土岩复合地层吊脚桩支护结构力学分析与优化设计

为了更加安全经济地进行土岩复合地层中基坑工程设计,针对上土下岩复合地层中吊脚桩基坑支护结构的受力及变形特性进行研究。采用二维数值分析方法,建立土岩复合地层条件下吊脚桩支护基坑开挖模型,分别分析基坑开挖过程中吊脚桩支护结构内力、变形的发展过程,以及土岩弹性模量比RE、吊脚桩嵌岩深度t、岩肩宽度b与桩体受力、变形之间的相关关系。结果表明： 1）随着基坑开挖深度逐渐增大,桩身侧移增大且桩身最大侧移发生位置逐渐下移,最大下移幅度为土层厚度的17.5%; 2）当基坑开挖至土岩交界面时,吊脚桩桩身内力达到最大值,下部岩层的开挖使得桩身最大负弯矩减小27.5%; 3）当岩层弹性模量介于600 MPa和4 800 MPa之间时,最优设计嵌岩深度为1.5 m,最优设计岩肩宽度为1.5~2.0 m。     

抗滑桩加固高边坡受力特征影响因素分析

抗滑桩是一种常见的高边坡支挡措施,为研究影响抗滑桩的受力性能的主要因素,基于ABAQUS数值模拟研究了桩径、桩体嵌固段长度和桩位对桩内力分布影响。结果表明：（1）桩身弯矩和剪力与桩径呈正相关关系且抗滑桩能够显著提高边坡的稳定性,增大桩的直径更有利于边坡的稳定性;（2）抗滑桩的嵌固段深度对桩的内力分布也会产生影响。具体来看,嵌固段越长,桩身内力越大,但增大嵌固段长度可以有效减小桩顶位移;（3）桩布设位置对于桩身的内力影响表现为桩位越靠近坡趾,桩的内力以及桩顶位移越小。因此在抗滑桩设计时,要综合考虑桩的受力和桩的位移。研究结果为高边坡工程治理提供了有益的参考。     

超前桩复合土钉墙技术研究

以三亚大东海经济适用房基坑支护工程为实例,研究了超前桩复合土钉墙的稳定性。依据圆弧滑动分析法的原理,采用MATLAB软件进行编程,分别对各种可能的土钉和超前桩破坏方式进行了分析,计算出各工况下基坑的最小稳定系数。最后分析了超前桩复合土钉墙支护结构中超前桩对基坑稳定性的影响,为超前桩复合土钉墙的设计提供依据。     

基于非线性有限元方法的复合土钉支护影响因素研究

利用非线性有限元方法,针对土钉支护体系的结构特征和施工过程,引入带转动自由度的Goodman接触面单元,并结合实例对水泥搅拌桩复合土钉支护体系进行了研究,得到了土钉、搅拌桩等相关设计参数的变化对基坑位移、土钉受力的影响规律.     

不同桩锚支护结构受力性能及影响因素

采用ABAQUS软件,建立桩锚整体式支护结构和桩锚分离式支护结构有限元模型,分析二者受力性能差异,研究桩径、嵌固深度、冠梁尺寸、锚杆数量以及预应力等对其受力性能的影响。结果表明:两类支护结构位移由两端向中间减小,弯矩和剪力则由两端向中间增大,中间部分受力和变形保持一致;设计时应将端部两根抗滑桩的弯矩和剪力分别乘以1.35和1.2的承载力调整系数;桩锚整体式支护结构的最大位移比分离式结构小20%以上,最大弯矩小3%以上,最大剪力小6%以上;增大抗滑桩桩径,两类支护结构的位移和弯矩均减小;增大抗滑桩嵌固深度,两类支护结构的位移减小,但弯矩增大;冠梁尺寸增大可提高支护结构整体刚度和抗变形能力,但作用有限;增加锚杆数量、施加预应力均可显著减小抗滑桩的位移和弯矩,并改变位移和弯矩沿桩身的分布形态;以上参数变化对整体式支护结构的影响要远小于分离式支护结构。     

基于桩土耦合作用的山坡薄壁管桩结构参数变化对力学性能影响分析

边坡上的建筑结构,由于山坡坡势的变化,基础一般承受水平荷载。运用桩基在水平荷载作用下的计算理论,对某建筑结构进行了在水平荷载下桩-土共同耦合作用的受力机理及工作性能研究,并建立山坡管桩在水平荷载作用下的有限元模型,通过改变管桩刚度、直径、壁厚、桩长等结构参数,对桩体在桩—土共同作用下的工作状态进行数值模拟,研究山坡薄壁管桩承受水平荷载时的受力、变形规律,结果表明:在横向荷载作用下,桩体的顶部出现的位移最大,且随着入土深度的增加水平位移不断减小,在桩体达到一定深度时,位移值出现了转折点,桩底出现嵌固作用;桩身弯矩随弹性模量、外径、桩长的增加而增大,随桩体壁厚的增加而减小;对桩身水平位移影响最大的为桩体弹性模量、外径、桩长,而壁厚对桩身水平位移基本没有影响;桩身的水平位移随桩体弹性模量、外径、桩长增加而减小。     

成都某地铁车站排桩支护结构受力变形规律研究

为了研究排桩支护结构的受力变形规律,指导基坑的信息化施工,针对成都某地铁车站基坑的地质条件较差、开挖深度较大(23 m)、支护形式较复杂(排桩+4道钢管支撑)的特点,对基坑的施工过程进行了精心监测,并建立了三维有限元模型,应用ABAQUS软件对基坑的开挖过程进行数值模拟。通过计算结果与监测结果的对比分析发现:1)多支点排桩支护结构的桩身水平位移曲线通常呈"弓形"分布,第1道支撑对减小桩顶位移有非常重要的作用;2)支撑的设置对减小桩身弯矩有重要作用;3)支撑轴力会受到相邻支撑设置的影响;4)计算桩后土压力与朗肯主动土压力、静止土压力均有差异。     

考虑土拱效应的疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力和变形分析

采用中型岩土离心机进行了8组疏排桩-土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验,基于试验结果,研究了土拱效应的存在条件,探讨了采用规范方法计算疏排桩-土钉墙组合支护基坑桩身内力与变形的适宜性,并提出了考虑土拱效应的桩身内力与变形的计算方法。研究结果表明:有土拱效应存在时,采用规范法计算得到的桩身内力及变形,与离心机模型试验临界破坏时的试验结果比较接近;桩间不能形成土拱效应时,规范法计算结果与离心机模型试验结果偏大;与规范方法相比,采用研究的计算方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形更为合理。     

预应力锚索咬合桩深基坑支护设计与施工三维数值模拟分析

以天水市成纪地下污水处理厂基坑支护工程为背景,采用三维有限元方法对预应力锚索咬合桩支护结构及施工过程进行了三维数值模拟分析。首先,考虑各种工况及复杂环境,建立三维有限元计算模型,建模时可以依据等效刚度原则将咬合桩加组合型钢腰梁共同受力围护体系用地下连续墙替代;其次,分别设置与实际情况相符的有超挖工况和正常施工的无超挖工况进行对比,分析了超挖对围护结构侧移、基坑变形及锚索拉力变化带来的不利影响。研究结果得到了基坑开挖过程中围护结构变形、弯矩及锚索拉力等数据的变化规律,对该围护型式下的基坑设计和施工具有一定的参考意义。     

富水条件下地铁出入口部分主体结构下沉改造关键技术

北京地铁2号线鼓楼大街站西北出入口通道与污水管线位置冲突,导致已完成的明挖结构需进行下沉改造。采用桩间止水帷幕及基底加固等措施,解决了富水条件下出入口明挖段加深改造围护桩嵌固深度不够的问题,确保了改造时基坑的安全; 通过防水方案优化及接缝处理等措施,解决了新旧防水结合的问题,实现了新旧结构的良好过渡,确保了施工质量。     

包裹碎石桩影响范围的模型试验分析

为了研究包裹碎石桩受力时的影响范围,进行了三组不同直径的包裹碎石桩和一组未加固地基的模型试验。通过在承压板之上及其周围土体表面布设百分表,得到了承压板及其周围土体表面的位移;在桩体和桩周围土体内不同深度布置土压力盒,监测了桩体和土体内的应力分布。试验分析结果表明:包裹碎石桩改善了土体的承载力性能,减小了土体表面的位移量,包裹碎石单桩复合地基相比于未加固地基(河沙)的极限承载力约提高了32%;在距离包裹碎石桩中心两倍承压板直径范围之外,基本上没有变形和应力的分布,即包裹碎石桩影响范围的宽度约为四倍承压板直径;包裹碎石桩受力主要影响深度在三倍桩径范围内。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

钻孔灌注桩桩端破坏模式及极限承载力研究

在Mindlin解的基础上,采用数值积分的办法,计算了桩端的应力状态。根据莫尔-库仑破坏准则得出了桩端的破坏面形状以及极限端阻力。并具体分析了桩端破坏面形状以及极限端阻力与桩长、桩径、土性等因素的关系:桩端埋深越大,桩端破坏面稍偏大,对应的极限端阻力越大;桩径越大,破坏面越大,但是,桩端极限承载力却越小;内摩擦角越大,破坏面越大,桩端极限承载力也越大;粘聚力越大,破坏面越小,桩端极限承载力越高;泊松比越大,破坏面越大,桩端极限承载力越大。拟合了一个包含上述影响因素在内的极限端阻力简化公式。最后通过一些工程实测结果分析出了经验系数的取值范围。     

逐级加荷下混凝土芯砂石桩复合地基固结解析解研究

在线性加载的情况下,考虑了混凝土芯砂石桩复合地基中砂石桩的环形排水通道、土体施工扰动和地基附加应力分布形式,并采用桩土共同分担荷载的初始条件,得到了复合地基固结问题的控制方程及解答;在此基础上给出了复合地基按变形和应力定义的总平均固结度。最后,分析了加载历时、附加应力分布形式、芯桩与砂石桩直径比对地基固结性状的影响。结果表明:对于混凝土芯砂石桩复合地基按应力定义的固结度与按变形定义的固结度表达式不同;加荷历时越久,地基固结速率越慢;地基固结速率随着地基顶面和底面处的附加应力之比的增大而增大;地基固结随芯桩直径增大而先增大后减慢。     

刚性桩复合地基桩土应力比的时效分析及计算方法

为了研究考虑时效的刚性桩复合地基桩土应力比计算方法,首先对桩体承载力和桩间土排水固结理论进行分析,假设桩间土体为均质材料,且考虑土体沉降时忽略桩体的存在,考虑到刚性桩复合地基仅在竖向排水固结,采用太沙基一维固结理论,开展了对桩体应力和桩间土应力时效性的研究。选取单根桩和其四周加固区的土体作为一个计算单元体进行分析,基于荷载传递法,得到计算单元体各组成部分的沉降变形关系,从而推导出刚性桩复合地基中各个构成部位之间的变形关系表达式。之后将桩侧摩阻力分布曲线进行合理简化,得到桩体应力和土体应力随深度变化的表达式,再联合之前得到的变形协调方程,可解得桩顶部位桩体应力和桩间土应力,引入考虑时效性的桩土应力比修正系数,从而推得考虑时间效应后的桩土应力比计算式。最后在某工程中使用该方法对其进行了计算分析,得到不同地质条件下桩土应力比随时间变化的关系曲线。研究结果表明：刚性桩复合地基中桩土应力比具有较为显著的时效特性,在实际计算中不能忽视,桩土应力比时效特性表现为随时间的推移而增大,当桩间土地基压缩模量减小时桩土应力比增大,桩土应力比出现峰值时,刚性桩受力最不利,设计中应加以考虑,随后桩土应力比有所减小,最后趋于稳定。     

高速铁路CFG桩复合地基现场试验对比研究

结合现场试验,研究了柔性基础下采用CFG桩帽网复合地基和CFG桩桩板复合地基的工作性状,并对二者的地基沉降和桩土应力比进行了对比分析。试验结果表明:复合地基帽网比桩板的沉降大;CFG桩复合地基桩土应力比随着荷载增加而增大,当加载结束后,桩土应力比趋于平缓;稳定后,帽网复合地基的桩土应力比为516,荷载分担比为62 %,桩板复合地基的桩土应力比为663,荷载分担比为79 %;CFG桩桩板结构的整体特性优于桩帽结构。     

分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解答

为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,结合软土路基分级填筑的工程状况,运用解析法推导出分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解析解,并得到任意时刻复合地基的整体平均固结度解答。进一步地,将本文解退化为瞬时加载下附加应力沿深度非均布条件下的解,大大简化了计算公式。运用MATLAB软件对本文解进行编程运算,以不同加载历程、附加应力沿深度分布的3种模式和桩土模量比为基本变量,绘制出相应工况下复合地基的整体平均固结度曲线,然后对计算结果进行参数分析。研究结果表明:采用与工程实际更为接近的分级加载模式,发现不同加载历程对复合地基固结速率的影响较大;分级加载下附加应力沿深度非均布的固结度曲线基本重合,表明考虑应力时效性的应力分布模式对复合地基固结速率影响不大,从而可以将固结度计算公式简化,易于工程应用;但是在不同的CFG桩土模量比下,附加应力沿深度分布模式的不同导致地基的最终沉降结果有较大差异,增大桩土模量比有助于减小复合地基变形量,缩小沉降差异,维持地基稳定。     

地铁车辆段软土复合地基水泥搅拌桩施工线路沉降分析

依托宁波市轨道交通5号线经堂庵跟车辆段道路工程,运用ABAQUS有限元软件计算分析地基置换率、桩土应力比、桩长及桩体刚度对3条线路有列车换算土柱荷载作用时的影响,研究软土水泥搅拌桩复合地基地铁线路沉降及其影响因素。得出最低临界置换率和最小桩长,发现桩土应力比和桩体刚度的改变对复合地基沉降量和加固影响深度的作用效果不敏感。     

不同基础下夯实水泥土桩桩土应力比的试验研究

桩土应力比是一个非常重要而且难以准确确定的参数。该文通过对郑(州)西(安)客运专线上夯实水泥土桩复合地基进行的单桩复合地基的载荷试验和路堤下桩顶应力、桩间土应力的现场测试,分别获得刚性基础下和柔性基础下的桩顶应力、桩间土应力和桩土应力比,以及它们随荷载水平和加载时间的变化规律。探讨了两种不同基础下使得桩土应力比产生变化的不同内在机理。据此,提出了由载荷试验得到的桩土应力比不能直接作为柔性基础下的桩土应力比,而应该乘以一个折减系数。研究成果可为夯实水泥土桩复合地基的桩土应力比取值提供指导性意见。