双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用

考虑坡体滑移的最不利工况,以滑动面为分界面,分析了双排桩与坡体作用的作用机理与关系表达式;引入p-y曲线法模拟桩间土与双排桩接触非线性特征,并结合经典土压力理论与相关应力路径三轴试验对其参数进行了求解,由此建立了双排抗滑桩与桩周土体非线性相互作用模型。在此基础上,导出双排桩不同特征桩段微分方程,利用横系梁传力协调作用及边界条件,提出了双排桩桩身内力和位移的有限差分迭代算法。试验对比分析表明,计算值与实测值吻合较好,该方法可用于双排抗滑桩的内力分析计算。     

考虑土拱效应的双排抗滑桩桩侧土压力计算

分析了双排抗滑桩结构承载的最不利状态.首先考虑纵向桩间土拱成拱机理,利用土拱抛物线拱轴线的几何特征及拱脚处的力平衡及应力状态,导出作用于双排桩桩侧的坡体土压力分布;然后针对双排抗滑桩桩间土体有限边界特点,通过对桩间土不同区域分别采用薄层单元法对土压力的分布模式进行求解,导得桩间土作用于双排抗滑桩桩侧土压力分布,由此得出...     

门式双排抗滑桩设计计算方法及工程应用研究

门式双排抗滑桩是一种较为新型的支护结构,首先考虑前、后桩及连系梁作用,推导了滑坡推力作用下双排抗滑桩桩间土压力计算公式;然后,针对门式双排抗滑桩受力特点,将抗滑桩划分为受荷段与嵌固端,采用工程中常用的地基系数“m-k”法推导了各特征段的微分方程,在此基础上,根据前、后桩及连系梁的边界条件,利用有限差分方法对微分方程求解,建立了门式双排抗滑桩内力及位移计算方法.工程实例分析验证了该方法的可行性,可为类似工程设计提供参考.     

基于桩侧土压力的桥台桩基桩土相互作用研究

分别将桩的受荷模式作为被动桩和主动桩考虑,建立了路堤荷载下软基桥台桩基桩土相互作用的计算模式。以Ito法计算被动桩侧极限土压力,并将其作为桩所承受的被动荷载;将桩视为一维结构单元,利用p-y曲线法来考虑桩后土体的非线性及成层性,从而建立了桩身位移的计算方法。采用有限差分法求解,并与现场测试结果对比分析,验证了方法的合理性。     

抗滑桩对桥梁桩基受力变形影响的模型试验研究

通过室内模型试验研究了加载过程中桥梁桩基与抗滑桩桩顶位移、桩身应变、桥梁桩基前后土压力、抗滑桩桩前土压力的变化,得到两者的受力变形特性,并确定了模型试验中桥梁桩基和抗滑桩的破坏模式。研究表明,两者桩身弯矩分布均为抛物线形式分布,抗滑桩与桥梁桩基最大弯矩均位于岩土交界面与滑动面之间;两者桩基破坏面也均位于岩土交界面与滑动面之间;抗滑桩与桥梁桩基滑动面以上段桩前土压力分布均为倒三角形分布形态,在滑动面处土压力基本为0,桥桩桩后土压力分布成“S”形分布,压力峰值位于滑动面下方及桩顶处;抗滑桩先于桥梁桩基发生破坏,下滑力主要由抗滑桩承担,随着下滑力的增加,抗滑桩承担荷载比例增大;抗滑桩与桥梁桩基桩顶水平位移变化规律基本保持一致,在加载初期桥梁桩顶水平位移变化幅度小,随着荷载的增加其变化幅度逐渐增大,两桩之间相互作用越加显著。     

圆砾地层中深基坑双排桩支护结构受力变形计算分析

为了研究圆砾地层中深基坑双排桩支护结构的受力与变形,采用Winkler弹性地基梁模型,对规程计算模型中未能充分考虑基坑变形后的桩土作用形式使得计算位移偏大等不足进行改进。根据一类圆砾地层开挖破坏滑移面,应用能量法计算桩间土压力,以及考虑弹性附加应力理论计算桩后土压力的改进模式,利用弹性支点法分别建立前、后排桩滑移面上下挠曲微分方程,再引入相关边界条件,对双排桩支护结构的内力和变形进行求解。结合圆砾地区南宁市地铁四号线那洪立交站深基坑工程案例,求得了前、后排桩桩身沿深度各点处的弯矩和水平位移值,通过与规程计算结果与现场监测数据对比可得,改进模型计算的桩体弯矩最大值、桩体水平位移与监测数据比较吻合,验证了改进模型的合理性。     

双排式钻孔抗滑桩设计及计算方法研究

双排抗滑桩已经在滑坡治理中使用,但其计算理论还缺乏共识。双排式钻孔抗滑桩主要承受滑坡推力,可认为桩的竖向变形为零,基于桥梁多排桩基桩内力和位移计算理论,可将位移法三元一次方程组简化为二元一次方程组,刚度系数由9个减少到4个,以简化求解桩身内力和位移分布。基于桥梁桩基承台计算理论并结合工程实例,建立双排式钻孔抗滑桩连梁刚接时连梁高度的近似计算公式,并建议计算连梁高度时乘以0.7~0.9的折减系数。应用于工程实践发现:在滑坡推力较大时,采用双排式钻孔抗滑桩比单排桩施工进度快、安全性好及造价低;方法与刚架模型计算方法相比,发现刚架模型的计算结果偏于保守,不同的桩底支承条件时计算结果相差较大,使用时当嵌固段岩石完整坚硬且嵌入较深时,建议按固定支承处理,当嵌固段岩石完整但嵌入不深或者嵌入较深但岩石风化破碎严重时,建议按铰支承处理。     

考虑桩土相互作用的大跨结构不一致运动分析

大跨度结构抗震分析时通常忽略桩土相互作用的影响。首先推导出大跨度结构在考虑桩-土-结构相互作用时的不一致运动时程分析方程。其次利用ANSYS软件建立基础固接与考虑桩-土-结构相互作用的两种模型,其中桩-土相互作用利用根据相互作用因子推导出的土弹簧单元实现。然后对比两种模型在地震荷载作用下的响应。结果表明不同模型对不一致运动的敏感度是不同的,考虑桩-土-结构相互作用和不一致输入是符合客观事实的。     

桩径对双排式钻孔抗滑桩的影响研究

针对治理推力较大的滑坡工程中常用双排抗滑桩,运用有限元程序ABAQUS建立双排式钻孔抗滑桩的有限元三维分析模型,在其它条件不变的情况下,分别改变模型中桩径,进行单因素分析。结果表明:在确定的桩间距和排间距下,桩径的变化,对双排式钻孔抗滑桩的桩的位移、内力、前后排桩承担滑坡推力的比例等均有影响;对桩身位移的影响尤其明显。桩径取值应有一个合适的范围,建议双排式钻孔抗滑桩桩径不宜小于1m,在施工条件可行的情况下,宜选择直径较大的钻孔抗滑桩;双排式钻孔抗滑桩具有施工安全、速度快、节省成本等优点,值得推广。     

考虑土体屈服的水平受荷桩受力变形分析

在深入研究水平受荷桩桩土相互作用的基础上,引入Pasternak双参数模型,并考虑桩顶水平位移较大时,桩侧土体进入屈服状态的情况,基于桩身微分单元导出了桩身水平挠曲的控制微分方程,并给出了桩身水平挠曲的解析解答,在此基础上提出了考虑土体应力扩散与变形非线性的水平受荷桩桩身挠曲计算方法。采用某工程桩的数值模拟结果对此方法进行了验证,表明了此方法的正确性,同时运用本方法,分析了考虑土体屈服及土体侧向剪切刚度对桩身水平位移与桩身弯矩的影响,并得到了一些有益的规律。     

薄壁高墩大跨连续刚构桥墩抗震性能的分析

建立一座5跨薄壁高墩连续刚构桥的空间抗震有限元模型,考虑群桩效应和桩-土效应,运用时程分析法计算了一致激励及行波效应下高墩的地震响应。结果表明,纵向线刚度大的墩将分担较大的纵向内力,质量大的墩将分担较大的横向内力,行波效应比一致激励下的地震内力大,桩-土效应使高墩变截面处的地震内力增大。     

下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

结合某高速铁路CFG桩加固湿陷性黄土地基的工程实例,采用室内模型试验和数值模拟的方法,研究了下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响.通过模型试验,获得了天然地基、悬浮式和支承式CFG桩复合地基的P-S曲线以及桩土应力比曲线.采用有限元分析软件,模拟以上三种工况在路堤荷载作用下的位移和桩土应力比.模型试验表明:下卧层刚度对湿陷性黄土CFG桩复合地基沉降影响效果显著,支承式CFG桩复合地基的桩土应力比更大.数值模拟与模型试验的结果基本一致,二者可以相互印证.     

基于桩土共同作用的桩基工程特性分析

在应用土的弹塑性理论、非线性有限元基本原理及桩土共同作用原理的基础上,采用Drucker-Prager材料模型,考虑桩土接触面问题,建立群桩模型,利用ANSYS软件对桩土共同作用模型的沉降、位移、桩土应力比等进行分析研究,得到了一些规律,可供同类工程参考。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法，对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析。分析中考虑土的塑性和大应变，并在桩土间设置接触单元，重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律，讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响。     

地铁车辆段软土复合地基水泥搅拌桩施工线路沉降分析

依托宁波市轨道交通5号线经堂庵跟车辆段道路工程,运用ABAQUS有限元软件计算分析地基置换率、桩土应力比、桩长及桩体刚度对3条线路有列车换算土柱荷载作用时的影响,研究软土水泥搅拌桩复合地基地铁线路沉降及其影响因素。得出最低临界置换率和最小桩长,发现桩土应力比和桩体刚度的改变对复合地基沉降量和加固影响深度的作用效果不敏感。     

桩柱式高桥墩桩基稳定性分析

基于桩柱式高桥墩桩基与一般桩基的差异,以及高桥墩桩基中桩、柱和土体共同工作的原理,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。假设桩侧摩阻力随土层变化均匀分布,并假定桩侧土体地基反力系数随深度线性增加,由能量法得到了考虑高桥墩桩基中桩、柱材料和几何特性差异的桩土体系总势能,利用势能驻值原理导出相应的屈曲临界荷载和稳定计算长度。计算结果表明,通过改善土体性质,可提高桩柱式高桥墩桩基的稳定性能,但在柱桩刚度比较大,埋深较小时,其效果是有限的;高桥墩桩基的无量纲稳定计算长度随桩埋深的增加而增大;桩柱式高桥墩桩基可能存在一最优的柱桩刚度比,此时柱、桩、土三者共同作用体系最为协调。经与有限元数值分析结果比较发现,两者吻合很好。     

郑西客运专线灞河连续梁桥地震反应分析

以郑西客运专线灞河连续梁桥为工程背景,利用有限元通用软件对该桥建立有桩和无桩两种模型。分别就这两种模型进行模态分析,并输入顺桥向和横桥向地震波进行反应谱和时程分析。通过结果对比,证明在对该类采用摩擦桩基础的桥梁进行抗震分析时,应该考虑桩-土-结构相互作用,以使桥梁受力更接近实际情况。     

基于剪切位移法的桩基承台梁分析

为探讨桩基承台梁中桩-土-承台梁的相互作用,首先基于剪切位移法得出Gibson地基中刚性桩与非刚性桩桩顶荷载与桩顶位移之间的关系矩阵,通过综合方法获得承台梁的总刚度矩阵,进而获得桩基承台梁上外力与桩顶位移的关系矩阵,并编制出相应的VB计算程序.最后,基于所建立的模型和编制的计算程序,结合某算例分析了桩距、承台梁刚度对承...     

矩形桩竖向受荷三维弹性变分解

矩形桩作为一种典型的横截面非圆形桩，通常采用等效圆形桩的近似方法来分析，未能从理论上考虑桩-土相互作用。针对该问题，结合复变函数保角变换技术提出一种适用于竖向受荷矩形桩的三维弹性变分方法。基于最小势能原理和变分法获得桩位移函数和土竖向位移传递函数的控制微分方程，为克服土体位移传递函数求解域边界形状复杂的困难，应用保角变换将桩-土接触面的复杂边界形状转化为简单边界，并获得了桩位移函数的解析解及土体竖向位移函数的半解析解。使用MATLAB软件编制相应的分析程序，并将分析得到的结果与有限元分析及现有解答进行对比。最后，对影响桩沉降的主要因素进行参数分析。研究结果表明：所得解与有限元分析结果吻合得更好，证明了所提分析方法的正确性；摩擦桩量纲一化的桩顶刚度随桩-土模量比的增加逐渐减小，当桩的长细比增加到某数值时，其对桩顶刚度的影响可忽略不计，即摩擦桩存在有效桩长；相对于摩擦桩，当桩-土模量比较大时，其对端承桩的桩顶刚度影响较小，当端承桩长细比足够大时，可转化为摩擦桩；桩顶刚度随土体泊松比先减小后增加，间接表明其不仅受土体抗剪强度的影响，而且受土体压缩性能的影响；在相同混凝土用量下，当桩-土模量比较小时，与等横截面面积圆桩相比，矩形桩的桩顶刚度明显大于圆桩，当桩-土模量比超过某数值时，二者桩顶刚度逐渐趋于一致；当桩-土模量比较小时，等横截面面积矩形桩随横截面长宽比的增加，桩顶刚度增加。     

考虑桩-土相互作用的结构自振频率计算

以弹簧模拟桩-土的相互作用,建立了桩-土结构的有限元模型。结合工程实例,采用该模型计算了桩基的自振频率,分析了弹簧等效刚度的变化对模型自振频率的影响。