桩—土共同作用下大直径薄壁管桩的竖向受力性能数值模拟

以桩—土耦合作用理论为基础,运用ABAQUS有限元软件建立管桩在竖向荷载作用下的模型,通过分析管桩的内摩阻力、外摩阻力及荷载—沉降结果,得到管桩在竖向荷载作用下的受力、变形机理,结果表明:二维有限元模型代替三维模型进行管桩—土共同作用下的受力性状分析结果合理;大直径管桩内桩径摩阻力的分布不同于外桩径摩阻力,其受力的分布随桩身的深度而变化,受力主要集中在端部,范围为桩端以上2~3倍桩直径范围以内,其受力图形呈喇叭型,且其作用的发挥相比于外摩阻力晚,为研究管桩的受力及破坏机理提供理论参考,具有一定的工程指导意义。     

基于桩-土共同作用的承台传力机理数值分析

承台是桥梁基础中承上启下的关键部位,是桥梁上部荷载向下传递的关键构件。研究桩-土共同作用下承台的传力机理,能够更加准确的了解真实状态下承台的传力路径,以指导工程设计,具有十分重要的工程应用价值。本文根据对桥梁承台结构的三维静力有限元数值分析,主要研究了基于桩-土共同作用的六桩钢筋混凝土承台的破坏模式和传力机理。结果表明:钢筋混凝土承台的破坏模式为冲切破坏;其传力机理符合空间桁架模型。     

考虑流凌效应的大跨径梁桥最大悬臂施工状态作用响应分析

内蒙古包树黄河特大桥工程在黄河凌汛期恰好处于最大悬臂施工阶段,为保证其安全度汛,对此种不利工况进行作用响应分析及安全性验算.采用计算土弹簧刚度来模拟桩-土摩阻效应,并采用Maxwell模型以模拟墩顶新型粘滞阻尼器的墩梁位移效应,建立了该桥最大悬臂施工阶段数值仿真模型.在流凌期间实测流冰荷载、洪水荷载及风载等作用组合下,计算分析了该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁的线形变化和受力特性.结果表明,流冰荷载单独作用对该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁线形和内力影响有限,同时在各荷载工况下桥墩及主梁线形和内力均满足桥梁监控要求.     

考虑多土层桩-土耦合作用基桩屈曲稳定分析

为研究多土层桩-土耦合作用下的陡坡桩屈曲稳定规律,分析了m法、p-y双曲线法的地基土水平抗力计算公式,基于能量法推导了陡坡桩屈曲临界荷载的理论解,并以一陡坡段基桩实际工程为例,建立有限元数值模型进行对比验证分析。结果表明：考虑多土层桩-土耦合效应时,p-y双曲线法计算得到的屈曲临界荷载更为准确,墩柱段、嵌固段长度均对m法计算的屈曲临界荷载准确性具有较大影响,当嵌固段长度较大、墩柱段长度较小时,基于m法计算的临界荷载存在较大偏差。     

硬壳层对管桩复合地基桩-土应力比的影响

为研究就地固化硬壳层对预应力管桩复合地基桩-土应力比的影响，以绍兴钱滨线泥浆池路段为背景，开展现场试验和数值模拟分析，研究路堤荷载作用下预应力管桩复合地基的受力和变形；从桩-土应力比的角度，着重探讨硬壳层对桩基复合地基承载性能的影响规律；分析路堤高度与桩帽净间距之比、桩帽宽度与桩帽净间距之比等设计参数对桩-土应力比发展的影响机制.研究结果表明：硬壳层的存在能够有效提高桩基复合地基的承载特性；在本文试验条件下，就地固化硬壳层的预应力管桩复合地基最大水平位移发生在地表以下5～6 m处，区别于传统桩基复合地基的土体水平位移沿深度逐渐降低的规律；桩-土应力比在23～37，高于传统桩基复合地基.     

不同垫层下管桩复合地基现场对比试验研究

为比较管桩+钢筋混凝土板复合地基、管桩+桩帽+土工格室复合地基、管桩+桩帽+土工格栅复合地基的受力和沉降控制效果,开展了3种复合地基处理深厚软土路基的现场试验,分析研究了不同垫层条件下管桩复合地基受力和变形规律,结果表明:路堤荷载作用下,桩顶和桩间土应力由路基中心向路肩、坡脚处逐渐减少,土工格栅垫层时桩土应力比为2.47~5.42,土工格室垫层加固桩土应力比为2.30~6.25;钢筋混凝土板垫层时桩土应力比为8.05~14.81;随着路基填土荷载的增大,土工格栅、土工格室拉力逐渐增大,路肩位置拉力最大,相同荷载作用下土工格室所受拉力大于土工格栅;3种复合地基加固措施中管桩+钢筋混凝土板对路基沉降的加固效果最好,稳定后地基面沉降分别为土工格栅和土工格室桩网复合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.      

路堤荷载下桩承式加筋路堤数值模拟研究

目前,桩承式加筋路堤在工程中得到广泛应用。为了更深入了解桩承式加筋路堤作用机理,将单桩等效处理范围简化为正方体,采用FLAC3D数值模拟软件建立有限差分模型,对路堤荷载下桩承式加筋路堤桩顶及桩间土压力与沉降进行分析,最后,分析了不同桩长对桩顶平面应力与变形的影响。     

交通荷载作用下检查井与土相互作用研究

长期以来城市道路检查井及其周边路面产生的沉陷、井周路面破损等病害,严重影响道路的平整性,进而影响行车的舒适性、安全性和交通流畅性。交通车辆荷载是车行道上检查井所受的主要活荷载,通过对交通荷载作用下检查井井壁侧向土压力、基础底面基底土压力等参数进行长期监测与现场车辆荷载试验分析,以探求井与土相互作用的传力机理,可为优化检查井设计、施工和养护提供依据。     

地面振动荷载作用下隧道支护结构动力分析

锦赤铁路鹰窝山隧道下穿重载运煤公路,由于公路损毁严重,需要压实重修。下穿公路段埋深较小,需要考虑隧道施工阶段地面压路机动荷载作用下支护结构的动力响应。通过分析单轮振动压路机的压实机理,确定了压路机作用于压实层的振动荷载。建立数值模型,分析了不同埋深条件下隧道支护各特征点的内力特征。分析结果表明:在隧道埋深较小时,振动荷载对拱顶弯矩的影响占据主导作用;随着隧道埋深的增加,振动荷载的作用减弱,围岩压力的作用逐渐增强。对于单线铁路隧道,当隧道埋深小于8m时,必须考虑振动荷载的影响。     

加筋格宾挡墙动力特性分析及设计要点

通过室内拉拔试验研究了格宾网筋土作用特性,利用振动台试验研究了加筋格宾挡墙的动力特性,分析了它在地震荷载下的破坏现象及其动土压力分布规律,并找出其在地震荷载下的最不利部位,提出了加强措施;利用Geo-Studio软件建立人工耦合有限元数值模拟模型,对比分析了振动台试验及相同尺寸的有限元数值模拟模型,研究加筋格宾挡墙的动...     

Experiments of Multi-element Composite Foundation with Steel Pipe Pile and Gravel Pile

A set of self-developed apparatus for foundation physical model were utilized to conduct model tests of the multi-element composite foundation with a steel pipe pile and several gravel piles. Some load-bearing characteristics of the multi-element composite foundation, including the curves of foundation settlement, stresses of piles, pile-soil stress ratio, and load-sharing ratio of piles and soil, were obtained to study its working performances in silty sand soil. The experimental results revealed that the multi-element composite foundation with steel pipe pile and gravel pile contributed more than the gravel pile composite foundation in improving the bearing capacity of the silty fine sand.     

单桩载荷试验的数值模拟

基于有限差分方法并结合工程实际资料,建立单桩加载试验的数值模型,将计算结果与工程试验结果进行对比,验证了数值模型,并对模型的参数进行了标定,在此基础上研究单桩加载试验的过程,研究结果表明桩径对于单桩承载力试验有着很大的影响,同时论证了桩土相互作用下的位移特性以及桩土作用机理.     

大直径变截面桩竖向承载力及沉降算法研究

大直径变截面桩荷载传递机理复杂,传统桩基理论已不能恰当分析其工作机理和受力性能。针对此类问题,从大直径变截面桩的实际受力状态出发,通过分析桩体所受摩阻力和端承力的发挥情况划分桩体不同受力状态,在考虑一定安全储备的基础上选取其中一个临界状态进行研究,根据桩一土变形协调条件提出大直径变截面桩竖向承载力及沉降量的计算方法,并用该方法对苏通大桥变截面桩基础进行竖向承载力及沉降量计算,结果与通过试验得到的设计值十分接近,表明该方法比现行规范算法更准确。     

柔性基础下碎石桩复合地基力学特性分析

通过有限元分析方法,对柔性基础下碎石桩复合地基的力学特性进行了数值模拟,得到了柔性基础下碎石桩复合地基的桩、土附加应力分布特征,荷载水平与桩顶应力和桩体承载率的关系,桩土模量比与桩顶应力和桩体承载率的关系,桩土应力比与荷载和置换率的关系等力学特性的一些基本规律,为工程设计提供参考.     

长短桩复合地基桩土荷载分担比研究

对长短桩复合地基在竖向荷载作用下的力学性状进行了研究,揭示了长短桩复合地基在不同桩土刚度比条件下桩土相互作用、荷载分担比、桩土应力比及荷载传递方面的变化规律。试验结果表明,此类复合地基能使刚性桩、柔性桩以及土体协调变形,合理发挥它们各自的承载能力,为今后的设计和推广应用提供了依据。     

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

超长桩单桩荷载传递刚度法函数解分析

荷载传递是超长桩工作特性的重要内容.建立并拟合分析桩土传递的函数模型,分析了桩侧土剪切模量、桩身混凝土模量、长径比、桩长和桩径等不同参数对超长桩承载性能的影响,运用有限元分析软件通过计算实例分别分析了桩长、桩径、土体粘聚力c值、桩侧土体刚度、桩端土体刚度对桩基承载性能的影响程度.     

冻土桩基热弹塑性——蠕变有限元分析

根据桩土共同作用的工作特性,引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型与混凝土桩联系起来,建立冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能.     

推力桩非线性传力机理和计算模型的探讨

本文在分析推力桩非线性传力机理的基础上,提出了用微分方程式表达的计算推力桩非线性过程的系列化模型,并通过实例计算,说明能得到颇为满意的结果。     

桥梁工程中刚性承台下桩的工作特性研究

将杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合,形成一桩基沉降分析计算的混合法.采用近似解析解中RandolphandWroth'Model和双曲线模型相结合,模拟桩身与桩周介质边界上剪切滑移.桩间相互作用,在采用弹性理论Mindlin方程解答计算,并考虑了桩间"加筋与遮帘"作用.分析了刚性承台下群桩桩数、桩长、桩间距和桩土模量比等群桩工作特性的影响.