现浇X型混凝土桩截面几何特性研究

基于X型桩截面的外包方形截面边长、开弧间距及开弧弧度3个控制变量,推导X型截面面积、周长表达式,建立X型桩截面惯性矩的数值计算方法。X型桩的截面面积及截面惯性矩随外包方形截面边长和开弧间距的增大而增大,随开弧弧度数的增大而减小;周长随X型桩截面3个控制变量的增大均增大;周长与面积比随外包方形截面边长和开弧间距的增大而减小、随开弧弧度数的增大而增大。截面面积相同时,X型桩的周长及截面惯性矩均比圆形桩和方形桩大,且比值均随外包方形截面边长及开弧弧度数的增大而增大,随开弧间距的增大而减小。可见,截面面积相同时,X型桩的侧摩阻力大于圆形桩和方形桩,单桩承载力高。     

路堤荷载下Y形桩与常规桩型对比研究

研究目的:利用ABAQUS有限元分析软件,建立Y形桩、圆形桩和方形桩三种桩型的有限元计算模型,桩采用弹性模型,土体采用Mohr -Coulomb弹塑性模型.在相同布桩方式和相同面积置换率工况下,研究在路堤荷载分级加载过程中,三种桩型的盖板顶沉降、桩间土沉降、盖板顶和桩间土差异沉降、盖板顶平均应力、桩底平均应力等的变化规律.研究结论:通过对比得知:在相同荷载作用下,圆形桩盖板顶产生的沉降最大,其次为方形桩、Y形桩;圆形桩桩间土产生的沉降最大,方形桩前期大于Y形桩,之后又小于Y形桩;盖板顶与桩间土差异沉降基本呈现圆形桩最大,其次为Y形桩、方形桩;盖板顶和桩底平均应力,呈现方形桩最大,其次为圆形桩、Y形桩.     

基坑围护桩作用下地层支护应力分析及应用

[目的]基坑围护桩在建筑施工中起着至关重要的作用。为确保基坑施工安全稳定地进行,需对基坑在围护桩支护作用下的地层支护应力分布规律进行深入研究。[方法]提出了围护桩作用下地层内部支护分析模型及理论计算公式,基于弹性力学半弧线平面内作用均布应力的解答方法,推导分析了不同围护桩间距下,桩间土体内部支护应力的分布规律,揭示了基坑围护桩下,桩间土体内部成拱的力学机理。以济南轨道交通4号线林家庄站为例,对围护桩作用下的地层支护应力进行了计算分析。[结果及结论]在桩侧土压力作用下,周边地层支护应力随桩间距的增大而减小;在相同桩间距下,周边地层支护应力随桩侧土压力的增大而增大。地层内部连续的支护应力与合理桩间距是确保围护桩有效成拱的关键。     

路堤荷载下长短桩加固黄土地基影响因素的分析

黄土高原地区,有关路堤荷载下长短桩复合地基工作特性的研究较少,相关经验也较为缺乏。为更好地了解这种复合地基的桩土共同作用状况,结合实际工程,运用MIDAS/GTS有限元软件,分析桩长、桩间距和下卧层刚度对复合地基工作性状的影响。研究结果表明:在一定范围内,桩长和下卧层刚度的增加、桩间距的减小均能起到减小沉降的作用;由于负摩阻力的存在,长短桩的桩身应力最大值出现在桩顶以下一定深度处,当长桩为18 m,短桩为8 m时,长桩桩身应力最大达1 831.7 kPa;长(短)桩的桩身应力随短(长)桩长度的增加而减小;长桩桩土应力比随长桩长度、桩间距和下卧层刚度的增加呈先增加后稳定的趋势;短桩桩土应力比随短桩长度的增加而增加,随桩间距的增加而减小,随下卧层刚度的增加则呈先增加后稳定的趋势。因此,长短桩复合地基应在满足沉降及承载力要求的前提下,选取最经济的桩长、桩间距并使长桩桩端尽量支撑在较坚硬的持力层上。本文研究成果对长短桩复合地基的设计和施工均有一定的参考价值。     

型钢混凝土框架桥顶板厚度及含钢率对顶板设计的影响

为研究型钢混凝土结构用于大跨度顶进框架桥是否能减少框架桥截面尺寸,减轻结构自重,结合实际工程案例,以框架桥顶板厚度和型钢含钢率为控制变量,分析框架桥在不同顶板厚度和含钢率条件下的最大挠度和截面内力,为型钢混凝土结构在框架桥的应用提供依据。分析结果表明:型钢混凝土框架桥顶板最大挠度随顶板厚度的增大而减小;截面承载能力随含钢率的增加而增大。在满足列车荷载要求的前提下,型钢混凝土框架桥顶板厚度比同跨度的钢筋混凝土框架桥有效减少。     

三心圆隧道拱顶沉降的群桩效应及其防护措施

利用MIDAS/GTS有限元程序分析了深圳地区中软土地层中群桩荷载对三心圆类马蹄形隧道的影响,研究群桩布置以及桩与隧道间距的变化对隧道拱顶位移的影响情况。研究结果表明:隧道拱顶位移随桩与隧道间距以及沿隧道走向和法向桩间距的增加而减小,沿隧道走向桩间距的变化对隧道拱顶位移的影响大于沿隧道法向桩间距的变化。隧道因群桩荷载引起的位移的防护措施有:隧道拱顶位移随受荷桩桩长的增加而减小,且受荷桩桩长与隧道埋深比值应大于1,应避免受荷桩桩端处于隧道所在平面,否则将引起最大的隧道位移;采用设置隔离桩的方法减小隧道拱顶位移时,宜增加隔离桩与隧道间距,当隔离桩桩长与邻近桩桩长之比大于1.2时能起到更好的遮拦效果。     

桩网支承路基力学性能数值分析

运用ABAQUS有限元软件建立桩网支承路基三维模型,分析桩间距、桩帽尺寸、软土层模量、下卧层模量和格栅模量等关键参数对桩网支承路基沉降、桩土应力、垫层上方应力、加筋网垫承担的应力、桩土荷载和格栅拉力等的影响。结果表明,桩土差异沉降受软土层模量影响最大,路基存在明显的应力集中即"土拱"效应,加筋网垫承担的竖向应力随下卧层模量、软土层模量和置换率的增大而减小,随格栅模量的增大而增大,两桩帽间格栅竖向变形近似呈悬索形状,上层格栅受到的拉力约为下层的0.4倍。     

客货共线铁路弹性支承块无砟轨道更换支承块特性研究

为进一步提高更换支承块的现场作业效率,降低施工成本,采用有限元方法对更换支承块问题进行理论研究,得到合理抬轨间距、扣件松开范围及相关变化规律等。研究表明,为减小钢轨和扣件的变形及受力,建议采用两点抬轨方式,抬轨间距宜控制在1.2～2.4 m;钢轨弦弧差、钢轨最大拉应力随扣件松开范围增大而线性增加,变化趋势类似反比例函数;扣压区扣件最大上拔力随扣件松开范围的线性增加,在扣件松开27.0 m之前,减小趋势较大,反之,减小趋势较小;钢轨弦弧差、钢轨最大拉应力、扣压区扣件上拔力随抬轨量增大呈线性增加关系;在抬轨量16 cm、抬轨间距1.8 m条件下,为满足钢轨受力和扣压区扣件处于受压状态,扣件松开长度不宜小于36.6 m;抬轨量每增加1.0 cm,扣件松开长度宜增加0.6～1.2 m(1～2组扣件)。     

层状土中双排环形排列桩隔振效果的研究

为研究铁路带来的振动问题,针对层状土中双排环形排列桩对隔振效果的影响开展试验研究.研究结果表明:频率的增加,振源距的增大,环形排列桩对应圆心角度的增大,均会使隔振效果更为显著;在一定程度上,排间距越大则隔振效果越差;桩间角度也是影响隔振效果的重要因素,建议工程中桩间角度不要过大;桩长小于首层厚度时,隔振效果随桩长增加而...     

螺纹桩和水泥搅拌组合桩地基处理数值模拟

基于蒙西华中铁路君山车站实际软土地基处理情况,运用FLAC 3D建立桩土二维有限元模型,比较分析螺纹桩和水泥搅拌桩组合桩在不同布置方式和不同桩间距工况下,地基土的竖向沉降、侧向位移以及地基土体的稳定安全系数。研究结果表明:组合桩在分开布置和交叉布置工况,随着桩间距的增加,地基土体竖向沉降量和水平向位移都增加,土体稳定安全系数随着桩间距的增加而减小,说明增大桩间距不利于土体稳定;在桩间距一定的情况下,桩体在分开布置工况下的竖向沉降量和水平向位移相比交叉布置工况有所减小,说明桩体分开布置有利于减小土体变形;当桩间距小于等于3倍桩径时,桩体分开布置的加固效果更明显,当桩间距大于4倍桩径时,桩体交叉布置的加固效果更明显。计算结果为软土地基处理提供了理论依据。     

高铁复合结构路基荷载传递及沉降数值模拟

研究目的:高速列车运营荷载作用将导致复合结构路基产生沉降。由于高铁对路基沉降要求高,复合结构路基的荷载传递和沉降变形规律值得工程界关注。为研究高铁复合结构路基荷载传递以及沉降变形规律的影响因素,本文建立高速铁路复合结构软土路基三维有限元分析模型,将高速铁路列车运行荷载简化为均布荷载作用于轨道板以下的路堤顶面,分析桩长、桩间土模量和下卧层模量对桩身轴力分布、桩土应力比以及路基沉降的影响规律。研究结论:(1)桩身轴力随桩长增加而增大,路基沉降则明显减小;在不同桩长下,桩土应力比沿桩身距离路基中心水平方向位置的变化均表现为先增大再减小的趋势,10 m、12.5 m、15 m和20 m桩长下桩土应力比稳定值分别为6.8、10、13和17;(2)桩身轴力随桩间土模量增大而减小;在不同桩间土模量下,桩土应力比随桩身距路基中心水平位置的偏移先稳定后增大再减小,10 MPa、30 MPa和50 MPa桩间土模量下桩土应力比分别为30、12和7;(3)下卧层模量增大使桩端摩阻力增大,桩身中性点位置向下偏移;桩土应力比随水平位置偏移的变化规律同样是先增大后减小,下卧层模量增大能使桩的沉降明显减小,但对路基总沉降影响不大;(4)该研究结论可为高铁复合结构路基及类似工程设计和施工提供理论参考。     

不同垫层结构形式复合地基的数值分析

复合地基的受力变形特性与垫层结构形式密切相关.采用ABAQUS软件,针对加筋碎石、水泥土垫层和混凝土板3种垫层结构形式和4种桩间距进行弹塑性数值分析.分析表明,混凝土板的桩顶附加应力较大,加筋碎石的沉降较大;3种垫层桩底平面沉降占总沉降的主要部分,沉降基本一致.桩间距s>2.0 m,碎石垫层的应力增长率显著减小,沉降显著增大;s>2.3 m,水泥土垫层和混凝土板应力增长率显著减小,沉降显著增大.计算结果可供设计复合地基垫层结构形式时研究参考.     

大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响试验研究

依托鲁南高铁曲阜东站并轨段路基工程,开展预应力管桩群桩成桩现场试验,研究大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响。结果表明:大面积静压群桩过程中,土体横向水平位移与地表隆起位移随成桩排数的增多而逐渐增大;位移发展经历快速、慢速及逐步稳定3个阶段;横向水平位移沿深度总体上呈减小趋势,其分布与土层性质有关;地表隆起位移随距试桩区水平距离的增大呈指数型衰减;该试验条件下,先成桩的微型桩对后压入的管桩挤土效应具有隔离作用,引孔深度15和20 m对横向水平位移及地表隆起位移的防控效果显著;压桩完成时,地表横向、竖向位移的影响范围分别约为88倍和30倍桩径;单排压桩新增位移量随压桩排数的增加呈先增后减趋势,表明前排压桩引发的挤土变形影响比后排压桩更大。     

基于等效周长法研究隧道衬砌水压力荷载及内力

为研究方形隧道断面衬砌水压力及内力,利用等效周长替代法,将方形隧道断面转变成圆形隧道断面,并运用轴对称解析法与有限差分FLAC3D分别计算在不同衬砌渗透系数、不同注浆半径和不同衬砌厚度情况下,隧道衬砌水压力、渗透量、内力、偏心距以及安全系数。结果表明:轴对称解析法的渗透量和水压力与有限差分数值计算法的很接近;在不透水情况下,水压力不进行折减;通过控制排水、减小衬砌渗透系数、适当增大围岩注浆或适当增大衬砌厚度可以调节衬砌水压力、偏心距与安全系数;衬砌厚度对边角处安全系数影响大;以设计水荷载为正算,施工监测水压力为反算,在施工过程中,检验并修正水荷载。     

水泥土夯扩挤密桩对湿陷性黄土层水平应力的影响

以铁路站房区湿陷性黄土地基为研究对象，采用水泥土夯扩挤密桩进行预加固，结合处理前后室内试验和原位测试结果，研究桩长、桩间距对水泥土挤密桩处理效果的影响，揭示了处理前后加固深度内桩间土层水平应力和超固结比变化规律。结果表明：桩间距显著影响桩间土挤密效果，桩长的影响较小，当桩间距从1.2 m减小为1.0 m时桩周塑性区挤密效果显著增强，采用水泥土夯扩挤密桩处理湿陷性黄土地基时建议桩间距不大于1.0 m；锥尖阻力、侧壁阻力、水平应力比和超固结比随深度的增大呈现出先增大后减小的变化规律，埋深0～12 m范围内水平应力比在2～4变化，超固结比OCR在4～12变化，说明水泥土夯扩挤密桩显著增大了土层水平应力和强度，但深度大于12 m时水泥土夯扩挤密桩的处理效果减弱。研究结果从土层水平应力角度揭示了水泥土夯扩挤密桩的加固机理，可为湿陷性黄土地区水泥土夯扩挤密桩的工程应用提供技术支持。     

潮汕车站桩-网复合地基管桩承载性状数值分析

基于潮汕车站站场超大面积深厚软土地基处理情况,建立了不同桩间距、桩帽及填土高度情况下的桩-网复合地基数值模型,对管桩的承载性状进行了研究.结果表明:桩身轴力及摩阻力受填土高度的影响较大,且在桩端处最为明显;相同填土高度下,桩身轴力与摩阻力随桩间距的增加而变大;在一定深度范围内,桩帽的设置会对桩身轴力及摩阻力产生影响.     

膨胀土与结构物接触面的力学特性试验研究

桩周土的性质是影响桩侧摩阻力最直接的决定因素。膨胀土具有吸水软化的特性,膨胀土中桩侧摩阻力的发挥受膨胀土性质的影响很大。通过改进的直剪仪,对12种不同含水量、不同干密度的膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验,研究膨胀土性质对接触面特性的影响。结果表明:膨胀土与混凝土块接触面的剪切曲线均呈加工软化型,其峰值剪应力、残余剪应力符合Mohr-Coulomb准则,因此可将膨胀土与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线;接触面切向刚度系数不随垂直压力而变化,但与膨胀土的性质有关,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;接触面的强度指标也随干密度的增加而增大,随含水量的增加而降低。     

沿海地铁车站深基坑支护体效能数值分析

以福州机场快线某车站深基坑工程为背景,采用三维有限元数值模拟方法,分析地下连续墙成槽开挖过程槽壁应力、土体位移变化及地连墙和围护桩两种支护方式下结构变形与支撑内力变化特征,并得出支护结构效能变化规律。研究结果表明：槽壁侧向变形随开挖深度增加而增大,槽壁最大横向变形均发生在同一位置;泥浆比重对槽壁横向变形及地表沉降影响显著,地表最大沉降随泥浆重度增加呈线性减小;采取地下连续墙支护,基坑底隆起量及围护结构水平变形均小于旋喷桩支护,地下连续墙支护效果略好于旋喷桩;增加支撑数能有效减小围护结构水平变形与支护结构内力。     

机场高填方红黏土地基GC-CFG组合桩处理试验研究

针对在厚层红黏土区域进行高填方机场建设,单一桩型复合地基不能满足工后沉降与稳定性的问题,基于贵阳机场三期扩建项目试验段,采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合碎石桩(GC桩)法对红黏土地基加固处理。通过重型动力触探、静力触探、标准贯入、静载等现场试验对地基处理的效果进行分析,并监测得到在加荷过程中复合地基桩-土应力比,以及填筑过程中桩土压力、孔隙水压力的变化和地基沉降规律。研究结果表明：1)高填方红黏土地基经过GC-CFG组合桩处理后,承载力约提升2.46倍;2)桩间距为1.0,1.2和1.4 m的复合地基能有效提高红黏土的全深度内标贯击数,最大分别提高59.3%,69.5%和74.2%,优化设计方案的桩间距选为1.4 m;3)复合地基载荷试验中CFG桩、碎石桩与桩间土的应力随着荷载的增大和置换率的提高而增大,桩体刚度越大,应力增加速率越快;加载过程中CFG和碎石桩的桩土应力分别稳定在5.0和2.0左右,相对于载荷试验的结果偏小;4)地基孔隙水压力在道基填筑预压过程中快速消散,沉降和变形速率逐渐收敛,桩间距1.4 m的GC-CFG组合桩能有效减小深厚红黏土地基的工后沉降。研究结果可为高填...     

机车用折板式通风除尘器性能的数值研究

采用计算流体动力学(CFD)方法对机车用折板式除尘器内的气固两相流动进行数值模拟,分析不同板间距、进气速度、颗粒直径对除尘效率和压力损失的影响。模拟结果表明:除尘效率随板间距的增大而降低,对于直径6μm的小颗粒,除尘效率随进气速度的增大而升高,而对于直径大于30μm的颗粒,除尘效率随进气速度的增大而降低,除尘效率随颗粒直径的增大先升高后降低且对直径为60μm的颗粒去除效果最佳;压力损失随板间距的增大而降低,随进气速度的增大而升高,随颗粒直径的增大变化较小;在挡尘钩上端存在回流区,使压力损失升高,增加板间距可减小回流区降低压力损失;在相同工况下对比3种不同结构的除尘器发现,折板式除尘器的总体性能要优于GL式和V-V式除尘器。