劲芯搅拌桩的试验研究

劲芯搅拌桩是由搅拌桩和钢筋混凝土芯桩组合而成的新型桩,具有高承载力、低造价、施工便捷等优点,为掌握其荷载传递机理和承载力影响因素,进行了19根桩的荷载试验,包括11根劲芯水泥搅拌桩、4根钻孔灌注桩及4根水泥搅拌桩;并对劲芯搅拌桩进行了有限元分析。研究表明:芯桩对劲芯搅拌桩的荷载传递起关键作用,提高了劲芯搅拌桩的承载力;劲芯搅拌桩的承载力高于水泥搅拌桩和钻孔灌注桩;芯桩的长度、体积含芯率、面积含芯率存在一个最优值;水泥土的固化效应、芯桩的挤土效应和芯桩的荷载传递是劲芯搅拌桩高承载力的主要来源。     

水泥搅拌桩复合地基的工程特性探讨

通过对某工程水泥搅拌柱复合地基试验,分析室内水泥土强度的发展规律,探讨复合地基桩土共同作用下的承载情况和地基对承台的反力模式。分析表明,不同水泥土随掺入比和龄期的变化,其强度差异较大;复合地基的承载力随确定方法的不同而有不同结果;桩顶存在较大的集中反力,桩土应力分担比在不同荷重下在很大的变化。     

某水闸地基处理设计

针对某水闸的具体地质条件,提出该水闸的地基处理方案采用水泥土搅拌桩,在此方案中,重点进行了水泥土搅拌桩复合地基设计,该项设计主要进行水泥土搅拌桩单桩承载力计算、水泥土搅拌桩复合地基承载力计算和水泥土搅拌桩复合地基沉降变形计算.另外,对水闸挡土墙地基处理和基坑开挖支护也进行了设计.     

长芯劲性桩桩侧摩阻力计算方法探讨*

基于双层模式分析了长芯劲性桩的荷载传递机理.预应力管桩同心植入大直径双向水泥土搅拌桩时形成"水泥土塞",利用圆孔扩张理论模拟了管桩沉桩对桩侧地基土的扰动,给出水泥土塞完全闭塞前后桩土接触面处径向应力,针对下部芯桩,以桩土接触面处地基土的抗剪强度计算桩侧摩阻力.结合实体工程,分别按该方法和规范公式分段落计算了桩侧摩阻力,并与由实测桩身轴力换算得到的桩侧摩阻力对比分析,得出的公式在淤泥质土中与规范比较吻合,在粉质黏土中相对偏小,受上覆荷载及数据采集方式的影响,实测值明显小于计算值.     

水泥土搅拌桩处理富集火山灰淤泥的适用性分析

水泥土搅拌桩已广泛应用于饱和软黏土的地基加固,但在处理富集火山灰淤泥方面鲜有研究和应用,而水泥、火山灰、淤泥混合体系的反应机理是水泥土搅拌桩能否适用于加固富集火山灰淤泥的决定因素。通过分析水泥-土体系和水泥-火山灰体系的反应机理,得出火山灰效应强度是水泥-土-火山灰体系后期强度增长的关键。针对富集火山灰淤泥结构特性,采用适宜的水泥土配比参数和合适的施工工艺进行现场试桩,结果表明,28 d龄期平均无侧限抗压强度远超设计要求,且在同龄期同水泥掺入比等条件下桩体强度远大于常规饱和软黏土中的水泥土桩体强度,水泥土搅拌桩在富集火山灰淤泥的地基加固方面是适用的。     

土质特性对水泥土搅拌桩桩身强度增长机制分析

针对水泥土搅拌桩所处场地土层不单一,探讨了不同类型的土质下的水泥土搅拌桩桩身强度增长固化机制。通过一个工程实例的桩身芯样无侧限抗压强度实验数据,分析了各类土段搅拌桩桩身强度变化特征,来说明水泥土搅拌桩桩身强度的增长机制。     

深中通道深层水泥搅拌法水泥土强度特性室内试验研究

依托深中通道深层水泥搅拌法(DCM)地基处理项目,对工程区域海相软土层开展室内配合比试验研究,分析土层性质、水泥掺量、龄期、水泥土含水率、水泥土密度等因素对水泥土强度特性的影响。试验结果表明,工程区域海相软土层水泥固化处理效果显著,56 d龄期水泥土强度达到2.0 MPa以上,DCM处理时水泥掺量宜高于260 kg/m~3;水泥土的含水率、密度在水化反应过程中基本保持不变,主要取决于原状土物理性质,并导致水泥土强度差异。根据试验结果,建立各层土的水泥土强度预测公式,并通过工程现场南侧水泥土强度实测值与预测值的对比,验证强度预测公式的有效性。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

复合地基条件下沉管隧道块石垫层振密试验研究

依托深中通道深层水泥搅拌法(DCM)复合地基处理项目,对工程区域沉管隧道块石垫层开展陆上工艺振密试验研究,分析块石垫层振密时间、振动锤转速、激振力、垫层厚度、振沉量、变形模量等因素对DCM桩顶沉降、桩顶及桩间土应力变化特性的影响.试验结果表明:合理的液压振动锤转速、激振力、振密时间可以对块石层产生有效的振密;增加块石厚...     

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。     

复合材料船体纵向极限承载能力分析

该文利用梁柱理论推导出复合材料梁柱的极限承载能力公式,讨论了加筋板的初始几何缺陷,载荷偏心,蒙皮屈曲后的有效蒙皮宽度对复合材料长帽形加筋板的极限承载能力的影响。利用复合材料梁柱理论计算船体甲板或船底板结构视加筋板单元构件的极限承载能力,最后由Smith法来计算复合材料船体的极限承载能力。     

高扬程升船机不同壁厚塔柱结构的抗震性能分析

基于200米级高扬程升船机固定壁厚塔柱结构形式,以混凝土用量一致为原则,拟定变壁厚塔柱结构形式。采用有限元软件ABAQUS,分别建立了固定壁厚和变壁厚两种塔柱结构模型,对塔柱结构的动力响应进行对比分析。结果表明:1)在自重荷载、风荷载和8度地震作用下,固定壁厚塔柱结构和变壁厚塔柱结构的顶部最大位移分别为38. 5、34. 7 cm,均满足规范限值。2) 3条地震波作用下,两种塔柱结构的顶部加速度比底部加速度都大,呈现加速度放大效应,放大2倍左右。3)筏形基础与塔柱结构交界面出现了压应力集中,筏形基础左右、中间部分及筒体内部区域出现了拉应力集中。塔柱截面和挡土墙交界处易发生应力集中。4)变壁厚塔柱结构的顶部最大位移,筏形基础的最大拉、压应力,截面最大等效应力,均比固定壁厚要小较多。变壁厚塔柱结构形式更优。     

强迫位移式门式刚架的强迫位移量确定方法

强迫位移式门式刚架中间设置摇摆柱,在柱顶与斜梁连接处设置强迫位移。不仅摇摆柱限制刚架跨中位移,而且强迫位移量产生的预应力可调节结构在荷载作用下的内力,使得内力分布更为均匀。如何确定强迫位移量是强迫位移式门式刚架的关键问题。文中建立了强迫位移量的确定准则：在竖向荷载的作用下,屋脊弯矩与梁柱连接处或斜梁跨中截面弯矩绝对值相等,构件内力分布达到最均匀状态。依据该准则及结构变形叠加原理,建立了门式刚架的强迫位移量的确定方案及计算公式,为强迫位移式门式刚架的初步设计奠定了理论基础。     

水泥搅拌体不同龄期强度之间的关系

从现场几个实际工程中水泥搅拌体各龄期强度的分析结果表明,尽管水泥搅拌体的强度存在着较大的离散性,但是水泥搅拌体各龄期强度之间仍存在着一定的规律,对天津港地区,可用公式qu90=2.84qu14和qu90=1.76qu28换算水泥搅拌体90d龄期的强度。     

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用.大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域.主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义.浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要.本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布.计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大.     

接触面单元对单桩位移应力的影响分析

在用有限元法分析桩土相互作用的研究中,采用不同的接触面单元得到的结果必然不同。通过分别引入Goodman单元和Desai单元进行单桩有限元分析,研究接触面单元对桩土接触面力学特性及单桩位移应力的影响。分析认为:在桩顶荷载较小时两者的桩土接触面力学特性以及单桩的位移应力差别很小;桩顶荷载较大时,采用Goodman单元计算所得的桩顶沉降小,接触面剪应力大,轴力沿桩身递减快,桩端阻力和沉降都较小,单桩的竖向抗压极限承载力较大。     

邮船餐厅顶部大空间结构立柱设计敏感性分析

为提高邮船空间感,减少大空间结构立柱数量,对某邮船项目餐厅顶部大空间结构进行剖析。对比规范计算、力学计算、梁系有限元计算、板梁结构有限元计算,分析有无立柱对分段质量、结构尺寸、净空高度、结构变形等方面的影响,分析大空间结构立柱设计敏感性,为邮船大空间结构立柱设计提供参考。     

Behavior of circular concrete columns reinforced with hollow composite sections and GFRP bars

Hollow concrete columns (HCCs) constitute a structurally efficient construction system for marine and offshore structures, including bridge piers and piles. Conventionally, HCCs reinforced with steel bars are vulnerable to corrosion and can lose functionality as a result, especially in harsh environments. Moreover, HCCs are subjected to brittle failure behavior by concrete crushing due to the absence of the concrete core. Therefore, this study investigated the use of glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars as a solution for corrosion and the use of hollow composite-reinforced sections (HCRSs) to confine the inner concrete wall in HCCs. Furthermore, this study conducted an in-depth assessment of the effect of the reinforcement configuration and reinforcement ratio on the axial performance of HCCs. Eight HCCs with the same lateral-reinforcement configuration were prepared and tested under monotonic loading until failure. The column design included a column without any longitudinal reinforcement, one reinforced longitudinally with an HCRS, one reinforced longitudinally with GFRP bars, three reinforced with HCRSs and different amounts of GFRP bars (4, 6, and 8 bars), and three reinforced with HCRSs and different diameters of GFRP bars (13, 16, 19 mm). The test results show that longitudinal reinforcement—whether GFRP bars or HCRSs—significantly enhanced the strength and displacement capacities of the HCCs. Increasing the amount of GFRP bars was more effective than increasing the bar diameter in increasing the confined strength and the displacement capacity. The axial-load capacity of the GFRP/HCRS-reinforced HCCs could be accurately estimated by calculating the load contribution of the longitudinal reinforcement, considering the axial strain at the concrete peak strength. A new confinement model considering the combined effect of the longitudinal and transverse reinforcement in the lateral confinement process was also developed.     

Experimental and numerical study of localized pitting effect on compressive behavior of tubular members

Locally pitted tubular members are usually considered as stub columns to assess the ultimate strength. However, it is not suitable for those with relatively larger slenderness ratios as their failure behavior is more complex and closely related to corrosion features of localized pitting. This paper presents compressive column tests on locally pitted tubular members of a moderate slenderness ratio. Corrosion pits were artificially introduced on local surface of the members, forming corrosion patches with various corrosion features. A numerical modelling method was proposed to reproduce the test specimens. Localized pitting damage was proven to cause substantial declines in the load deformation capacity and ultimate strength, and have a significant effect on the failure mode. The failure of a pitted member is mostly initiated by local buckling after yielding occurs in the corrosion patch, concurrent with pitting closure, and even shear cracking of member wall due to the perforated pits. Moreover, shape change of the corrosion patch most likely results in the failure mode to alter from column buckling to local buckling or interactive buckling. The shape ratio of the corrosion patch is one of the critical factor to influence the ultimate strength of locally pitted members. The proposed modelling method is applicable for extensive stochastic simulations so as to develop an empirical formula and to clarify the probabilistic characteristics of ultimate strength.     

深水半潜式平台大型生活区结构强度研究

结构安全是保证深水半潜式钻井平台在恶劣海况、复杂载荷作用下正常作业的基本前提,而大型生活区往往因参与平台总强度而发生结构损伤,开展对生活区危险区域结构强度和位置布置研究是半潜式平台安全作业运营的重要保障。采用随机性设计波方法确定波浪参数,开展含生活区的半潜式平台结构响应计算和变形分析,总结主导生活区高应力区域的典型波浪载荷工况。通过横向和纵向布置位置对比分析,总结生活区参与平台总强度的规律。结果显示,主导生活区结构强度的典型波浪载荷工况为中纵剖面扭矩和中纵剖面剪力工况;当生活楼前侧围壁与平台首部侧围壁齐平时,参与平台总强度程度较大;生活楼长度增加会增大其参与平台总强度程度;生活楼的长度应避免与平台立柱内侧板的间距相当;分析结果可为半潜式平台生活区设计提供技术支持。