群桩水平承载特性数值模拟研究

针对目前群桩基础水平承载特性研究落后于工程应用的现状,采用数值分析的方法研究了软土地基管桩群桩基础在水平荷载作用下的承载特性。计算结果表明:群桩承受水平荷载时,承台前土体压缩变形范围明显小于承台后受拉变形范围;随着桩间距的增加,群桩侧向影响范围逐渐减小,而深度影响范围和桩顶位置处弯矩逐渐增大;相同水平荷载作用下前桩最大弯矩值明显大于后桩,前排桩桩身剪力零点位置高于后桩;当桩距达到6~8倍桩径时,群桩效应明显降低。     

铁路隧道不同跨度下水平旋喷桩承载特性分析

为探究水平旋喷桩在不同跨度铁路隧道下承载特性,依托南三龙铁路与赣龙复线联络线道岔进新考塘隧道影响段存在的7种不同隧道跨度断面,采用二维有限元方法,模拟7种不同跨度下水平旋喷桩预支护效果,分析水平旋喷桩结构变形、应力及塑性应变规律。计算结果表明:不同跨度下,旋喷桩变形和常规隧道衬砌变形类似,即拱顶沉降,拱肩、腰、脚等处体现不同程度收敛,各点变形随跨度增大而增长,当跨度大于16 m时,增长速率加快,拱肩及拱腰位置尤其明显;旋喷桩内力部分,当跨度较小时,拱顶内侧受拉,而拱腰处受压,当宽度增大,拱部拉应力区向拱腰处扩展,且拉应力极值增大,而拱腰与拱脚之间压应力迅速增大;随着隧道跨度不断增大,水平旋喷桩等效塑性应变不断增大,影响范围自拱顶到拱脚呈扩大趋势。     

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.     

引扩孔灌浆扩体预制桩竖向承载变形的简化计算

引扩孔灌浆扩体预制桩采用钻机预先成孔、压灌水泥砂浆或细石混凝土等厂拌胶凝材料后、植入预制桩的方法,极大扩展了预制桩工程适用范围,是一种新型而有效的桩基形式.然而,由于其工作机理涉及到预制桩-扩体材料-周围土不同材质的相互作用,采用已有桩土荷载分析方法无法全面阐述其承载机理.针对引扩孔灌浆扩体预制桩中预制桩-扩体材料-周...     

静动荷载下桩网结构路基土工格栅承载特性试验研究北大核心

以京沪高速铁路徐沪段路基为研究对象,通过室内大比例模型试验,研究了静动荷载作用下桩网结构路基土拱效应与土工格栅承载性能的变化规律,分析10万次动荷载作用后土工格栅的承载特性。结果表明:在路基填筑初期未形成稳态土拱前土工格栅应变增长较快,当形成稳态土拱后土工格栅应变增长趋于稳定,且桩帽边缘处土工格栅应变增长最快,土工格栅使得桩顶上方多承担了7.6%的荷载;10万次动荷载作用下,土拱效应依然有效,但是会产生一定程度的弱化,土工格栅减小了动荷载对土拱效应的削弱作用;相比静载动荷载作用下土工格栅应变增长迅速,最大增长了约19%;动荷载作用后土工格栅会产生拉力退化与软化现象。     

荷载作用下桩间相互作用系数计算分析

传统弹性解法对桩间相互作用系数的求解没有考虑主动桩加载因素对被动桩的影响。本文基于剪切位移法的基本荷载传递方程,引入理想弹塑性的桩土界面关系,将单桩加载过程分成弹性、弹塑性、塑性3个阶段分别考虑主动桩对被动桩的影响,特别考虑了弹塑性阶段主动桩弹性区和塑性区对被动桩的不同作用,提出了一种简化的考虑加载影响的桩间相互作用系数计算方法。最后通过与模型试验比较分析,验证了计算方法的正确性。     

螺纹桩竖向承载特性及承载机理研究

研究目的:螺纹桩是一种新型异型桩,具有高效、环保、经济的优点。但目前对螺纹桩承载机理尚无准确的认识,因此本文通过模型试验和数值模拟,对比分析螺纹桩和直桩竖向承载性状的不同,研究螺纹桩桩身轴力及桩侧摩阻力分布规律,分析桩顶荷载作用下桩身与桩周土体的变形规律,揭示螺纹桩竖向承载机理,并讨论螺纹结构参数对螺纹桩承载力的影响。研究结论:(1)竖向荷载作用下长径比为12的直桩和螺纹桩分别表现为摩擦端承桩和端承摩擦桩的承载特性;(2)螺纹桩极限承载力和桩身材料利用率都明显优于直桩;(3)螺纹结构参数中,螺距和螺纹宽度是影响螺纹桩承载力的主要因素,螺纹厚度对承载力影响很小;(4)螺纹桩桩侧承载力主要由桩周土体的剪切力提供,存在最优螺距使螺纹桩桩周土体抗剪强度发挥程度最大,极限承载力最大;(5)实际工程中,过大的螺纹宽度或过小的螺纹厚度会引起螺纹强度不足,并加大施工难度,因此,设计时要兼顾承载力、螺纹强度、施工难度及工程成本;(6)本研究成果可为螺纹桩地基或路基处理工程提供有用参考。     

循环荷载作用下超长桩动力特性研究

考虑桩基土体在动力作用下强度弱化的基础上,通过拟合数值模拟结果和试验结果,验证强度折减法在FLAC3D中实现的可能性。建立超长桩的动力数值模拟模型,从循环荷载的频率、荷载幅值、恒载部分、循环次数、桩土刚度比和桩长方面对超长桩的动力特性进行分析。研究结果表明:循环荷载频率越大,超长桩桩顶累积沉降越小;荷载幅值越大,对应的超长桩桩顶累积沉降越大;循环荷载的恒载部分对超长桩的动力沉降影响不大;桩顶沉降随循环荷载次数增加而逐渐增大,并随循环次数的增加逐渐趋于稳定;桩土刚度比越大,对应的超长桩桩顶累积沉降越大;桩长越长,对应的超长桩桩顶累积沉降越小。     

多向荷载作用下岩溶区嵌岩桩嵌岩深度计算方法

针对多向荷载作用下岩溶桩嵌岩深度研究的不足,基于Hoek-Brown破坏准则和静力平衡原理,研究水平力、弯矩和竖向承载力作用下岩溶区桩基溶洞顶板受力特性,推导出三向荷载共同作用下嵌岩桩嵌岩深度计算公式。通过与规范和工程实例对比分析,证实了方法的实用性。在此基础上探讨了基岩顶面水平力、弯矩、竖向承载力与嵌岩深度之间的关系,三者对嵌岩深度最大值和最小值均有影响。     

扭转荷载下嵌岩桩的扭转特性研究

基于桩土相互作用,对扭转荷载下桩与土体的扭转特性进行研究。采用分离变量法求解土的扭转平衡方程,得到桩侧扭转阻力的显式表达式。扭转阻力由2部分组成,一部分可由弹簧模拟,另一部分可由薄膜模拟。根据桩土交界面应力平衡和位移协调,确定扭转阻力表达式中的未知参数。通过对扭转阻力各组成部分的分析,得出以下结论:由Winkler弹簧提供的扭矩大于膜提供的扭矩。随着桩长细比增大,由Winkler弹簧提供的扭矩逐渐增大后保持不变,而由膜提供的扭矩逐渐减小后保持不变。随着桩土剪切模量比增大,2种扭矩均逐渐减小。     

刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明：刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。     

加筋土边坡稳定性分析水平条分简化计算方法

加筋土在填土边坡工程中得到了广泛应用,采用传统的垂直条分法计算边坡稳定系数,不能合理考虑水平筋材的作用效果,使计算结果偏于保守,而用水平条分法计算加筋土边坡的稳定性,具有较好的优越性。首先分析水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立类似垂直条分瑞典法和简布法的水平条分条间力的假设条件,推导在2种假设条件下,能适用于水平加筋和立体加筋土边坡稳定性安全系数的计算公式。通过算例对比分析,证明本文方法的可行性,并分析立体加筋不同竖筋高度和竖筋间距对边坡稳定性安全系数的影响,为立体加筋技术在边坡工程中的推广和应用提供参考。     

渗水作用下膨胀土中单桩承载变形特性研究

目前膨胀土中桩基设计仍基于非膨胀土力学的设计原则。基于FLAC3D采用热-力耦合方法实现吸热膨胀来模拟膨胀土的吸湿膨胀,并重点阐述温度场模拟湿度场的关键参数取值方法。建立膨胀土中单桩三维实体模型,得出渗水作用下膨胀土中单桩的荷载变形特性、桩侧摩阻发挥特征,并分析了桩长、桩径、膨胀系数等对单桩承载特性的影响规律。研究结论:非扩底桩最小桩长宜大于2倍膨胀影响深度;细长桩比短粗桩更能有效降低膨胀土中桩顶的位移。该方法可获得渗水作用下任一时刻的桩身受力变形特性,为研究膨胀土中桩基受荷性能提供一种可行的变通手段。     

台阶式L形托梁桩板结构计算

以穿越岩溶发育地区的南宁—玉林高速铁路为背景,利用ABAQUS有限元软件研究台阶式L形托梁桩板结构整体的稳定性、变形、受力情况,并对结构配筋进行分析.研究结果表明:承载板受荷后最大挠度值为2.09 mm,满足规范挠度限值要求.承载板与桩基连接处有应力集中现象;托梁跨中底面、承载板与桩基接触位置的板顶面为混凝土开裂易发生...     

变截面桩的水平荷载模型试验研究

通过模型试验分析了水平荷载作用下桩在不同变截面位置处桩的工作机理.根据水平荷载—位移曲线、桩身入土深度—拉压应变、水平荷载—拉压应变、水平荷载—桩顶转角的测试结果,分析了变截面桩的水平承载性能,并进一步分析了变截面不同位置变化对水平承载特性的影响.结果表明,变截面桩为弹性桩,桩身截面位置的合理布设对于桩体材料节省和抵抗水平位移具有关键的影响,合理布设变截面位置对于工程具有实际意义.     

高铁荷载下桩-土复合地基振动响应特性研究

采用一种复合正弦波(M波)模拟列车移动荷载,建立轨道-路堤-PCC桩-土复合地基三维动力有限元模型,研究高速铁路路堤及PCC桩复合地基在列车荷载作用下的振动响应特性。研究结果表明:在靠近列车荷载作用处振动响应比较强,随着与轨道的距离增加,振动响应值也逐步降低,至地基远处24.5 m处,振动响应已经很小。路堤内振动波远低于枕木处振动幅值,振动波经路堤、垫层、桩体和土体层层过滤衰减作用,在地基下部土体中振动被削弱,振动的幅值和频率范围均受到影响。经过滤后地基下部土体振动响应频率接近或者低于土体自振频率,路堤、桩体和地基振动响应曲线体现了振动波在路堤系统各部分传播特点,反映出各部分振动特性。     

高速铁路CFG桩网复合地基桩土承载特性试验研究

通过京沪高速铁路北段李窑试验段的现场试验,对CFG桩网复合地基的桩、土应力和荷载分担比进行了分析研究.试验结果表明,CFG桩网复合地基桩土应力比随着路堤填筑荷载增加而增大,在填筑结束后桩土应力比基本维持不变.填筑结束时,平均桩土应力比为3.2,桩荷栽分担比为50%,即桩土各承担了一半的路堤填筑荷载,至预压土卸载后26 d增加至62%.桩帽边缘处压力大于桩帽中心处压力,反映出桩帽间存在比较明显的土拱作用.     

粉煤灰混凝土桩复合地基承载特性试验分析

结合具体软土地基处理工程进行现场测试 ,对水泥粉煤灰碎石构成的粉煤灰混凝土桩复合地基的加固机理进行分析     

路基桩板结构平面简化法则及解析计算

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固结构,结构形式较为复杂,目前推广和应用路基桩板结构需要解决的首要难题是如何建立合理的计算模型,并采用合理的解析计算方法求解结构内力和变形.本文基于“等效代替框架法”原理给出各种形式的路基桩板结构的平面简化法则,建立平面杆件计算模型,综合“刚度法”和“地基系数法”给出了通用的求解桩板结构内力及变形的解析计算方法,并以托梁式桩板结构为例阐述解析计算的主要的计算公式及具体求解思路.研究结论:目前用简化的平面杆件力学计算模型来代替桩板结构实构是可行并且最有效的方法.本文给出的综合利用“刚度法”以及“地基系数法”求解平面杆件力学模型的结构内力的解析计算方法适用于各种形式的桩板结构,所求解的结构内力结果是合理可靠的,可以作为设计的控制解.