深基坑土岩界面微型钢管桩受力特性试验研究

依托青岛地铁某基坑工程,在微型钢管桩外壁对称布置电阻式应变片,在桩身迎土面布置土压力盒,开展了微型钢管桩支护结构的现场试验,分别采集土层中、土岩分界面以及岩层中3个部位桩身弯矩与桩侧土压力数据;分析了基坑开挖过程中土岩界面桩侧土压力及桩身弯矩的演化特性;研究了第四系土层中、土岩分界面及岩层中内排微型钢管桩桩侧土压力与桩身弯矩随基坑开挖深度的变化规律。研究表明：随基坑开挖深度的增加,土层中、岩层中桩侧土压力值均呈现先减小后增大,再减小又增大,随后持续增大的变化趋势;土岩分界面处桩侧土压力呈波状递增变化,且增幅较大,属于岩土层受力的薄弱点;预应力锚杆(索)支护能够有效协调桩身内力并限制桩身产生大变形,避免了桩身弯矩的增长;位于土岩结合面附近微型钢管桩弯矩数值较小且增长较缓;桩侧土压力受基坑开挖的时空效应影响较大。     

深基坑锚拉护壁桩的受力特性和土压力

成都海外交流中心深基坑工程采用带拉锚和桩顶设置圈梁的桩排式支护结构,根据该工程护壁桩钢筋应力的实测值及用以求得的桩身弯矩,分析了护壁 桩的变化形状态２和坑底以上桩侧的土压力,结果表明,圈梁对桩顶有明显的约束作用,使桩的变形状态２不同于上端自由的直立杆件,在支护结构正常工作的情况下,坑底以上桩侧土压力的分布和大小都与经典土压力理论有显著差别。     

双排抗滑桩承载机理及土拱效应模型试验研究

设计并完成小比例边坡双排抗滑桩室内模型试验,通过在模型桩桩身粘贴应变片及在部分桩周土体内埋置土压力盒,量测加载过程中桩身的内力与桩周土体抗力的分布情况,进一步分析探讨不同推力荷载条件下双排抗滑桩结构的承载机理和内力位移特性。结果表明:桩顶水平位移与推力的变化曲线呈凹曲线状,随着推力的增加,水平位移加速增大;前后排桩的弯矩分布曲线呈S交变性,且桩顶弯矩值不再为零,随着水平推力荷载的增加,桩顶弯矩越来越大,桩身的正负弯矩绝对值也越来越大;双排抗滑桩在抵抗水平推力荷载时,桩间会产生明显土拱效应,出现弧形的裂缝。这些结论可为双排抗滑桩的理论研究与工程设计提供有益参考。     

砂卵石地层深基坑开挖数值模拟研究

为研究砂卵石地层深基坑开挖过程中基坑土体及支护结构的受力变形特性,运用MIDAS GTS NX软件建立有限元模型,选用修正摩尔库伦屈服准则,基于基坑开挖及支护施作过程开展数值模拟分析,获得基坑土体的位移、应力分布特征及支护结构内力特性.结果表明:随着分层开挖深度的增加,坑底隆起不断增加,灌注桩身水平位移最大值点下移,右侧桩水平位移最大值较左侧桩大;土层的塑性状态区主要分布于基坑两侧及坑底局部范围,呈左右对称分布现象,从地表呈滑弧至基坑底部;支护结构设计时,立柱埋入坑底段应配置抗拉构件,第一道内支撑两端及其跨中处弯矩达到最大,应重点配置抗弯构件.     

软土侧向变形引起桩身侧压力的计算方法

现行的桥规中,没有明确提出软土侧向变形对桥台桩基产生的侧压力的计算方法,但合理的计算软土对桥台桩基产生的侧压力的大小和沿桩身的分布是桥台桩基内力变形及桥台的前移分析计算的关键。根据国内外文献,比较分析国内外现有计算桩身土压力的计算方法:极限土压力法、侧压力系数法、A.A鲁加法。并提出了基于极限土压力法求解流塑区桩身侧压力的方法。     

土层对土岩双元地层深基坑变形影响效应研究

为探究土岩双元地层中土层力学参数及其空间分布特征对深基坑施工变形规律的影响,采用ABAQUS有限元软件,建立土岩双元地层深基坑三维施工力学模型,考虑土层力学参数及土岩结合面倾斜角等因素,分析多种工况的土岩双元地层深基坑施工诱发变形的规律。研究结果表明：(1)土体的弹性模量越大,桩身的侧移就越小,桩身侧移曲线由单调递减变为先增后减的“鱼腹状”,最大侧移点也由桩顶不断下移;(2)土体的黏聚力越大,土体和桩体的侧移就越小;黏聚力在一定的安全范围内对土体的侧移影响较小;(3)土岩结合面结构对支护结构变形有重要影响,其倾斜角度可以改变桩侧所受到的侧向土压力。当土岩结合面斜向抗滑桩身一侧时,侧向土压力会增大,导致桩身位移和土体侧移加大,但土岩结合面对岩层及岩层部位的桩体影响不大。     

相邻基坑对拉锚索支护结构参数敏感性分析

利用软件FLAC3D进行参数的敏感性分析,考虑锚索竖向间距、桩直径、相邻基坑间距、锚索预应力、桩间距、桩嵌固长度6个因素对对拉锚索支护结构性能的影响,具体为桩身弯矩、锚索轴力、桩后土体位移3个方面。分析结果表明:预应力锚索的设置使桩身弯矩局部呈"波浪形"但随着桩直径的增大,桩身弯矩呈现出"波浪形"的这一特点逐渐变弱;桩的有效抗弯长度随着桩径的增大而变长;可以通过增大预应力的方式,显著减小桩身的控制弯矩,从而减少桩的配筋,有效地节约工程造价;桩身弯矩沿桩深整体呈"S形",且控制弯矩都位于嵌固段;当嵌固长度满足一定深度后,嵌固长度变化对桩身弯矩、预应力锚索轴力、桩后土体位移没有影响。     

某路堑边坡支护方案模拟及优化分析

以某高速公路为项目背景，利用有限元软件模拟分析了锚拉式抗滑桩支护边坡的稳定性和桩身水平位移的变化情况，在此基础上对原方案中出现的桩身位移情况进行了方案优化。研究结果表明，边坡的潜在滑动面位于粉质黏土层，预应力锚索抗滑桩对边坡的稳定性提高了38.5%，但桩前土开挖后边坡稳定性下降。优化方案综合考虑初始方案中的水平位移和稳定系数的情况，优化了锚索抗滑桩的设置位置，在保证边坡稳定性的前提下，较好地降低了桩身的水平位移值和弯矩值。     

软土堤岸预应力桩锚支护体系工程特性分析

江苏省连云港盐灌船闸下游软土堤岸航道支护工程采用预应力桩锚支护+ 支护体后侧粉喷桩局部加固的支护体系。采用数值分析法分析不同影响因素对支护体后侧粉喷桩局部加固后堤岸预应力桩锚支护体系变形受力特性的影响。基于现场试验数据,对有限元数值分析模型进行验证,探讨桩径、锚固深度、锚固力及桩体抗弯刚度等因素对桩身变形和弯矩分布规律的影响。结果表明:桩体嵌固深度的增加有效地控制了桩锚支护结构的水平位移和弯矩,随着锚索锚固力的增加,桩锚支护结构的水平位移减小,但弯矩增大;桩径和桩体抗弯刚度变化对支护结构的水平位移和弯矩的影响效果不明显。     

预应力锚拉式桩板墙的二维有限元计算

用二维有限元法计算了墙面桩在6种典型工况下的弯矩及位移、锚定桩与围岩的接触应力及位移、填土沉降及土压力和锚索内力等，计算结果与原型观测和弹性约束地基系数法等的结果基本一致．计算结果表明。预应力锚索能有效地减小墙面桩的弯矩及位移．     

桩—网结构路堤施工填筑阶段数值模拟研究

结合高速铁路桩—网结构路基试验段进行数值模拟研究,探讨在填筑阶段桩—网结构的沉降特性及桩、网、土共同作用的承载特性。计算结果表明,桩间距对加筋垫层的相对变形影响显著;桩身应力随路堤填土高度的增加呈增大趋势,且应力分布逐步向线路中心桩靠拢,桩身应力沿深度方向先增大后减小;桩间距不同,土工格栅的拉应力随着路堤填筑高度的变化不同;在填筑初始阶段,桩土应力比较大,随着路堤填高的增加,桩土应力比逐渐减小并趋于稳定。以上结论可为桩—网结构路基设计理论提供科学依据。     

双排抗滑桩承台的优化设计研究

为探求承台厚度变化对结构受力和变形的影响,采用数值模拟方法,研究了有无承台、及承台厚度在0.25~1.25倍桩径区间变化时,双排抗滑桩桩身变形、内力分布、荷载分担的变化规律。研究发现:桩顶承台的存在,起到了协调前后排桩的变形和分配内力的作用,使得双排桩结构受力更合理;而且随着承台尺寸和刚度的增大,桩身内力及变形均有所降低,但承台厚度与桩径之比超过0.5时,降低效应开始逐渐递减。综合研究结果及构造要求,建议承台厚度取为其桩身直径的1/2~3/4,且不小于500 mm,并最终按承台受力确定;桩与承台连接的内侧易出现应力集中造成结构破坏,此处应加强配筋。     

隧道洞口预加固桩作用机理研究

隧道洞口需要采用不同于洞身的支护和开挖方式。在洞口施做预加固桩,能使其和管棚、套拱、仰拱形成一个较完整的受力体系,有效减少岩(土)体的滑移和坍塌,保证洞口的稳定和施工安全。通过有限元计算,研究预加固桩的作用机理,结合实际施工中预加固桩施工过程,建立分析计算模型,对施工各阶段中预加固桩的受力情况进行分析,从而完成对隧道洞口预加固理论的验证,进而完成预加固桩的定型设计,服务隧道建设。     

预应力锚杆在深基坑支护中的应用

土木工程中深基坑的支护，采取预应力锚杆配合挡土桩墙，以预应力锚杆为挡土桩墙提供与之动土压力方向相反的侧压力，这一支护结构7方案经济，合理，可行，本文通过工程实例的设计，施工及验收的全过程，阐述了预应力锚杆在土木工程深基坑支护中的具体应用。     

U型框架下穿高铁桥梁深基坑防护设计

本工程深基坑采用钻孔咬合桩及冠梁顶设横撑结构形式。利用理正深基坑支护设计软件对深基坑进行检算,从施工过程到通车运营多种工况进行分析,针对桩顶水平位移、桩身水平位移最大值及周围地表竖向位移计算结果与相关规范及参考限值对比,完成设计方案。计算结果显示,支护结构稳定,对附近客专桥梁影响程度在可控范围内,设计方案可行。     

飞燕式钢管砼拱桥系杆与吊杆施工分析与控制

结合主跨158m飞燕式异型钢管混凝土拱桥工程实践,考虑桩土相互作用对结构受力、变形影响,根据施工进度,确定了系杆张拉顺序及张拉力,在此张拉力作用下张拉端及桩顶位移满足要求;并提出了考虑张拉顺序时吊杆张拉的计算方法,根据MIDAS软件模拟结果,确定的吊杆张拉顺序可行,各吊杆最终内力结果相差不大。系杆、吊杆的分析过程对今后系杆拱桥的设计、施工将提供有益参考。     

构造节理偏压对隧道结构安全性影响研究

密集的构造节理,容易在施工中引起掉块、片帮、剥落、坍塌等工程灾害,且容易使隧道初期支护结构处于偏压状态,对支护结构安全性十分不利。从隧道力学的基本理论出发,依据实测围岩压力值,建立荷载一结构模型,对隧道初支内力进行分析,计算其安全系数,评价粉质黏土段施工采用的初支结构的安全性。计算结果表明：构造节理偏压对隧道支护结构受力较为不利,围岩压力呈不对称分布时,初期支护抗拉安全性较差,需根据实际偏压情况适当加强初期支护参数。     

疏排桩支护结构内力与变形有限元数值分析

针对离心模型试验建立了三维有限元数值模型,通过与试验的比较验证了模型的可靠性,并与规范法中的m法进行了比较分析,最后结合悬臂排桩支护结构实例分析了桩身截面尺寸、桩间距和土体强度参数对桩身内力和变形的影响规律。研究结果表明：采用m法进行排桩支护结构设计偏于保守,与m法相比三维有限元法计算结果与离心机试验结果更为接近;桩身弯矩和桩顶水平位移随桩间净距的增加近似呈线性增加,随着土体黏聚力和内摩擦角的增加近似呈指数形式衰减。     

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

桩锚挡土墙在道路工程高挖方边坡支护中的应用

以某市主干道的高挖方边坡支护工程为例,研究了桩锚挡土墙在道路工程高挖方边坡支护中的应用。通过分析地勘资料,提出桩锚支护结构适用于素填土较高,边坡稳定性较差的路段。根据地质情况的不同分段取最不利断面进行计算,确定在保证边坡稳定性的基础上,得到合理桩径和间距,锚索布置及长度。最后从锚桩、锚索、挡土板及排水等方面介绍设计内容,供其他工程借鉴。