横向荷载群桩效应分析

在大量单桩、群桩模型试验的基础上，分析了水平受载群桩桩土作用机理，探讨了水平荷载作用下群桩的影响因素。采用弯矩函数拟线法，绘制了试桩P-Y曲线，通过对单桩、群桩P-Y曲线的分析比较，提出了合理、可靠、方便、实用的群桩效应计算方法，计算结果与实测值相吻合。     

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.     

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。     

桩靴形式对PHC桩穿透性能的影响

坦桑尼亚某水工项目桩基施工采用直径800和1 000 mm两种类型的PHC桩,针对不同桩靴形式的基桩穿透性能进行研究。从桩尖形式、桩靴长度、钢桩靴与PHC桩连接方式对PHC桩沉桩总锤击数、贯入度变化进行统计,结合不同桩靴形式在相同地质条件下的贯入度、桩身应力、能量等参数进行对比。结果表明,外突十字桩尖PHC桩穿透性能最强;桩靴长度增加其基桩穿透能力增加,但桩靴长度大于5 m时,其基桩穿透能力增加不明显;钢桩靴与PHC桩法兰盘采用斜角坡板焊接能减少沉桩过程土阻力,基桩贯入度较大,更易穿透至设计高程。     

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。     

异型群桩水流载荷遮掩效应受力分析

中马友谊大桥采用群桩基础，洋流经过群桩时会产生纵向和横向位移。为了探索异型群桩水流载荷计算方法，通过单向水槽模型试验测量单桩、双桩水流载荷，提出异型群桩水流载荷公式，并结合群桩水流载荷试验结果验证计算公式的合理性。结果表明，并列双桩水流载荷随着桩心距增加而减小，桩心距大于5D时，双桩之间干扰效应消失；串联双桩中后桩水流载荷随着桩心距增加而增加，桩心距大于20D时，双桩之间遮掩效应减弱；随着流向角增加，后桩受到的水流载荷呈正弦分布，且随着桩心距变化出现不同趋势。     

水下挤密砂桩复合地基的加固试验

本文以水下挤密砂桩复合地基为研究对象,利用锚桩加载法进行加载试验,在试验过程中对土压力和孔隙水压力等进行观测,并对砂桩桩身进行了标准贯入试验。结果表明：挤密砂桩桩身呈中密-密实状态。土压力实测值和理论值发展趋势一致,加载过程中超孔隙水压力增长很小,且消散较快。每级荷载作用下荷载板的垂直沉降增量基本接近线性,未出现拐点,挤密砂桩复合地基极限承载力不小于737kPa。     

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。     

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。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

大直径PHC管桩在印尼密实厚砂层场区沉桩实践

印尼万丹丰益工业园港项目工程首次采用D-160柴油锤进行PHC桩沉桩施工前,选取9根PHC桩在砂层分布的典型位置进行试沉桩.结果发现:桩靴长度对PHC管桩穿过砂层有明显影响,桩靴越长,穿过砂层所需的锤击数越少,总锤击数也会明显减少;当桩靴进入砂层时,贯入度会急剧减小,影响贯入度的主要因素是较大的端阻力,该过程一直持续到...     

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。     

层状土地基条件下具桩靴自升式钻井船插桩深度分析研究

应用有限元数值模拟方法,研究了自升式钻井船的桩靴在复杂层状地基土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同承载力计算方法的适用性等多方面认识。在上硬下软及上软下硬的层状土中,所有公式的计算结果无论在数值还是趋势方面都与有限元模拟成果相差较大,这主要是由于单一的公式未考虑到插桩荷载影响深度内下伏不同地层对总承载力的贡献。有限元模拟成果显示,在3. 0B深度范围插桩荷载影响较大;桩靴自上覆硬土层贯入软土层时,会有一定厚度的硬土被压入到软土层,且厚度随插入深度变化,导致出现地层结构的动态重分布。根据层状地层中有限元模拟成果,提出了考虑到3. 0B深度范围所有地层的强度贡献、并考虑地层结构动态重分布的桩靴下地基土极限承载力计算方法,其计算结果与有限元模拟成果最为接近。工程实例计算表明,得出的计算结果以及有限元模拟结果都与实际插桩深度较为接近。     

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。     

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。     

斜桩锤击过程中桩顶力学响应研究

针对上海某港池工程12°斜桩桩头断裂的动力响应问题，对斜桩每节桩的桩头进行现场应变监测，利用ABAQUS软件对直桩、6°和12°斜桩进行有限元模拟，对比桩锤质量、桩距进行优化前后的桩顶动力学响应，并得出锤击频率、锤击速度对桩顶应变的影响。结果表明，同等锤击荷载作用下，桩的拉、压应变随桩身倾角的增加而增加，12°倾角产生的拉、压应变峰值最大；增大桩锤质量、降低桩锤与桩顶距离，可降低桩顶应变；桩头应变监测值与模拟值的变化趋势一致；有限元模拟把桩锤的冲击力等效成三角荷载的方法是合理的。     

风化岩层中开口钢管桩沉桩性状*

终锤贯入度、桩端持力层和极限承载力是保证基桩施工质量的要素。采用高应变全程动测试桩研究不同壁厚开口钢管桩在珊瑚礁灰岩地质中的沉桩性状,主要包括测试承载力、沉桩贯入度、打桩应力以及桩身传递能量等关键参数,并通过分析480根开口钢管桩的沉桩规律,得出以下结论:基桩持力层应选择强风化珊瑚礁灰岩,终锤判定条件应同时考虑终锤贯入度和入强风化岩深度2个指标。     

水平荷载作用下高桩码头叉桩扭角布置研究

以湛江某高桩码头标准结构段桩基布置为例,运用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型,考虑4种水平荷载作用控制工况,对不同叉桩扭角布置方案码头桩基内力进行计算分析,讨论水平地震荷载及船舶荷载对叉桩扭角布置的影响.计算结果表明:结构横向水平位移与桩弯矩随扭角的增大而增大,结构纵向水平位移和桩弯矩随扭角的增大而减小;在纵向水平地震荷载组合工况下,码头结构位移及桩弯矩最大;综合考虑纵横向刚度的影响,本码头结构段叉桩扭角选用20°较为合理.     

钢管桩桩头剪力键间距优化设计

在码头和深海工程中常采用剪力键连接钢管桩与上部结构,以提高钢管桩的承载力及结构整体性。剪力键的间距是影响钢管桩桩头受力性能的重要影响因素。以桩头带两个剪力键的钢管桩为研究对象,建立8组有限元模型,利用Gebman试验报告中的试验值与数模值进行对比。结果表明:1)试验值与数模值误差较小,且变化趋势一致。2)钢管桩承载力和钢管桩桩头复合刚度随着剪力键间距的增大先增加后减小,剪力键间距介于1. 0D～1. 2D时,钢管桩整体受力性能最好。3)剪力键的最优设计间距始终在1. 0D附近,随着桩径的增加,剪力键的最优设计间距可适当减小。其研究成果为实际工程中钢管桩桩头剪力键的设计提供了重要的参考。