桩板式挡土墙土压力分布特征的试验研究和数值分析

为深入揭示抗滑桩间距和桩间挡板布设位置对桩板式挡土墙土压力分布特征的影响,拟首先采用室内模型试验,研究不同桩间距与不同置板工况下桩板墙的水平受荷特性,并结合ABAQUS数值计算软件对模型试验进行对比验证,藉此探究抗滑桩间距对土拱效应影响的一般规律。结果表明：在不同桩间距下,桩前置板桩背侧土压力所达到的峰值均大于桩后置板,且同一高度下桩前置板土压力均略高于桩后置板。同时,随着桩间距的增加,桩背侧承受更多由土拱效应传递的推力荷载,致使桩间挡板位移随之增大,填土内土压力峰值向土体深处与远离桩背方向发展。在一定桩间距范围内,桩间距越大抗滑桩所承担的土压力越多,越有利于挡土板后土拱效应的发挥,但需预防桩间填土的局部坍塌破坏。采用数值模拟弥补室内模型试验监测数据的方法不足以全面获取模型内的应力应变特性。数值计算结果发现：土拱的拱矢高度与桩间距呈正相关,在一定范围内,桩间距的增加有利于土拱效应的发挥。     

微型桩不同设桩方案对边坡影响的数值模拟研究

微型桩是指直径为70mm～300mm,长细比一般大于30的桩。随着护坡工程向轻型化、小型化方向发展,微型桩被越来越多地应用到土坡防护当中。文章结合典型边坡算例,利用有限元数值模拟软件,研究了不同设桩位置、不同设桩倾角、不同桩间距和不同排间距等不同设桩方案对边坡的影响,结果表明:微型桩设桩于h=2.5m即坡中偏下位置时,加固效果最好;对于该土坡,存在最优设桩倾角θ=50°;在桩间距为5～8倍桩径时,3排桩能够发挥最好的工作性能;在排间距为4～7倍桩径时,3排桩能够形成较好的群桩效应,能够起到最佳的加固效果。     

水利工程中双排钢板桩支护结构性状研究

某水闸基坑工程中采用带拉杆的双排钢板桩结构解决单排钢板桩支护位移过大问题。运用有限元软件模拟排间距及被动区土体加固长度对支护结构及周边管道位移的影响,结果表明,双排钢板桩支护结构前、后排桩及桩间管道水平位移均随排间距的增大而减小,桩间管道竖向位移随排间距的增大先增大、后减小,竖向位移最大时对应的排间距与桩间土体破坏面宽度有关。支护结构及管道位移均随土体加固长度的增大而减小。通过设置合适的排间距及土体加固长度,基坑开挖变形满足规范要求并可限制桩间管道位移,供类似工程设计参考。     

基于ANSYS的悬臂式抗滑桩桩前被动土拱效应影响因素研究

基于水平集中力作用下的明德林应力解，推导出了相邻两桩桩前土体某一深度平面内任意点的附加应力表达式，运用MATLAB计算得到应力等值线的分布，分析了被动土拱效应随桩间净距、桩宽和桩前距离的变化规律。并通过ANSYS对被动土拱效应的影响因素进行了数值模拟分析。计算结果表明:在一定桩身水平位移和桩间距下，相邻两桩桩前会产生被动土拱效应，且随着桩间距的增加，被动土拱效应减弱，土拱范围先增大后减小；随着桩前距离的增加，被动土拱效应减弱。     

砂质高边坡路堑工程双排桩支护结构数值分析

针对川藏铁路某风积砂高边坡路堑工程中“双排桩+植筋挡土板”支挡结构的设计，运用理论分析和数值计算方法，对双排桩设计方法、结构形式、桩间距等主要问题进行了研究。结果表明:单位宽度设桩数量不变时，矩形布桩在结构受力、抵抗变形、桩-土作用方面均优于梅花形布桩；桩间距取2~4倍桩径时，桩间土拱效应显著，桩间土加固效果好；连接钢筋最大轴力位于两端，应采取加强措施。     

抗滑桩桩间距计算探讨

抗滑桩桩间距计算是滑坡防治工程的关键问题.基于对滑坡工程中抗滑桩桩间土拱效应力学模型的分析,采用摩尔-库仑强度准则,利用桩间土体在极限状态下的静力学平衡条件得到桩间距的计算公式.运用该公式对一抗滑桩工程实例进行计算并优化,结果表明,该桩间距计算公式具有较好的适用性,可推广采用.     

单排抗滑桩桩间距对土拱效应影响的数值分析

对边坡工程中抗滑桩间土拱效应的产生机理进行了分析。通过平面应变数值模型,对桩间土拱效应与桩间净距的关系进行了研究。解决了在其他因素不变的情况下,形成土拱效应时抗滑桩间距的合理范围的问题。     

水泥搅拌桩处治桥头过渡段路基沉降控制技术研究

水泥搅拌桩是处治桥头过渡段路基差异沉降的有效措施，而目前水泥搅拌桩的设计往往依靠经验法。为了明确水泥搅拌桩复合地基的作用机理、承载特性及沉降特性，进而进行科学设计和合理应用，基于D-P本构模型，建立桥头过渡段有限元计算模型，分析桩长、桩身模量、桩间距、桩间土模量等计算参数对于桥头过渡段路基差异沉降的影响特性，并对该技术的影响因素进行了综合分析，提出了某高速桥头过渡段路基优化方案，最后以验证精度后的GM(1,1)模型对试验路填筑优化方案进行分析。研究结果表明：桩间距对复合地基承载力的影响最为显著，当1.8 m≤桩间距≤2.0 m时加固区的沉降变化趋势显著，桩间距≤1.6 m时加固区的沉降变化趋势平缓，推荐桩间距选取范围为1.6 m～1.8 m;桩身模量和桩间土模量对承载力影响次之，随着桩身模量的增加，水泥搅拌桩复合地基的沉降逐渐减小，当桩的模量为60～120 MPa时，水泥搅拌桩复合地基的沉降变形相对较小；路基顶面沉降量随桩间土压缩模量增加而趋于减小；以优化后的方案铺筑试验路并进行沉降预估，表明优化后的方案对控制差异沉降具有良好的效果。研究成果可以为桥头过渡段路基差异沉降控制提供理论支持...     

考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证.结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型.     

基于有限元研究抗滑桩不同桩间距加固膨胀土边坡的稳定性

以吉林—珲春客运专线典型膨胀土边坡工程为依托,采用有限元强度折减法计算分析ABAQUS线弹塑性模型,对不同桩间距抗滑桩加固膨胀土边坡的稳定性进行分析,并与现场监测数据进行对比。研究结果表明:随桩间距的增大,膨胀土边坡安全系数逐步降低,且降低速率先平缓后加快;计算出最合理的抗滑桩间距为5.25 m,验证了抗滑桩施工间距布置的合理性;通过与现场监测数据的对比,验证了数值模拟结果的正确性。     

抗滑桩桩间土体稳定的可靠性分析

岩土参数的变异性对抗滑桩的稳定性有重要影响,可靠性分析是抗滑桩设计的发展方向。基于“土拱效应”建立了抗滑桩桩间土体稳定的极限状态方程,采用Rosenblueth法进行可靠度计算,结合工程实例进行了抗滑桩桩后土体稳定的可靠性分析,并讨论了岩土抗剪强度变化、设桩间距对桩问土体稳定可靠性的影响。研究表明,采用抛物线性的土拱建立桩间土体稳定的极限状态方程更符合实际,桩间土体的稳定性随岩土体抗剪强度的增加而增大,随设桩间距的增大而减小,存在一个合理的设桩间距。     

考虑土拱效应的边坡桩间土钉墙受力计算

边坡抗滑桩桩间土拱效应对桩间土钉墙各部分的受力及土钉的设计长度有重要影响,然而现阶段多依个人或者设计单位经验对桩间土钉墙各部分的受力进行计算,对土钉长度进行设计,以上传统的受力计算及土钉设计方法均未充分考虑土拱的影响,使得土拱在工程运用中受到了限制。为了推广土拱在工程中的运用,首先描述土拱形状,继而深入研究土拱对桩间土钉墙各部分受力的影响,提出了基于土拱效应桩间土钉墙受力计算方法和土钉长度设计方法,此受力计算方法认为：土钉墙的受力取拱前土体主动土压力或剩余下滑力两者中的较大者,抗滑桩的受力为拱后土体剩余下滑力与土钉墙受力之和,土钉长度设计中土钉自由段和锚固段的分界线为土拱迹线。继而结合巴（中）达（州）铁路堑坡,通过数值模拟描述土拱形状,计算土拱影响下不同截面处抗滑桩和土钉墙的受力,并结合土拱形状对土钉长度进行设计,与不考虑土拱效应时受力计算结果和土钉长度设计结果进行对比。研究结果表明：考虑土拱效应较不考虑土拱效应时,抗滑桩纵断面受力明显增大,增幅大于11%,土钉墙纵断面受力明显减小,减幅大于12%,土钉用量节省接近13%,充分说明考虑土拱效应确实对抗滑桩受力、土钉墙受力和土钉设计长度造成较大影响。     

抗滑桩桩间土拱效应试验方法的研究

抗滑桩桩间土拱效应是抗滑桩桩距设计时需要考虑的重要因素,合理的桩距才能保证土拱效应的发挥。根据土拱效应的原理设计试验方案,经过试验验证,文内提出的试验方案可行,接近于工程实际。     

地震作用下抗滑桩间距计算与分析

基于太沙基松弛土压力理论，建立地震作用下桩间土拱效应受力分析模型，推导了考虑地震作用的抗滑桩间距计算公式。探讨了土拱有效影响范围和桩间土荷载分担比的合理取值，结果表明:土拱影响范围应为2.5倍的桩间净距，桩间土荷载分担比一般小于0.20。结合算例，不同地震烈度条件下桩间净距较不考虑地震时减小了8.1%~51.4%。敏感性分析显示，桩宽度、推力荷载大小和土性参数均会直接影响桩间净距计算值的大小，并且各变量对其影响程度在低烈度地震条件下更加明显。     

基于土拱效应的桩间距计算方法研究

基于桩间土的土拱效应,利用合理拱轴线几何特征及摩尔-库仑强度准则,通过力学概念分析,根据桩间静力平衡条件、土拱跨中及拱脚处的强度等基本控制条件,建立桩间距的计算模型。以工程实例对推导的桩间距计算公式进行验证,并与其他计算方法进行了比较,计算结果表明:实际设计值与计算结果基本一致。     

加筋对桩承式路堤变形模式与土拱效应影响试验

对于桩承式加筋路堤,加筋改变了路堤底面的变形形态,不可避免地将对路堤变形模式与土拱效应产生影响。为了深入分析加筋的影响,利用开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)试验装置和椭圆钢棒相似土填料,开展未加筋桩承式路堤试验并得到不同参数组合下存在的3种变形模式,选取3种变形模式的代表性试验,开展相同参数条件下的加筋试验以及4种不同填料高度和3种不同加筋刚度的桩承式加筋路堤试验。通过粒子图像测速技术(PIV)和自制三点式载荷计准确测试得到全场位移及桩顶和桩间土压力。结果表明:加筋后,未加筋桩承式路堤的三角扩展型和塔形升高型变形模式转化为同心椭圆扩展模式,等沉面模式转化为同心圆等沉模式;2种变形模式之间转化的临界高度为1.5倍桩间净距,但等沉面的高度仅为67%的桩间净距;加筋对土拱效应发挥起到了双重作用,一方面,加筋减小了差异沉降,导致土拱效应发挥程度降低,另一方面,加筋改变了路堤变形模式,为"同心圆"土拱提供了稳定的拱脚,使得土拱效应发挥程度提高;在填料高度低,加筋刚度高的情况下,土拱效应发挥程度进一步降低;而填料高度高,加筋刚度低时,土拱效应达到了充分发挥所需的差异沉降,加筋对土拱效应有提高作用;张拉膜效应发挥程度随加筋刚度增大而提高,且随着桩间土下沉而提高,导致土拱效应减弱。     

桩-网复合路基变形机理的数值分析

基于桩-网复合地基桩-网-土体系作用机理的复杂性,理论研究落后于工程实践等现状,对桩-网复合路基变形机理理论进行了分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。结果表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)桩间土强度的增加对于路基底面最大差异沉降的影响要比路基顶面要大,路基顶面最大差异沉降的增加大致与桩间距的增加呈正比关系;(3)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(4)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。