临近高架桥软土区基坑开挖变形监测与数值分析

为研究高架桥附近软土区大圆基坑开挖变形规律,通过监测数据分析和采用有限元软件Midas对其进行模拟分析研究了其变形规律。结果表明:开挖周边建(构)筑物以竖向位移为主;高架桥桩自身产生竖向位移同时高架桥附近土体竖向位移变大,水平方向高架桥桩基础对其后土体水平位移有一定抑制作用;软土区基坑大开挖位于五倍开挖深度范围外的高架桥位移明显;采用Midas模拟分析结果整体与监测数据一致。可见类似工程高架桥与基坑开挖影响明显,考虑对距离基坑较远的高架桥进行监测并增强支护设计是必要的,可通过数值模拟指导施工。     

长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟*

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。     

双线船闸对拉钢板桩结构受力特性

以新夏港双线船闸工程为例,利用ABAQUS建立船闸闸室和周围土体有限元分析模型,并根据施工期原型观测数据进行模型验证。基于观测数据和数值分析,探讨在施工过程中单锚板桩和对拉板桩的受力特性。研究了两种不同板桩结构随着闸室土体开挖的内力与变形规律以及板桩墙两侧土压力分布等问题。结果表明:施工期内,两侧单锚板桩变形基本一致,中间对拉钢板桩变形基本一致,整体性良好;闸室单侧开挖时,开挖侧对拉板桩的工作状态与单锚板桩相同;后排板桩发挥锚碇作用,其水平位移、土压力均随着土体深度逐渐增大。     

基于DPDM技术的水平受荷桩侧土位移分析

应用数字照相变形量测DPDM(The digital photogrammetry for deformation measurement)技术对水平受荷桩的桩侧土位移进行分析.通过室内模型单桩单向水平循环荷载实验,利用数码相机时实验过程中桩侧土体的变化进行全程拍摄,应用DPDM技术对拍摄结果进行处理,得出桩侧土体的位移场分布.桩身的变形分为弹性阶段,弹垫性阶段和破坏阶段.破坏荷载下,主动侧土体塑性变形区宽度为桩径的0.5倍,深度与桩身变形深度相同;被动侧土体塑性区域呈半个倒锥形,主要分布在沿桩身0.37倍桩入土深度内.锥形侧表面尾端与土表面成60°夹角.     

桩板结构及运营线附近压桩挤土效应分析

根据某车站内既有桩板结构及运营线附近静压管桩地基处理工程现场实测数据,分析了挤土效应对既有桩板结构和运营线的影响。结果表明:土体水平位移随压桩进度的增加可分为稳定阶段和快速增长阶段,土体竖向变形随压桩施工进度的增加呈隆起下沉不断波动-稳定下沉的趋势。     

新夏港双线船闸双排对拉板桩结构受力特性

为研究新夏港双线船闸闸室中隔墙双排对拉板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行双闸室完整建模分析。采用修正剑桥模型模拟两侧闸室土体的同步开挖,对比分析施工期对拉板桩与单锚板桩的结构特性差异。运行期对双排板桩施加水压力,研究中隔墙整体变形特征、桩间土承载变形特性。结果表明:施工完建期,对拉板桩位移远小于单锚板桩,但两者变形相似,弯矩和土压力分布规律一致,且差值极小。运行期,宽矮的中隔墙在向低水侧闸室的侧向位移中,以剪切变形为主。板桩土压力增量与各自承受的净水压分布有关,还受上部连杆传力和低水侧横撑反力的影响。桩间土在传递、扩散侧向压力时,产生侧向压缩,并可分担中隔墙的大部分剪力。中隔墙弯矩主要由两道板桩分担。现有的双排板桩结构简化计算方法,尚无法反映桩间土抗剪的作用,值得进一步研究。     

盾构掘进对既有桩基影响的数值模拟

为研究盾构施工对桥梁桩基的影响,基于ANSYS软件,建立了盾构近距离穿越既有桥梁桩基的三维有限元模型。数值模拟结果表明,盾构施工会引起地层产生较为明显的位移,根据与隧道相对深度的不同,竖向位移可分为沉降与回弹;隧道周围土体有向隧道变形的趋势,使得桩体产生垂直于隧道的水平位移;开挖面支护压力对桩体平行于隧道方向的位移产生主导影响,施工中取稍大于静止土压力的支护压力是比较适合的。     

密排支护桩挤土效应研究

预制基坑支护桩因其线形密排,桩间距较小,沉桩挤土效应比较严重,对基坑外的建(构)筑物和基坑内的桩基础产生不利影响.通过对多层土体中密排支护桩沉桩挤土效应的三维有限元分析,得出挤土过程中土体的应力与应变、水平位移与竖直位移的变化规律;即水平位移随距桩心的距离加大而急剧衰减,在距排桩轴心两侧5～8倍桩径范围内,土体水平位移衰减较快;在沉桩过程中,地表土体的隆起量受桩入土深度的影响小于桩尖和桩中部土体隆起量变化,桩周附近地表水平挤土位移最大值约0.8m左右,地表竖向挤土位移均值也在0.5m左右.所得结论可用于指导实际工程.     

基于流固耦合的水润滑轴承板条结构优化研究

为研究水润滑轴承板条结构对其润滑性能的影响规律,利用有限元软件ADINA建立2D轴承底部中心板条的流固耦合模型,得到水膜压力分布,板条的综合位移和垂向位移分布,分析凹面型、平面型和凸面型板条以及橡胶厚度对水膜压力分布和板面变形的影响规律.研究表明:平面型和凹面型板条能够促进轴承形成流体动压润滑,凸面型板条减少水膜的承压区,不利于形成流体动压润滑;增加橡胶厚度,会降低水膜压力分布,增大橡胶的变形,从而降低了轴承的承载能力.     

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。     

航道开挖对护岸结构影响的离心模型试验研究*

为了研究航道开挖对新老护岸结构的影响,依托东宗线航道四改三工程,利用大型土工离心模型试验平台研究航道开挖对老挡墙护岸结构、新施工钢板桩的受力和变形特征的影响,得出航道开挖过程中板桩两侧土压力的分布规律。结果表明,随开挖深度增加,靠岸侧（主动侧）土压力逐渐减小;受板桩位移、变形及离心模型试验重液影响,临水侧（被动侧）土压力部分减小,底部土压力增大。开挖卸载导致老挡墙呈现向水侧移动且向后翻转的趋势。设计工况的极限开挖深度约为3.6 m,此时钢板桩顶部帽梁的水平位移达到0.069 m;对于6、8和10 m 3种长度的板桩,其极限开挖深度约为0.5～0.6倍桩长,且随着桩长增加极限开挖深度逐渐降低。研究得出不同板桩长度下开挖深度的阈值,可为工程建设提供技术参数。     

海上钢管桩基础侧摩阻力研究分析

为研究钢管桩在竖向压力作用下的承载特性、变形规律及各土层摩阻力的分布和变化规律,基于码头工程的钢管桩静载试验,得到了入土深度不同的两根钢管桩在不同桩顶荷载作用下的变形和轴力分布规律。试验结果表明,对入土范围的钢管桩,轴力呈现出均匀、缓慢减小的趋势。通过对实测的轴力数据进行处理分析,得到了不同埋深土层的侧摩阻力分布规律。     

桩端桩侧后注浆灌注桩竖向承载性能有限元分析

在现场试桩试验的基础上,考虑土体的小应变刚度,应用Plaxis程序中的小应变硬化土模型,对桩端桩侧联合后注浆灌注桩的竖向承载性能进行有限元分析。研究表明：有限元分析桩土作用时,应充分考虑土体的小应变刚度;灌注桩注浆后,桩土界面条件改善,桩侧摩阻力提高明显,相对位移减小;沉渣固化和桩端持力层强度的提高,使得桩端阻力明显增大并且发挥提前,可以在较小的桩端位移下发挥较大的桩端阻力,减少了桩体沉降量,提高了承载力,改善了灌注桩的承载性能。     

侧向变位对板桩墙土压力影响的研究综述

板桩码头具有结构简单、施工方便、对复杂的地质条件适应性强等诸多优点,被广泛应用于沿海和内陆地区。常规的设计方法假定作用在板桩墙前后的土压力达到主动与被动极限状态,然而在板桩墙的施工和使用过程中,由于受到土体与锚碇结构的共同作用,整个墙体的侧向变形和位移会受到不同程度的限制,所以实际的土压力并不处于极限状态,这可能导致工程设计过于保守而造成浪费或过于轻率而产生安全隐患。因此,众多学者围绕侧向变位对板桩墙前后土压力的影响开展了卓有成效的研究。文中对土体侧向变形对土压力系数的影响和板桩墙变位对土压力的影响进行了综述和归纳,明确了板桩墙所受土压力的变化规律,并探讨了后续需进一步研究的问题。     

门架式护岸结构的承载特性透明土模型试验

某航道拓宽工程采用了一种新型装配式门架式护岸结构。针对该结构在岸侧竖向荷载作用下的工况，开展了基于透明土粒子图像测速(PIV)分析技术的模型加载试验，通过全程动态观测的方式，揭示新型结构的工作机理及土体响应特征，为工程设计和计算提供技术支撑。试验结果表明：竖向荷载作用下装配式护岸结构的工作机理较为复杂。首先，由于连系梁的存在使得板桩与方桩形成较为稳定的空间结构体系，两者共同变形产生协调作用，有效地限制了结构水平位移。其次，该结构能否有效充分发挥后排桩的作用，与板桩和方桩的抗弯截面模量匹配性相关，板桩抗弯截面模量宜稍大于方桩。最后，试验的板桩和方桩产生的弯距、位移变形与工程设计采用m法的计算结果基本一致，进一步验证了m法的合理性，但应注意m取值，否则结果偏差较大，影响工程的安全性和经济性。     

既有工程桩对深基坑力学变形特性影响分析

深基坑开挖卸载条件下,坑底工程桩对基坑力学变形特性的影响不可忽视.针对坑底无桩和坑底群桩两种基坑模型,利用有限元软件MIDAS NX对比分析了不同开挖工况下的围护结构受力变形、侧向土压力分布、周边地表位移以及土体隆起量.结果表明工程桩减小了围护结构变形、地表位移以及土体隆起量,但增加了结构内力以及侧向土压力.同时工程桩对整个开挖过程都有影响,越挖至坑底工程桩的作用越明显.     

新夏港双线船闸单锚板桩结构受力特性分析

为研究新夏港双线船闸闸室单锚板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行建模分析。考虑施工过程,讨论闸室开挖问题中土体本构模型的选择。对施工期和运行期单锚板桩结构的受力特性进行分析,得到板桩的变形和弯矩分布规律以及板桩前后土压力的发展状况。结果表明:在施工开挖过程中,修正剑桥模型能够更好地反映土体卸载回弹特性;在施工完建期,桩后土压力表现为经典的"R"型分布,桩前土压力基本为直线分布,但在开挖面处由于板桩变形挤压会产生局部应力增大现象;在船闸运行期,水位变动频繁,水压力指向闸室时所引起的压力增量,底板横撑的分担比可达到80%,说明横撑能够有效改善板桩结构的受力状态。     

PLAXIS在混凝土U形板桩护岸受力计算中的应用

利用岩土有限元软件PLAXIS对某钢筋混凝土U形板桩护岸模型进行非线性有限元分析,得出U型板桩的变形、板桩的弯矩和剪力分布,分析荷载作用下板桩墙的水平位移。并指出应用PLAXIS计算板桩结构时需注意的事项及土体参数选取,对实际工程计算具有指导意义。     

土体固结对筒型基础结构工作性能的影响

为了分析土体固结对筒型基础结构工作性状的影响,使用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和结构自重作用下土体的固结过程。得到筒壁的土压力、筒底的竖向位移和基底水平切力在固结作用下的变化趋势,重点分析固结对筒型基础结构稳定性的影响。结果表明,固结使作用在结构上的力和结构产生的位移发生变化,土体发生不均匀沉降,抗倾覆稳定性降低为0.625倍,抗滑动稳定性增大为1.25倍。     

水平承载桩-桶基础周围土体的变形场分析

采用数字照相变形量测技术方法,对水平承载的桩-桶基础室内模型试验进行观测,分析地基土体位移发展变化规律与变形模式,得到土体的渐进性变化过程,发现土体的剪切变形轮廓线和土体的破裂面模式基本一致,被动区都为一个与土表面成一角度的三角形,主动区沿着基础轮廓展开。该结论可为分析桩-桶基础的水平承载力提供参考依据。