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。     

株洲二线船闸深基坑双排桩结构的受力特性

对株洲航电枢纽二线船闸高挡土环境中的双排桩结构变形及内力特征,采用数值计算和工程观测相结合的方法,分析不同桩径、不同开挖深度时结构的变形及受力形态。结果表明:双排桩排距取3倍桩径时,不同开挖深度的前排桩最大位移值呈现二次抛物线形态;前排桩内力呈现单锚板桩的受力特征,后排桩内力呈现悬臂板桩的受力特征;通过设置卸荷板、采用抗剪强度大的材料回填可有效控制结构变形及内力。     

基于离心模型试验的悬臂式排桩力学特性

为研究悬臂式支护结构在基坑开挖过程中的力学特征,结合某大型二线船闸深基坑工程,通过采用离心模型试验分析排桩在基坑开挖过程中的位移和土压力的变化规律,并借助数值模拟的方法进行验证及分析开挖过程中桩身的弯矩及剪力的分布及变化情况。结果表明:桩基挡土侧土压力在固结时期接近静止土压力状态,二级基坑开挖时接近主动土压力理论值,并且在基坑开挖过程中,土压力逐渐减小;受基坑开挖的影响,基坑侧土体因支护桩挤压而发生破坏,土压力重新分布,且相同深度处被动区土压力大于主动区土压力;桩身弯矩因土压力差的影响而呈"C"形分布,剪力呈"S"形分布,最大弯矩及剪力突变位置都随基坑开挖而向桩身下移。     

透空式双排圆筒防波堤消波性能数值模拟研究

双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%～50%。     

桩基重力式支护结构的不同计算模型

桩基重力式支护结构由重力式胸墙和双排桩组成,是一种半刚性半柔性支护结构。对该结构的设计,相关单位根据规范采用平面钢架弹性支点法计算下部双排桩,同时将上部胸墙简化为悬臂梁进行计算,但由于胸墙为刚性体,受力特征及对双排桩的约束与悬臂梁不同。为了系统研究该结构在不同计算模型中的变形及内力分布特征,对比规范设计和实体模型的计算结果。结果表明:参照相关规范设计时,上部胸墙产生线性位移,后排桩的弯矩及剪力都大于前排桩;而在实体计算模型中,上部胸墙发生平动位移模式,由于基坑开挖受到主要的土压力差作用,前排桩产生的弯矩和剪力都大于后排桩。     

地铁软土基坑开挖支护体系变形规律研究

为研究广东省软土地区地铁站深大软土基坑开挖时支撑体系随开挖深度的变形规律,本文对广东佛山东乐路站地铁基坑开挖支撑体系水平变形值做了现场变形监测分析,分析表明:地铁基坑随开挖深度的增加,地下支护体系水平位移不断增大,且水平位移最大值也在随开挖深度改变而改变,一般最大水平位移发生于最大开挖深度的4/5处。这为佛山软土地区基坑开挖及设计,施工等工程建设能够提供一定的参考价值。     

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.     

双排钢板桩围堰变形特性研究

针对上海地区河道工程中常见的双排钢板桩围堰结构,通过建立Plaxis有限元模型,研究围堰宽高比、钢板桩插入比、钢板桩型号、拉杆布置等对围堰变形特征的影响。结果表明:增大围堰宽高比在一定范围内能够减小钢板桩的水平位移,并针对不同挡水高度给出宽高比的建议取值;在4 m挡水高度情况下,钢板桩插入比设置为1. 1～1. 5较为合理;对于一般挡水高度,围堰可以只布置1根拉杆,且拉杆存在最优位置以保证围堰体系的整体变形协调。研究结果可为双排钢板桩围堰的设计提供参考依据。     

低桩承台驳岸在堆载作用下的水平位移变形规律

低桩承台驳岸结构是由挡土墙、承台、桩基3种结构组合而成,且承台底面位于地面以下的一种驳岸结构形式。分别采用竖向弹性地基梁法与有限元计算方法对该结构进行建模计算,验证两种计算方法的正确性。在此基础上,从堆载参数(堆载距离、堆载宽度、堆载大小)和桩基参数(桩长、桩径、桩间距)两个方面,研究在复杂堆载作用下,低桩承台驳岸结构水平位移变形规律。结果表明:堆载距离驳岸前沿线4倍挡土高度内,其对驳岸结构水平位移有影响,而桩长对水平位移影响较小。成果可为类似工程提供借鉴。     

基坑开挖对临近桥梁桩基的影响分析

基坑开挖造成的土体水平位移会导致临近桩基的挠曲变形,这种因周边土体位移而发生变形的桩基通常被称为被动桩。本文依托某明挖隧道下穿BRT桥的工程案例,采用有限元方法分析了基坑开挖对临近被动桩的影响,并探讨了被动桩的保护措施。研究表明,当被动桩紧邻基坑支护结构时,被动桩的变形略小于支护桩,应对被动桩采取保护措施,如增加支护刚度、坑内加固、坑外加固或隔离桩等。     

软土地基围堤外侧桩基础施工时机*

在软土地基上修筑港口工程时,外侧栈桥桩基础的施工时机和工程安全直接受到围堤填筑加载过程的制约和影响。依托某一级渔港工程,通过围堤加载过程中软土地基侧向变形分析及深层水平位移跟踪监测数据的多元回归拟合,分析预测了地基水平位移随围堤加载过程的变化规律和发展趋势,在此基础上通过ANSYS三维建模分析围堤加载过程中灌注桩的内力及变形,最终确定了外侧灌注桩基础的施工时机。研究表明：该软土地基在加载过程中的侧向变形符合指数函数变化规律;围堤加载而导致软土地基产生的侧向变形对外侧灌注桩位移的影响作用比对其自身内力影响要大;当地基土体上部产生最大水平位移150 mm时,灌注桩混凝土的屈服应力安全度仍较大,据此可提出外侧栈桥灌注桩基础的施工时机,该方法可供类似工程设计与施工借鉴。     

船闸深基坑开挖对桥桩边坡应力的影响

为研究某船闸基坑开挖对桥梁桩基边坡应力的影响,进行了土工离心模型试验,分析得到了基坑开挖越深桩两侧土压力的差值越大、桩顶水平位移也随之增大的结果。采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,计算结果表明:基坑开挖过程桥桩朝基坑方向产生水平位移,右侧桩身受拉越来越明显,桩身应力及弯矩数值也越来越大,最大拉应力值达到了3. 61 MPa,大于桩体混凝土抗拉强度标准值。采取了开挖桩体右侧的上部土体反压在坡脚并结合排桩支护的加固措施,取得了良好的加固效果。     

超长PHC管桩嵌固深度研究

高桩码头结构计算时可以先把基桩在某深度处固定进行上部结构计算,再把计算的桩顶内力作为荷载施加到桩上进行桩-土相互作用分析。理论上讲,以简化前后的桩顶水平位移相等为条件确定嵌固点位置最为合理,但实际中难以实现。结合现场试桩资料,深入分析了超长桩在水平荷载作用下的嵌固特性,提出了嵌固深度随荷载变化的经验计算公式,实例计算结果表明效果良好。     

冠梁对弧形悬臂式排桩围护结构变形的影响

针对不同工况条件下冠梁对悬臂式排桩围护结构变形的影响,采用数值分析和现场监测相结合的手段进行分析。结果表明:冠梁对悬臂式排桩围护结构变形的约束效果显著;随着基坑开挖深度增加,冠梁的约束作用显著增大,开挖到一定深度时必须通过设置冠梁来控制围护结构变形;增加冠梁约束后,围护结构变形对基坑形状变化较敏感,在弧形基坑中冠梁的约束作用更加显著。     

高桩墩台结构冰力试验研究

基于某工程冰力物理模型试验,对高桩墩台结构群桩冰力进行分析。结果表明,桩之间的冰力折减、前桩对后桩冰力的掩蔽、冰在各桩前非同时破坏的情况是客观存在的,计算结构冰力时应考虑折减。边缘两侧桩冰力折减较小,中间桩冰力折减较大;随着桩间距减小,冰力呈下降趋势;随冰功角的增加,首迎冰桩的冰力折减水平开始下降,后排桩的掩蔽效应逐渐削弱,本次试验冰的非同时破坏系数为0. 5左右。群桩冰力的折减需要考虑因素较多,是一个复杂的课题,建议在设计时进行模型试验。     

地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

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。     

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。