钢管桩桩头剪力键间距优化设计

在码头和深海工程中常采用剪力键连接钢管桩与上部结构,以提高钢管桩的承载力及结构整体性。剪力键的间距是影响钢管桩桩头受力性能的重要影响因素。以桩头带两个剪力键的钢管桩为研究对象,建立8组有限元模型,利用Gebman试验报告中的试验值与数模值进行对比。结果表明:1)试验值与数模值误差较小,且变化趋势一致。2)钢管桩承载力和钢管桩桩头复合刚度随着剪力键间距的增大先增加后减小,剪力键间距介于1. 0D～1. 2D时,钢管桩整体受力性能最好。3)剪力键的最优设计间距始终在1. 0D附近,随着桩径的增加,剪力键的最优设计间距可适当减小。其研究成果为实际工程中钢管桩桩头剪力键的设计提供了重要的参考。     

基于桩土相互作用板桩码头数值计算方法研究

本文基于桩土相互作用,选择合理的计算参数,建立了板桩码头数值计算模型。通过数值计算得到板桩前墙弯矩、墙后主动土压力、最大拉杆拉力值及板桩墙锚固点水平位移,并对比研究了该计算数据与板桩码头土工离心试验数据,从而给出了板桩码头的数值计算方法。     

地震作用下板桩码头结构动力响应研究

为探究地震作用下板桩码头结构动力响应,采用有限元软件ABAQUS建立了板桩码头二维有限元模型,对板桩码头进行了地震动力响应数值分析,研究了板桩墙入土深度对码头结构地震动力响应的影响及地震作用下的板桩墙后动土压力分布规律。研究表明:(1)板桩墙底部达到嵌固状态后,板桩入土深度的增加对于板桩墙的稳定性没有改善,反而小幅度增加了板桩顶位移及拉杆拉力;(2)地震模拟过程中的表层砂土动土压力较规范计算值偏大,其原因是板桩墙上部受到拉杆的约束作用及板桩墙自身变形,使表层砂土的动土压力更接近于动被动土压力,而在规范计算方法中表层砂土按照动主动土压力计算,表层砂土动土压力计算仍有待进一步完善。     

钢管桩牺牲阳极保护

以某大桥钢管桩牺牲阳极保护工程为例,介绍牺牲阳极保护系统保护电流密度的选取、牺牲阳极的选定及关键技术问题与处理措施,工程实施后测得钢管桩保护电位值均在设计保护电位范围之内,即-0.85～-1.10 V（相对于铜/饱和硫酸铜参比电极）,钢管桩得到了有效保护。     

基于ABAQUS的双排桩支护结构敏感性分析

基坑双排桩支护体系的稳定性是一个涉及多学科的复杂问题。本文基于有限元软件ABAQUS,对某基坑进行三维建模,分步模拟开挖过程中较关注的施工工序。计算结果与监测数据对比显示本模型对基坑的变形模拟较为合理。基于本模型进行双排桩支护结构敏感性分析,得出双排桩设计中桩长超过26m后,支护结构对沉降变形的控制作用极为有限;双排桩间距在4～8d之间,地表沉降值与双排桩间距呈线性变化;双排桩间距超出8d时,地表最大沉降值反而增加。     

深厚软土地基钢管桩静载试验研究

通过对软土地基中1根桩长52.5 m、桩径1 m的钢管桩的压桩试验、拔桩试验和水平静载试验,探讨软土地基中钢管桩工程性状和分布规律。结果表明:软土地基钢管桩水平静载试验的最大弯矩值在泥面以下2倍桩径处,且不随着荷载的增加而改变;软土地基的水平静载试验,按照按泥面位移10 mm进行位移控制时,其m值可取3 500 kN/m~4;软土地基由于侧阻力较小,压桩试验时,传递至桩底的轴力值与桩顶荷载的比例可达30%,而拔桩时,该值为12%左右。     

遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用分析*

结合某工程,对遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用进行数值分析,研究了桩土相关计算参数对桩土作用的影响。由于遮帘桩的存在,在受到后方土压力时,遮帘桩桩间土压力向两侧遮帘桩传递,这样减小了前排桩承受的土压力,产生土拱效应,提高了接岸结构的承载力。土的粘聚力与内摩擦角对桩土相互作用影响较大,随着粘聚力与内摩擦角的增加,遮帘桩荷载承担比均有所增加,最后都趋于稳定值,当粘聚力达到一定值时,内摩擦角对桩土相互作用影响较小。遮帘桩间距及遮帘桩与前板桩间距对桩土作用影响较大,只有综合考虑,才能优化码头设计。土的弹性模量、泊松比、桩土摩擦系数对桩土相互作用影响较小,在设计时可作次要因素考虑。     

遗传算法在高桩墩台桩位优化上的应用

良好的高桩墩台桩位设计可使结构更加经济、合理，然而桩位的设计过程通常需要耗费较大的人力劳动。通过Ansys有限元计算软件的APDL命令流将优化算法整合到模型计算与后处理之中，实现程序化自动优化特定荷载条件下的桩位布置。以一个遗传算法优化桩位布置的算例，介绍了遗传算法的优化过程以及优化参数对优化过程的影响，实现在极少的用时里优化出内力值较小的桩位。     

自升式海洋平台桩腿齿条相位差分析研究

RPD是桁架式桩腿两相邻弦杆的垂向位移差。自升式海洋平台在升船、预压升船及预压载等工况下,桩腿RPD值不允许超过其最大可容许值。以一个桁架式桩腿的自升式海洋平台为例,论述了RPD计算原理和计算方法,进行了详细的数值计算,并分析得到桩腿的最大可容许RPD值。论文提供的方法和思路对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的指导意义。     

不规则波作用下排桩式透空堤透浪系数试验研究

排桩式透空堤是一种新型的防波堤形式,通过三维的波浪物理模型试验,分析了不规则波作用下相对入射波高、相对波长、相对堤宽、不同波向以及桩间肋板等因素对排桩式透空堤透浪系数的影响规律。试验结果表明:透浪系数会随着相对入射波高和相对堤宽的增大而减小,随着相对波长的增大而增大;与正向波相比,波浪斜向入射时的透浪系数较大。此外,与桩间不带肋板的排桩式透空堤相比,带桩间肋板的排桩式透空堤具有更明显的消浪效应,对于透浪系数的衰减率在10%～60%之间。当排桩式防波堤主要受正向来浪作用时,整体物理模型值与整体数值模拟值和断面物理模型值的误差较小;然而,当排桩式防波堤受斜向来浪作用较为明显时,整体数值模型值和断面物理模型值与整体物理模型值之间存在不可忽视的误差,此时应该配套进行整体物理模型试验来进一步确定结构设计参数。     

某大厦钻孔灌注桩工程检测成果与分析

某大厦钻孔灌注桩未经过试桩就已进行打桩施工，经过对已打灌注桩进行检测，分析发现有部分桩的单桩承载力未达到要求，原因是桩基承载力估算值偏大造成的，对桩周土的摩阻力乘以折减系数后满足了设计要求。     

码头施工过程中单桩稳定性计算

针对码头施工过程中可能遇到的单桩稳定性问题,分析了处于单桩状态的弹性长桩和刚性桩的不同失稳机理并提出了不同地质条件下相应的单桩稳定计算方法和主要步骤,同时还依据工程实例和模型试验数据给出了刚性桩的稳定安全系数建议值,在码头桩基施工实践中对相关工程技术人员具有参考意义。     

水平循环荷载作用下群桩与软粘土相互作用离心模型试验研究

桩基是水工构造物常用的地基处理方式之一,在国内外水运工程建设中均有应用。在波浪、船舶等循环荷载条件下,桩基和软粘土之间的相互作用,易发生软土强度弱化、桩基变形位移,带来工程危害。为解决这种情况,应从水平循环荷载作用下桩和饱和软粘土之间的作用机理着手开展研究。文章通过离心机模型试验,研究了水平循环荷载作用下饱和软粘土与高承台群桩基础的相互作用。试验结果显示,在每个加载卸载循环过程中,随着施加荷载值的增大,引起桩基的最大位移和残余位移同时增加。每次加卸荷循环后,桩体内均产生残余弯曲应变。群桩的前排桩产生的弯曲应变值是后排桩的3.2倍。     

高桩梁板码头晃动原因分析及处理对策

某高桩梁板码头在运营过程中出现明显的晃动现象。采用三维有限元数值动力分析方法,取码头的1/2排架系统计算结构的自振频率,采用m法模拟桩周土对桩的约束作用,用ANSYS程序进行计算分析不同处理措施下码头第一振动频率的提高值。计算分析表明:采取抛石固桩、桩内灌注混凝土和增设钢撑后,码头第一振动频率提高10%～84%,能有效解决码头晃动问题。     

高桩码头基桩承载力的计算与分析

由于旧高桩码头的改造不能依据原有的设计承载力或现有的规范来进行,故需对拟改建码头的基桩承载力重新进行计算,为旧码头的设计和改造提供理论依据。采用ANSYS软件对某高桩码头拟改建后的基桩桩力进行了有限元分析。在数据处理方法上,对主要荷载取了较大的安全系数,对门机吊车产生的移动荷载情况进行了多次的桩力比较,根据计算结果确定基桩的最不利荷载,从而得出最大的桩力设计值。     

高压旋喷桩联合排水预压法地基处理的数值模拟研究

高压旋喷桩联合排水预压法处理地基被应用于广州市南沙新区灵山岛尖南段海岸及滨海景观带建设工程。基于该工程,使用Plaxis 3D有限元软件进行数值模拟,研究了高压旋喷桩对桥梁桩基位移的影响,软土地基厚度对桥桩稳定性以及地基水平位移的影响。研究发现：打设高压旋喷桩后,约2/3长度的桥桩发生了负向水平位移,桩底1/3长度则发生正向水平位移,水平位移值介于-17.55mm至5.88mm之间。若高压旋喷桩下部存在深厚软基,打设旋喷桩后桥桩的偏移量将大幅度增加,最大值达到3.12m。原始工况和深厚软基工况下的地基最大水平位移分别为237.8mm和350mm,15年后两者差距不大。     

基于大变位板桩墙结构实测位移的m值反演分析

针对大变位板桩结构,基于竖向弹性地基梁传递矩阵法,将同一土层的板桩墙进行竖向分段计算,建立了求解m值的不动点法迭代格式。依据长江下游地区3个典型工程中板桩墙水平位移的实测结果,反演得出相应工程场地粉质黏土、粉砂土的m值取值范围。基于反演得到的m值计算的位移与现场实测数据吻合较好,土体m值随深度的增加也相应增大,一定深度后趋于稳定。最后综合研究得出,长江下游类似工程场地的粉质黏土、粉砂土m值取值范围分别为2 700~3 400 kN/m~4和2 000~2 800 kN/m~4。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

多元荷载作用下软基深水高桩码头结构承载特性研究*

软基深水高桩码头结构受到恶劣外海环境荷载及复杂工作荷载等多元荷载的共同作用。研究表明,船舶撞击荷载是该结构水平向控制荷载,但波浪长期循环荷载作用会引起桩周土体软化,进而导致码头结构在其它荷载作用下承载特性的劣化。鉴于此,首先基于ABAQUS有限元软件建立了深水高桩码头结构-地基土体相互作用的三维弹塑性有限元模型;然后,借助USDFLD子程序实现了同时考虑土体强度弱化和刚度衰减的模拟,进而开展了未考虑土体软化、仅考虑土体强度弱化、仅考虑土体刚度衰减以及同时考虑土体强度弱化和刚度衰减对码头结构承载特性影响的对比分析。研究结果表明,与未考虑土体软化时撞击荷载作用下码头结构安全系数相比,仅考虑土体强度弱化时其值降低14.72%,仅考虑土体刚度衰减时其值降低15.28%,同时考虑土体强度弱化和刚度衰减时其值降低19.44%,且考虑土体软化后桩周土体的塑性应变范围明显增大,极限状态时桩身应力值减小,结构稳定性显著降低。     

循环荷载下大管桩抗裂性能试验研究

大管桩由于具有较高的极限、抗裂弯矩值,在基础工程中得到广泛应用。在近海工程中,由于桩基受到长期波浪、水流或靠船撞击等水平动力荷载,因此必须考虑大管桩的疲劳性能。通过循环荷载下的抗弯试验对D1200B32-2型大管桩进行抗裂性能研究,得到了试验样本的疲劳损伤变化并利用lgS-lgN曲线预测疲劳极限弯矩值,为大管桩的疲劳强度设计提供一定的参考。