高层建筑在桩-土-上部结构共同耦合作用下的有限元分析

以某12层钢筋混凝土框架剪力墙结构为例,采用有限元软件ANSYS分析了"桩-土-上部结构共同耦合作用"与"正常设计条件"两种情况下,上部结构的内力及变形情况,并将计算结果进行对比分析。分析结果表明在高层建筑结构设计时,应该充分考虑到下部结构对上部结构的影响,从而使设计更加合理。     

承台底地基土脱空后桩与桩间土的共同工作

建立了脱空量变形计算模型,进行了桩基承台下桩间土脱空量的计算,在脱空发生时,对桩承台与承台底地基土再接触后的受力机理和变形特点进行了分析,建立了桩与桩间土共同工作的必要条件。通过理论分析,推导出桩间土参与共同工作分担上部荷载的定量表达式。结果表明,按此理论设计和布桩可取得较好的经济效果。     

竖向荷载作用下预制管桩桩土共同作用的数值分析

以徐州市沛屯地区预制管桩的应用实例为基础,以FLAC3D软件为分析手段,建立了管桩桩土数值模型,通过该数值模型对管桩在竖向荷载作用下桩土共同作用机理,包括荷载传递规律、受力特性和破坏模式进行了分析,为进一步研究管桩承载机理提供了理论基础.     

桩板结构路基桩-土工作特性

为了掌握在列车荷载作用下无碴轨道桩板结构路基的工作性状, 以遂渝高速铁路为背景, 通过室内大比例动态模型试验, 加载频率为5 Hz, 激振20万次, 研究了桩板结构路基桩-土工作特性变化规律。试验结果表明: 在荷载激振1万次后, 动位移幅值、桩身轴力、桩间土动应力随着振动次数的增加几乎不变, 桩-土共同作用趋于稳定; 桩间土的动应力沿深度近似呈“K”形分布, 与土体相比, 桩分担了大多数动力荷载, 激振位置对动应力有影响; 桩基加深了基床的动力影响范围, 改善了路基土体的受力状态。     

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。     

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．     

斜坡桩土共同作用的接触分析

以Ansys软件为平台,建立一种桩-土共同作用的三维非线性有限元模型,研究坡体上的桩水平位移及剪应力变化情况,充分考虑材料和桩土交界面的非线性影响因素。通过改变土体参数的大小定性描述土体的粘聚力、内摩擦角对斜坡体上的桩位移及剪应力的影响,分别取桩的底部、中部、顶部参数值描绘桩身的水平位移及剪应力随着土体参数的变化趋势,为实际工程提供参考价值。     

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。     

大跨钢管混凝土系杆拱桥考虑桩-土作用的近断层地震响应研究

为揭示桩-土作用对大跨钢管混凝土系杆拱桥近断层地震响应影响,针对桥梁抗震分析中常见的6种桩-土作用模拟方法,研究并建立了相应的分析模型,选取9组近断层地震动记录作为激励,开展了全桥数值模拟分析.以直接嵌固法为基准,对比研究了桩-土作用对拱桥关键构件地震响应的影响.研究表明:桩-土作用对系杆拱桥的地震响应具有显著影响,可导致桥梁关键构件的地震响应增大50％以上,其中对拱肋和风撑地震内力的不利影响最大,而对拱肋地震位移的影响最小;采用不同方法模拟桩-土作用对系杆拱桥地震响应的影响规律总体上一致,但影响程度不同,表明这几种模拟方法都可用于判断桩-土作用的有利或不利影响;最后在本研究范围内,桩-土作用的非线性影响有限,采用计算量更小的m法替代p-y曲线法也能得到较为理想的分析结果.     

桩-土-上部结构共同耦合作用下弹塑性地震反应分析

针对某框架结构进行了在地震作用下桩-土-上部结构共同耦合作用时的上部结构弹塑性动力特性和规律的研究.结果表明:是否考虑桩-土-上部结构共同耦合作用时的弹塑性地震反应分析对计算结果有较大的影响;考虑桩-土-上部结构共同作用后柱应力在不同的楼层有放大现象,按折减系数方法来考虑相互作用并非总是安全和合理的,设计时应充分考虑弹塑性地震反应的影响.     

桩土相互作用分析模型比较

地震作用下桩-土-结构动力相互作用是当前岩土工程和地震工程领域中研究的热点和难点,也是桥梁抗震设计中面临的重要课题。     

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法,推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷载及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平。计算结果表明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布。     

沥青路面多孔混凝土基层荷载应力数值分析

建立多孔混凝土基层沥青路面三维有限元模型．引入横观各向同性弹性本构关系模型作为正交各向异性接触模型，实现路面结构层间接触状态的数值模拟．通过数值计算方法，分析多孔混凝土基层的荷载应力，研究了面层厚度、多孔混凝土基层厚度及模量、地基模量、轴载等对荷载应力的影响．对条件相同的计算结果进行对比分析，结果表明：基层荷载应力随基层厚度的增大而减小，随着面层厚度的增大而减小；随着基层与地基模量比的增大而增大；随着轴载的增大而增大．     

考虑桩土相互作用的车-轨-桥系统地震响应分析

弄清桩土相互作用对车桥系统地震响应的影响对于研究地震引起的高速铁路桥上列车行车安全问题十分必要.基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论,采用Winkler地基梁模拟群桩基础并通过m法计算弹簧参数,建立了地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型,并编制了仿真分析程序.以某(88+168+88)m预应力混凝土连续刚构桥为例...     

水泥混凝土路面接缝传荷能力分析

接缝是水泥混凝土路面最薄弱的部分.接缝的传荷能力对于水泥混凝土路面的路用性能和使用寿命以及对旧水泥凝土路面的罩面设计具有较大的影响.因此接缝传荷能力的检测与评价对于水泥混凝土路面的维修和罩面均具有重要意义.     

基于相互积分的应力强度因子数值分析

应力强度因子可反映裂纹尖端弹性应力场的强弱,是解决结构疲劳断裂问题的重要参数。工程上常采用有限元分析软件对各种复杂裂纹体进行数值模拟进而求解断裂问题。有限元分析软件ANSYS提供后处理功能可直接计算各种断裂参数。借助ANASYS计算平台,分别采用传统的位移插值法和基于相互积分的数值方法可求得张开型二维及三维裂纹应力强度因子。将数值分析结果与二维裂纹的解析解和三维裂纹扩展实验的测量结果进行对比分析后发现,基于相互积分理论求得的应力强度因子更为精确,这种优势在三维裂纹数值分析中更为显著。     

基于静荷载试验的混凝土桥梁有限元分析

安全性能是评定桥梁结构质量最重要的指标,荷载试验是一项最能直接判别桥梁承载能力的科学试验工作。以陕西省某混凝土连续梁桥作为工程背景,运用两种有限元软件Midas/Civil和ANSYS分别对桥梁结构进行数值模拟,通过理论分析与实际荷载试验结果的对比,发现有限元软件分析此类问题是可靠性的。     

抛物线拱桥拱圈荷载传递规律的数值积分分析

鉴于定值计算方法的机械性和有限元法的复杂性,依据力学原理,利用积分手段,提出了抛物线拱桥拱圈荷载传递的简化连续分析方法,总结出了抛物线拱桥拱圈支承力衰减的基本规律,为拱桥的优化合理设计提供了一个有效的理论依据。     

超长桩荷载传递机理及有效桩长研究

以双曲线模型作为传递函数,应用荷载传递法对超长桩的荷载传递机理及有效桩长进行了研究,描述了桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展规律,讨论了桩身弹性模量、外摩擦角、材料性质参数k1和容许沉降量等4种因素对有效桩长的影响.其结论对超长桩的理论研究及工程应用具有一定的指导意义.