双排钢板桩围堰支护结构参数优化及稳定性验算

双排钢板桩围堰具有稳定性较好、止水性能强等优点,广泛应用于水利工程。为研究围堰支护结构的优化设计,以竺山湖隧道施工现场围堰为实例,在满足稳定性要求的前提下,对施工现场的双排土芯钢板桩围堰参数进行优化,利用三维数值模拟软件PLAXIS 3D建立施工现场的三维模型,分析钢板桩在不同水位、不同桩间距下的变形情况,并进行稳定性验算,进而得出最佳参数。结果表明：(1)随着围堰水位升高,钢板桩呈现中间“鼓肚”减小、顶部位移有所增大的变化特征;(2)为提高工程经济效益,建议桩间距减小至4.5 m,此时水平位移与桩间距6 m相近,“鼓肚”现象及钢拉杆所在高程的弯矩相应有所减小,稳定性满足要求。     

滦河特大桥双壁钢围堰三维有限元分析

滦河特大桥为铁路桥,其基础承台尺寸为6.6 m×5.0 m,水深6 m,采用双壁钢围堰排水浇筑施工。为了保证施工安全,并了解钢围堰结构的内力和变形情况,采用ANSYS软件对该围堰进行三维有限元模拟和分析。分析结果表明,该围堰结构的设计符合强度要求,顶部未设横肋、竖肋的部分虽然受力较小但位移较大,应增加刚度,从而说明对于这类复杂工程,进行施工全过程三维有限元模拟与分析是很有必要的。此次模拟与分析也为相似情况提供一定依据。     

填方边坡变截面桩板墙桩身内力及变形数值分析

以变截面桩板墙加固某山区填方边坡为工程背景,对支护结构的水平位移、竖直位移进行了现场监测。结合工程实际建立有限元模型,通过对实测位移结果和数值模拟位移结果的对比分析,验证模型的正确性,根据数值模拟结果,分析变截面桩板墙桩身内力及变形规律。研究结果表明:桩身弯矩从桩顶处先递增后递减,变截面处突变,距桩顶13 m处最大;桩身剪力从桩顶处先递增后递减,在13 m处为0,13 m以下反向先递增后递减,在10 m处剪力最大;桩身水平位移随距桩底距离增加而增加,变截面处较小,桩顶处最大。针对其受力变形特性,提出在桩顶与截面变化处设置连系梁,变截面处设置过渡段、控制土体压实度等变形控制措施,为后续工程设计提供参考。     

H+Hat组合型钢板桩基坑支护结构三维数值模拟研究

H+Hat组合型钢板桩作为一种新型基坑支护结构,相对于传统的钢筋混凝土支护结构具有施工速度快、环境影响小、经济性好等诸多优点,在铁路工程、建筑工程、港湾工程等领域中具有广泛的应用前景。采用三维数值模拟技术对H+Hat组合型钢板桩在基坑开挖过程中的土压力分布、钢板桩内力和变形以及基坑周边土体的变形进行研究。     

密质细砂地层钢板桩围堰结构受力分析

江北高速公路内荆河特大桥25#主墩基础施工时采用钢板桩围堰,为保证钢板桩围堰施工的安全,根据施工情况,在不设置第3道支撑的情况下对封底混凝土抗浮、强度进行了理论计算,并对钢板桩围堰结构受力进行了整体分析。计算结果表明:封底混凝土抗浮、强度和钢板桩围堰的变形及强度满足施工要求。在最不利工况下,结构易损点出现在钢板桩4个角部和第2道内支撑处。     

深水基础大规模超长钢板桩围堰施工过程安全性分析

以阜阳至六安铁路颍河特大桥主墩深水基础超长钢板桩围堰施工为例,考虑钢板桩、内支撑和周围土体相互作用,运用ANSYS软件,建立其三维整体有限元模型,分别对静水和流水条件下超长钢板桩围堰施工过程进行力学行为及安全性分析.结果表明:钢板桩桩身水平位移随着工序的推进不断增大,最大水平位移位于基坑开挖面附近;每道内支撑最大轴向应力出现在该道内支撑施工完成以后的第1个抽水吸泥工序,并随工序的推进而波动变化;施工过程中应该特别注意最后2个工序的施工安全;流水压力对钢板桩围堰的影响主要体现在迎水面的钢板桩桩身水平位移有所增大;基底抗隆起和围堰整体抗倾覆安全系数均满足相关规范要求,施工过程结构是安全的.     

人字形微型桩内力计算方法

基于弹性地基梁的微型桩内力计算方法中有一种是假定上部为钢架,滑面处为固定支座,传递弯矩和剪力,滑面以下桩体按弹性地基梁法计算。本文所选微型桩同样采用组合结构计算,同时考虑滑面处变形协调,把弹性地基梁的位移和转角作为上部结构的支座位移,考虑位移对内力的影响。针对微型桩滑面处弯矩,基于FLAC3D程序,建立简化的微型桩数值计算模型,提取桩的内力并绘制弯矩图,数值模拟结果与考虑变形协调后的弯矩图更接近。     

深水逆作法与顺作法钢板桩围堰施工受力性能对比

钢板桩围堰具有强度高、施工灵活、经济适用等优点,尤其适合应用在承台面尺寸小、水流较浅、流速较缓的施工项目中,但随着水深不断加大,钢板桩的承载性能受到严峻考验,当水深超过10 m时,便无法大规模采用钢板桩围堰进行施工。为解决深水领域下的钢板桩围堰施工问题,首次提出了一种新式的钢板桩围堰施工方法——深水逆作法;依托常益长铁路沅江特大桥520^#—522^#墩的承台施工项目,研究一种内支撑整体下放系统与内支撑拆除技术,同时将原设计的吊点位置通过增设托梁由围堰上方移至堰角内侧,有效解决了打桩和吊放的工序冲突问题;并采用计算机模拟软件对各工况下围堰结构的变形受力情况进行分析。结果显示,采用深水逆作法进行钢板桩围堰的施工工作可以有效解决施工水域水过深、传统钢板桩施工法无法满足施工要求的问题。     

考虑边坡效应的桥梁桩基受力分析

基于边坡上桥梁桩基的受力特点,考虑边坡对桩基的土推力和土抗力效应,依据桩段的静力平衡条件,建立考虑边坡效应的桩基础静力微分方程,采用有限差分法,建立考虑边坡效应的桩基础变形和内力的计算公式。结合某铁路桥梁桩基,分析边坡效应对桩基位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的影响规律。结果表明:边坡效应使边坡上桩基的受力更为不利,与不考虑边坡效应的平地桩计算结果相比,考虑边坡效应后桩顶最大位移可增大78%,桩侧最大土压力可增大135%,并改变了潜在滑动面附近区域的弯矩和剪力分布;设计荷载下边坡上桩基的位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的包络图将不再如平地桩那样以桩轴左右对称分布,而是桩基靠近边坡外侧的数值更大;在进行桩基设计和钢筋配置时不仅需要考虑边坡效应引起的变形和内力的增大,还应考虑不同荷载方向引起的力学性能在边坡内外侧的差异。     

大断面黄土隧道变形特征分析

以兰渝铁路大断面黄土隧道为工程背景,采用三维数值模拟结合现场试验,对台阶法施工中围岩深部变形特征进行分析;研究围岩纵向变形规律并预测先期位移;研究预留核心土对围岩变形的控制效果。结果表明:围岩拱部竖向位移弱化较慢,而边墙水平位移弱化较快,水平收敛普遍小于拱顶沉降;隧道纵向先期位移约占总位移的31%～38%,预留核心土可有效控制围岩纵向变形;纵向位移与围岩弹性模量成反比,Hoek曲线与数值计算结果较接近,特别是掌子面前方较好吻合,数值计算先期位移占总位移的33%;预留核心土有效降低掌子面的临空范围,有利掌子面稳定;核心土适宜预留长度为2R/3(R为隧道换算半径);数值计算和实测的围岩变形规律基本一致。     

多工况下桥梁承台钢板桩围堰分析

为了保证桥梁承台钢板桩围堰的安全性,根据钢板桩的实际受力情况,采用ANSYS软件对钢板桩和围囹进行建模计算分析。根据施工阶段,选取5种工况进行加载计算,对最不利工况引起的强度和变形进行分析,并对钢板桩的入土深度进行了验算。     

上跨铁路转体桥梁主墩基坑施工对周边土体的影响

上跨铁路转体桥梁主墩大型基坑施工会引起周边土体的附加受力和变形,可能导致邻近铁路路基沉降破坏,危及行车安全。基于有限元软件MIDAS-GTS NX对某城市公路转体桥梁主墩基坑施工过程进行三维数值模拟,通过与现场实测数据的对比,验证数值模型及计算结果的可靠性。研究表明,基坑施工引起周边土体的变形随其与基坑边缘距离的增加呈现抛物线变化;主墩工程桩设置对基坑底部隆起位移有显著抑制作用,设置工程桩工况下,坑底最大隆起位移较无工程桩工况降低91.3%;工程桩整体发生向上位移,由基坑中心向边缘方向上桩基竖向位移量呈递减趋势,基坑中心桩竖向最大位移为4.2 mm,基坑边缘桩最大位移为0.35 mm;桩身整体承受拉应力,随着埋深增大拉应力逐渐增大,桩顶处承受拉力约为桩底的1/12。最后,依据数值模拟分析结果,对上跨铁路转体桥梁主墩位置、选型及结构设计提供合理化建议。     

某特大桥深水钢板桩围堰设计探讨

针对水深超过20 m的软基河床的桥梁基础施工,科学确定了钢板桩的封底混凝土的厚度和入土深度;针对软基的河床,采用了强化内支撑受力体系的钢板桩围堰结构,并对围堰结构进行了设计计算。结论为:围堰的封底混凝土和基坑稳定均满足要求;计算得到的30 m长深水软基钢板桩围堰最大应力为137.6 MPa,最大变形为4.8 mm,均满足要求;同时模态分析表明围堰的稳定性也满足要求。钢板桩围堰施工安全顺利,并且节约了成本,保证了工期。     

西安某地铁车站洞桩法施工的地表变形规律数值模拟分析

以西安某地铁车站为例,采用PBA(洞桩)法暗挖施工,通过FLAC软件的数值模拟与现场监测相结合的方法研究了车站施工诱发的地表沉降与边桩变形的规律.研究结果表明:①地表沉降曲线沿车站中线对称分布,地表沉降变化的主要影响区域在距车站中线20 m的范围内,最终地表沉降最大值为50.45 mm;车站整体施工中,地表沉降累计变化速率呈现先增加后平缓、再增加最后平缓的现象;②边桩水平位移最大值为16.89mm,位于边桩中上部位置,越接近桩底,边桩水平位移越小;③边桩主要承受轴向压力,应力值随时间经历了"平缓、加速,再平缓、加速增加"的过程;背土侧轴向钢筋为受拉状态,仅在桩底偶尔会出现受压情况;迎土侧、中性面轴向钢筋为受压状态.FLAC软件数值模拟的结果与现场实测的结果基本吻合.     

西安某地铁车站洞桩法施工的地表变形规律数值模拟分析

以西安某地铁车站为例,采用PBA(洞桩)法暗挖施工,通过FLAC软件的数值模拟与现场监测相结合的方法研究了车站施工诱发的地表沉降与边桩变形的规律.研究结果表明:①地表沉降曲线沿车站中线对称分布,地表沉降变化的主要影响区域在距车站中线20 m的范围内,最终地表沉降最大值为50.45 mm;车站整体施工中,地表沉降累计变化速率呈现先增加后平缓、再增加最后平缓的现象;②边桩水平位移最大值为16.89mm,位于边桩中上部位置,越接近桩底,边桩水平位移越小;③边桩主要承受轴向压力,应力值随时间经历了"平缓、加速,再平缓、加速增加"的过程;背土侧轴向钢筋为受拉状态,仅在桩底偶尔会出现受压情况;迎土侧、中性面轴向钢筋为受压状态.FLAC软件数值模拟的结果与现场实测的结果基本吻合.     

跨海大桥浅水区新型钢板桩围堰施工技术

针对跨海大桥浅水区承台施工,通过对钢吊箱围堰、拉森Ⅳ型钢板桩围堰和新型钢板桩围堰的分析对比,在省道263南北长山联岛大桥承台施工中采用了新型钢板桩围堰,该钢板桩围堰结构简单、设计新颖、受力明确、稳定可靠,具有较强的抗风浪能力和较高的安全和稳定性,确保了承台和墩身的顺利施工,保证了承台和墩柱的施工质量,可为强风浪频发海域的海上桥梁施工提供参考和借鉴。     

沿海地铁车站深基坑支护体效能数值分析

以福州机场快线某车站深基坑工程为背景,采用三维有限元数值模拟方法,分析地下连续墙成槽开挖过程槽壁应力、土体位移变化及地连墙和围护桩两种支护方式下结构变形与支撑内力变化特征,并得出支护结构效能变化规律。研究结果表明：槽壁侧向变形随开挖深度增加而增大,槽壁最大横向变形均发生在同一位置;泥浆比重对槽壁横向变形及地表沉降影响显著,地表最大沉降随泥浆重度增加呈线性减小;采取地下连续墙支护,基坑底隆起量及围护结构水平变形均小于旋喷桩支护,地下连续墙支护效果略好于旋喷桩;增加支撑数能有效减小围护结构水平变形与支护结构内力。     

大直径盾构隧道新型扩挖结构关键构件力学特征分析

结合北京地铁14号线?10m盾构隧道扩挖车站试验段工程,研究分析采用盾构中洞—边桩法扩挖修建地铁车站施工过程中结构体系的受力转换、受力行为及变化特征。通过地层结构数值模拟方法,动态分析确定盾构管片、边桩导洞、中导洞扣拱初衬及中柱等构件的内力和变形特征。研究结论可为类似工程的设计和施工提供参考。     

富水半成岩砂岩地层地铁车站深基坑变形监测与数值模拟分析

以兰州市某地铁车站深基坑为例,研究第三系富水半成岩砂岩地层条件下桩撑支护结构深基坑的变形规律。通过对围护桩体水平位移、钢支撑轴力、地表沉降等实测结果进行分析,对基坑开挖过程进行数值模拟,将数值计算结果与实测结果进行对比研究基坑的变形规律。监测结果与数值分析表明:桩体变形呈现出两头小中间大的"弓型"变形特征,围护桩水平位移最大值发生在开挖面附近;正常施工下地表沉降形态为凹槽形,若围护桩间出现明显漏水、漏砂现象时为三角形;钢支撑轴力跳跃上升并在其下一道支撑架设后受力达到最大;深大基坑工程采用钻孔咬合灌注桩作为围护及止水结构时,必须确保桩体垂直度,保证桩体施工质量达到设计要求;数值计算结果与实测结果基本一致,数值模拟可为基坑的设计和施工提供依据。     

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。