不同含钢率、偏心率的钢管轻集料混凝土短柱的破坏过程、破坏模式及破坏机理,并对试件的承载力影响参数及其承载力性能开展了研究.试验结果表明,钢管轻集料混凝土短柱在偏压荷载作用下,其荷载-挠度曲线主要分弹性阶段、弹塑性阶段和下降段;内填轻集料混凝土能够有效延缓外侧钢管的局部屈曲;试件的破坏模式属于弹塑性破坏或塑性破坏;在试件中截面,钢管对核心轻集料混凝土的约束作用与受力区域及加载过程有关;含钢率和偏心率对试件的极限承载力性能有一定影响,含钢率越大,试件承载力极限也越大,偏心率越大,试件极限承载力越小;钢管轻集料混凝土短柱偏压承载力与相同条件下的钢管普通混凝土短柱大致相当.     

小直径钢管排桩水平极限承载力现场试验研究

以某滑坡工点作为堆载试验场地进行小直径钢管排桩原型结构堆载破坏试验,获取了不同组合结构的水平荷载-位移曲线。加载试验中,钢管排桩在荷载增大至一定限值,变形曲线出现拐点,达极限破坏时,桩顶出现大变形,桩间土局部溜出破坏,但钢管桩未发生整体垮塌或溃屈破坏。按照慢速维持荷载法,确定了两排桩、三排桩不同间排距结构的水平极限承载能力。试验表明:钢管排桩通过桩体与桩间土相互作用形成复合承载体系,承载能力较不考虑桩间土的排架结构大幅提高,其承载能力影响因素包括排架结构强度、钢管桩排数及合理间排距等。     

考虑多土层桩-土耦合作用基桩屈曲稳定分析

为研究多土层桩-土耦合作用下的陡坡桩屈曲稳定规律,分析了m法、p-y双曲线法的地基土水平抗力计算公式,基于能量法推导了陡坡桩屈曲临界荷载的理论解,并以一陡坡段基桩实际工程为例,建立有限元数值模型进行对比验证分析。结果表明：考虑多土层桩-土耦合效应时,p-y双曲线法计算得到的屈曲临界荷载更为准确,墩柱段、嵌固段长度均对m法计算的屈曲临界荷载准确性具有较大影响,当嵌固段长度较大、墩柱段长度较小时,基于m法计算的临界荷载存在较大偏差。     

钢管复合桩承载特性模型试验研究

为研究钢管复合桩的承载性能,进行了剪力环、泥皮和防腐涂层共同作用下的钢管复合桩和钢筋混凝土桩室内模型试验,对比分析了试件的荷载-变形曲线、钢管变形等参数,并采用分解分析法对钢管复合桩的套箍效应进行了分析.试验及计算结果表明,钢管复合桩承载性能较钢筋混凝土桩显著提高,套箍效应使得钢管复合桩承载力较空钢管和钢筋混凝土桩承载之和提高9.8%,混凝土抗剪强度提高了1.2倍;钢管对核心混凝土产生的紧箍作用沿界面长度增大,且随荷载的增加而增大;在防腐涂层、泥皮和剪力环(间距90 cm)共同作用下,钢管套箍效应带来的混凝土紧箍力最大值可达2.32 MPa;规范ACI (2005)适合于泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用时钢管复合桩极限承载力的计算.      

水上钢支架设计和施工

以实际桥梁修复工程为例,基于钢支架的受力特点,有关主梁荷载向横桥向分配梁、贝雷梁、工字钢垫梁及钢管桩等的传递特点分析表明,该钢支架设计方案是成功的,可为类似工程提供借鉴。     

桩—土共同作用下大直径薄壁管桩的竖向受力性能数值模拟

以桩—土耦合作用理论为基础,运用ABAQUS有限元软件建立管桩在竖向荷载作用下的模型,通过分析管桩的内摩阻力、外摩阻力及荷载—沉降结果,得到管桩在竖向荷载作用下的受力、变形机理,结果表明:二维有限元模型代替三维模型进行管桩—土共同作用下的受力性状分析结果合理;大直径管桩内桩径摩阻力的分布不同于外桩径摩阻力,其受力的分布随桩身的深度而变化,受力主要集中在端部,范围为桩端以上2~3倍桩直径范围以内,其受力图形呈喇叭型,且其作用的发挥相比于外摩阻力晚,为研究管桩的受力及破坏机理提供理论参考,具有一定的工程指导意义。     

宽体箱梁现浇支架系统的设计与施工

钢管贝雷支架系统作为支架构件,由于施工方便、造价低等优点在桥梁整体现浇施工过程中均有较好的推广价值。以厦蓉高速某互通立交现浇箱梁为例,利用MIDAS/CIVIL有限元软件系统地分析了钢管贝雷支架系统的受力特点,并对钢管贝雷支架系统的施工工艺及拆除措施进行了讨论,最后给出了需进一步改进的地方,为同类桥梁施工积累了宝贵经验。分析发现:利用钢管桩和贝雷片做现浇支架荷载传递路径明确,可节约投资,提高材料回收利用率,提高机械化作业程度和工效。     

移动荷载作用下钢管拱桥动力特性分析

通过大型通用有限元软件ANSYS,对某一钢管混凝土拱桥进行数值模拟,通过改变其结构的部分参数,分析计算移动荷载作用对钢管拱桥动力特性的影响。研究结果表明:移动荷载作用时对桥梁结构动力性能的影响存在一个临界速度问题,当移动速度达到临界车速时,桥梁结构的振动幅度达到最大。提出为控制桥梁结构在移动荷载作用下的振动幅度,必须对车辆的行驶速度进行合理限制,该分析结果可为此类桥移动荷载作用下动力性能研究提供参考。     

圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件工作机理研究

利用有限元软件ABAQUS对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件进行研究,分析了混凝土强度、内外钢管屈服强度、轴压比、截面名义含钢率及空心率等参数对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件的荷载-变形关系曲线的影响规律,并对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形关系曲线进行全过程计算分析。结果表明:混凝土强度、外钢管屈服强度及截面名义含钢率越大,构件极限承载力越高,空心率越大,构件极限承载力越低,而随着轴压比的增大,构件承载力先增大后减小;圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形曲线可分为三个阶段:弹性段、弹塑性段和塑性段。通过对这三个阶段中内外钢管和混凝土固定端的截面纵向应力分布云图及钢管与混凝土间相互作用的分析,揭示了圆中空夹层钢管混凝土在压弯剪作用下的工作机理。     

CFG桩在施工过程中的质量控制方法

CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成,其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土,使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能,     

加劲U型钢板桩失稳临界荷载动态配位系数法

针对U型钢板桩插打容易发生屈曲的问题，提出U型钢板桩局部加劲效应理论计算的“动态配位系数法”，建立了局部加劲U型钢板桩失稳临界荷载计算式，并分析了加劲面积、加劲位置、加劲板数量对加劲效应（即失稳临界荷载）的影响规律.研究结果表明：加劲总面积（即加劲板累计宽度）一定时，对于长度确定的U型钢板桩，存在使构件临界荷载值最大化的加劲板布置方案，并揭示了块数太多时由于单块加劲板宽度太小而引起的局部失稳规律；以10 m长U型钢板桩为例，构件临界荷载值随单块加劲板布置位置的变化可提高13.55%，并求得20 m长的U型钢板桩不同加劲总面积对应的加劲板布置优化理论方案，为实际工程中U型板桩局部加劲方案设计提供了理论依据和参考.     

注浆钢管微型桩加固滑坡的试验研究

为探讨注浆钢管微型桩对滑坡的加固机理,通过离心模型试验,分别从坡顶位移、坡面位移及坡内部位移分析了注浆钢管微型桩对滑坡的控制效果,并讨论了钢管微型桩的受力特征.试验结果表明:注浆钢管微型桩能有效地控制边坡土体位移,阻止滑坡的产生,防止圆弧型滑裂带的形成,仅坡体表面局部浅层形成裂纹;前桩所受的最大土压力约为后桩的13.3%,表明后桩承受较大的滑坡推力;加固过程中,前桩的弯矩曲线由反S型逐渐变为S型,而后桩的弯矩曲线一直呈S型.     

大直径嵌岩桩的承载性状

对某特大桥下3根大直径嵌岩桩的现场施工进行了监测,包括桩顶荷载、桩身应力和桩顶沉降并分析了其在施工过程中的承载特性和受力机理。监测结果表明:嵌岩桩的侧摩阻力在加载过程中出现了两个峰值,随着荷载的继续增加,上峰值有增大的趋势。     

浅埋偏压、软弱围岩双线隧道大变形施工控制技术

结合浅埋偏压、软弱围岩高枧槽隧道实体工程,介绍了开挖断面大、岩溶发育、地质复杂的隧道产生大变形的情况及分析产生的原因,提出了地表打入钢管桩预加固提高承载力、中台阶钢架间增设纵向托梁与地表钢管桩焊接提高整体受力、设置临时仰拱或横撑、双层拱架支护等措施。通过及时分析围岩和支护变形情况,最终洞内初期支护变形、拱顶下沉、地表开裂等现象得到有效控制。     

路堤荷载下刚性桩复合地基沉降计算研究

在对路堤荷载下刚性桩复合地基桩土变形特点进行分析的基础上,针对前人桩间土位移模式存在的不足,提出了改进的位移模式;对桩体和土体进行受力分析,建立了路堤荷载下刚性桩沉降计算方法,该方法能同时考虑桩土相对滑移的因素和土体变形的非同步性;算例分析表明了该方法的合理性与可行性.     

竖直荷载作用下桩与桩间土协同工作机理分析

对承台下群桩及桩间土的受力和变形机理进行了分析,应用桩与桩间土的变形协调条件,推算出桩间土分担上部荷载的定量计算式,其表达式物理力学概念简明清晰．通过工程算例,阐明了其计算过程和方法,计算结果表明,在桩与桩间土共同工作的适用条件下,桩间土分担上部荷载的效果明显．     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效剪力有限元迭代法研究

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,在此基础上引入等效剪力增量概念,提出了基桩P-Δ效应的等效剪力有限元迭代法,相应编制了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:等效剪力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。     

小直径钢管排桩边坡加固计算理论研究

通过分析小直径钢管排桩的受力特点,提出了一种考虑桩土相互作用空间效应的平面刚架分析模型。将桩间岩土体以水平弹簧模拟,基于Winkler弹性地基梁理论,推导了钢管排桩的内力位移计算公式。以一滑坡治理现场堆载试验为例,对提出的计算方法与现场测试数据进行分析对比,二者吻合良好,本计算方法的可靠性得到了验证。同时在此基础上,也进行了相关主要影响因子的分析,得出桩顶位移与桩长呈现函数关系。     

深基坑单排桩支护结构受力分析

深基坑工程在开挖过程中荷载工况转换较快,有必要对支护结构受力进行理论分析,以掌握其可能破坏模式。以某明挖隧道深基坑工程为例,对单排桩支护结构进行受力分析,明确其最不利荷载工况,得到结构变形、横向支撑轴力、基坑影响范围周边地表沉降量。结果表明:进行深基坑单排桩支护结构受力分析,能够掌握支护结构变形及对周边地表的影响,为基坑支护结构安全监测提供有力的技术支撑。