串珠状溶洞地区高速公路桥梁桩基沉降量安全性分析

在桥梁工程位于岩溶地区时,溶洞会降低桩端承载力,加剧桩基沉降,一旦桩基因沉降而发生失稳甚至失效,可能引起桥梁开裂或破坏,威胁公路运输安全.为合理设计桩基参数,保障岩溶区高速公路桥梁桩基的安全,文中结合某工程案例,建立串珠状溶洞-桩基-岩土一体化有限元模型,得到3个桩基在不同桩基长度、直径及弹性模量下桩基沉降量的变化规律...     

岩溶区桩基极限承载力有限元上限分析

根据上限有限元的基本原理,依托Matlab平台编制了有限元上限分析程序,将修正的Hoek-Brown屈服准则嵌入有限元计算程序中;引入参数k来表征溶洞存在对桩基极限承载能力的削减程度,探讨了土体自重、嵌岩深度、溶洞半径、桩与溶洞水平和垂直距离对桩基上限承载力的影响。结果表明:参数k随着土体自重、嵌岩深度、溶洞半径的增加而逐渐降低,随着溶洞与桩端水平距离、溶洞与桩端竖直距离的增大而非线性增大;从溶洞各参数对极限破坏模式的影响展开讨论,极限破坏模式主要有:溶洞顶板的冲切破坏,溶洞侧壁发生破坏,溶洞顶板冲切和侧壁的联合破坏,岩体的整体剪切破坏。最后,通过与无溶洞条件下桩端极限承载力对比,验证了该文所提方法的正确性。     

复杂荷载下斜坡桩基承载力数值模拟研究

针对斜坡桩基受陡坡作用影响桩基前后土体不对称,侧摩阻力有所不同,容易产生安全隐患问题,对复杂荷载下斜坡桩基承载力进行数值模拟研究。在复杂荷载作用下获取水平受荷桩的挠度微分方程,采用有限单元法确定桩周土抗力及与其对应的桩身位移关系;建立数值分析模型,对桩基模型实施网格划分,计算出桩体和土体的各项参数,分析不同坡度、邻坡距和桩长条件下桩基极限承载力的变化规律和影响因素,利用数值模型确定极限上拔承载力。结果表明:在复杂荷载下,获得不同位置桩身弯矩和土体模量对桩身弯矩的改变,可通过改善土的模量提高桩的水平承载力。     

含溶洞地基变截面桩承载机理与设计方法研究

通过分析含溶洞地基中变截面桩基荷载传递机理,认为变截面处承载力的取值是桩基设计中的关键问题。基于有限差分法分别建立不同岩石的单轴抗压及中部端承面模型,引入实际工程中的岩石参数开展对比计算分析,分析结果表明,桩基中部端承面极限承载力高于单轴抗压强度,可以沿用规范中的桩端岩石承载力计算公式确定。最后,对桥梁规范中嵌岩桩极限承载力计算公式进行修正,结合张花(张家界—花垣)高速公路某标段工程地质资料对常规桩基和变截面桩的极限承载力进行对比计算,由计算结果可知,当桩基下伏持力岩层性状不良时,变截面桩可以有效提高单桩承载力。     

深厚卵石层后压浆灌注桩承载性能研究

为研究深厚卵石层后压浆灌注桩的承载性能,以湖北观音寺长江大桥为背景,通过现场自平衡静载试验进行后压浆灌注桩承载性能研究。采用分布式后压浆技术,通过试桩现场试验获取压浆前、后深厚卵石层桩土接触界面桩侧摩阻力τ～桩土相对位移s、桩端阻力q_u～桩端位移s_u关系曲线,揭示后压浆对桩土接触界面剪切力学特性的影响,通过压浆前、后的桩侧、桩端初始刚度变化揭示压浆效应对深厚卵石层桩基承载能力增强的作用机理。结果表明：卵石层灌注桩采用分布式后压浆可以有效提高桩基的极限承载力,减小桩顶沉降;压浆后灌注桩桩侧摩阻力、桩端承载力得到提高,桩侧、桩端初始刚度得到增强,承载性能明显改善;现场实测桩基各承载性能指标约为理论值的1.1倍;压浆后桩基各承载性能指标为压浆前的1.8～2.0倍。     

淤土地基灌注桩水平承载特性试验及数值计算

针对淤土地基灌注桩水平荷载作用下桩体受力特性,通过现场水平承载力破坏性试验,对不同桩长、桩径和桩基上部土体的两个试验区进行对比研究,由现场实测得到的桩体桩身轴力与弯矩分布情况,得知桩径增加和桩基上部土体改善有助于提高水平承载力,但桩径的增加对水平承载力的提高效果更为显著;利用ABAQUS数值计算对水平承载特性进行研究,并与现场试验结果进行对比分析,对比表明:现场实测数据和数值模拟的拟合程度较好,说明有限元在桩基水平承载能力研究方面具有合理性,为进一步利用有限元研究桩体水平承载力提供了一定的理论基础.     

铁路岩溶地区多变量作用下的桩基承载特性分析

依托汉巴南铁路某桥梁桩基础工程,采用FLAC3D软件建立岩土-溶洞-桩基础三位一体的计算模型,分析岩溶地区桩基础在溶洞跨度、顶板厚度及溶洞形态多变量共同作用下的承载特性。结果表明：厚跨比不变时,顶板厚度的变化对桩基承载力的影响更为显著;长方体和圆柱体溶洞形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为1,而椭球体形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为2/3。通过顶板厚度对桩端承力影响曲线、顶板厚度对桩侧摩阻力影响曲线进行拟合,得到修正后的影响因子,进而对桩基经验公式进行修正,由修正后的经验公式所计算出的桩基极限承载力更贴合岩溶地区的实际情况。     

溶洞对嵌岩桩承载特性的影响分析

岩溶发育地质中的嵌岩桩,由于溶洞的存在,其受力机理与承载特性非常复杂。利用ABAQUS有限元分析软件,分析研究岩溶发育地质中溶洞对嵌岩桩的承载特性的影响,设计了四种不同的数值模拟分析对比方案,得出了岩溶地质中嵌岩桩的不同承载特性及桩侧摩阻力和桩端阻力的规律性结果,能使桩基设计达到优化的目的。     

基于离散单元法的下伏溶洞上方桩基承载力研究

为研究下伏溶洞对其上方桩基承载力的影响，以广州市白云机场北某道路工程为依托，采用PFC^2D颗粒流软件，建立灰岩地层下桩基+溶洞离散元模型，研究下伏溶洞的径长、顶板厚度、溶洞形态与溶洞偏桩位移对其上方桩基承载力的影响。结果表明：1)在桩基下伏单溶洞的情况下，增加溶洞径长、洞高或洞宽均会降低桩基极限承载力；2)相较洞高，洞宽对桩基承载力的影响更加显著；3)增大溶洞顶板厚度会提高桩基极限承载力；4)当偏桩位移超过6倍桩径时，基本可忽略其对桩基承载力的影响。该研究结果可供类似工程设计参考。     

岩溶陡坡地区公路桥梁桩基极限承载力研究

岩溶和陡坡是影响桩基础极限承载力的关键因素。为研究在不良地质条件下桩基础极限承载力影响因素和防治措施,利用有限元软件建立了桩基础模型并依据相关规范验证了其有效性,针对5种不同坡度和4种岩溶顶板厚度进行了正交模拟试验,分析了不同工况下桩基承载力的变化和桩体承载形式。结果表明：溶洞会造成更大的沉降,地基沉降与岩溶顶板厚度呈反比,3倍桩径为岩溶地质对桩基的最大影响范围。大于45°的陡坡会造成更大的地基沉降进而减少桩基的极限承载力,应极力避免坡度45°以上的陡坡在实际工程中的使用。当无法避免时,应重点考虑其对桩基承载力的影响。溶洞和陡坡降低桩体极限承载力的方式主要表现为降低桩体侧摩效应,桩体承载形式由摩擦桩转变成端承桩。     

地震作用下桩基受力特性研究与分析

目前地震灾害也在世界各地频繁地发生,人类的生命财产遭受了很大的损失,桩基震害作为一种主要的结构震害形式已经引起了人们的重视,因此有必要对在地震作用下土层中桩基础的地震响应进行研究分析。采用有限元方法对地震作用下桩基响应进行研究分析,对桩基的抗震设计具有一定的参考意义。     

鞍山西站CFG桩板复合地基加固效果分析

依托哈大客运专线鞍山西站CFG桩板复合地基加固工程,采用有限元程序对桩板复合地基的应力、沉降等承载特性进行了分析,并结合实际沉降观测结果,推算出了地基最终沉降及工后沉降。计算和实测结果表明,加固后的地基沉降远小于天然地基沉降,沉降控制效果明显,工后沉降满足高速铁路无砟轨道要求。     

软土地基摩擦桩承载特性的有限元方法研究

利用有限元方法建立了软土地基中摩擦型桩基础桩土相互作用的轴对称模型,在考虑桩与土摩擦作用的基础上,分析了摩擦桩随桩长变化的承载力特性、摩擦桩桩侧摩阻随桩长的变化特征以及桩身沉降对桩周土体塑性变形的影响.在对软土地基摩擦桩的承载特性进行深入研究的基础上,提出了工程实际中摩擦桩设计合理桩长的概念,为工程师进行桩基方案设计提供了理论依据.     

水平荷载作用下斜桩群桩的有限元分析

采用三维有限元数值方法对斜桩群桩在水平荷载作用下的承载特性进行了研究,对比了相同布置形式的3×3直桩和斜桩群桩的各项响应差异.分析结果表明,在3倍桩径桩间距条件下,斜桩群桩中基本不存在与直桩群桩相类似的群桩效应.斜桩群桩由于较好地发挥了基桩的轴向承载特性,故而整体抵抗水平荷载的能力显著高于直桩群桩.     

船闸桩基底板有限元受力分析

在泵闸,船闸等大体积混凝土工程中,基础设计时经常使用桩基基础来承载上部荷载,桩基底板的受力分析往往对设计结论起到很大的指导作用。为了得到合理的底板受力结论,对某船闸的桩基进行数学模型简化,将桩基简化为弹簧模型,同时采用两种不同的有限元软件,分别建立三维模型,划分网格和计算结论进行对比。分析发现,两种软件的计算结果相近,误差较小,计算弯矩值较合理,可被设计采信。     

CFG桩布桩范围对路基水平位移影响数值分析

运用岩土工程有限元软件Plaxis 2D建立平面应变模型,对路基工程中应用的水泥粉煤灰碎石桩与加筋垫层联合处理的软土路基进行分析。通过改变布桩范围,分析复合地基水平坡脚外地表、坡脚下一定深度及软土路基横断面上的水平向变形特性,所得结论为工程设计提供理论依据。     

龙湖隧道工程双排钢板桩围堰结构研究

由于具有工程性能好,施工简便,可重复利用,适用性强等特点,钢板桩围堰在越来越多的工程中得到应用。在龙湖地区隧道工程中,综合考虑结构稳定性、防渗性能、沉拔桩难易程度等因素,设计两种钢板桩围堰方案,分别采用plaxis和slide有限元分析软件对两种方案进行结构变形及渗流计算,综合考虑施工条件,分析两种方案的优缺点及适用条件。     

桩基础布置方案对闸室应力位移影响分析

针对桩基础水闸不同桩基布置方案，建立三维有限元模型，分析桩基布置对闸室应力位移的影响。研究表明:把桩集中布置在闸墩底下对减小底板的应力，特别是减小两闸墩间的底板应力具有明显作用；当桩数相同时，桩的布置方式对闸室位移影响较小；对桩基础水闸的应力和位移进行计算时最好采用实际桩基与闸室结合整体模型，这样计算结果才能反映实际情况，但水闸结构尺寸较大、桩数量较多时可采用复合地基进行计算。     

接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用

该文介绍了接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用。建立ANSYS有限元模型,计算软土地基中摩擦桩在竖向荷载作用下的沉降。该模型土层定义为弹性,以面面接触对模拟桩土接触面,温度荷载模拟土层对桩的侧压力。计算得Q-S曲线与试桩实测资料对比,结果表明,用该方法进行基桩沉降计算是有效的。     

刚性桩加固软土路基设计方案探讨

采用有限元软件Plaxis建立了四个模型,通过对比模型计算结果,分析了土工格栅和桩帽对刚性桩加固软土路基中的作用,并与柔性桩加固软土路基的效果进行对比。结果表明:土工格栅对调节桩土应力比、均化沉降有一定作用;桩帽对提高桩土应力比、减小差异沉降的作用较明显;与柔性桩相比,刚性桩更能有效控制路堤总沉降和约束地基土体的侧向位移。