水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析,提出一种适用的有限差分法。首先,针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性,将后桩划分为嵌固段及受荷段,同时,将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后,考虑桩土相互作用及桩顶变形协调,并引入边界条件,建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上,综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响,分别对各特征段基桩微元进行受力分析,并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续）,推导出各微分段的控制差分方程,以MATLAB为平台编制相应计算程序,迭代求解桩身位移,进而求解其内力。最后,结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证,并以现场试验桩为基础,分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好,表明该方法可行、合理,可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考;有自由段存在的基桩,P-Δ效应明显;连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响,连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配,并在一定程度上弱化P-Δ效应,对桩身变形具有一定的约束作用。     

考虑土体屈服的水平受荷桩受力变形分析

在深入研究水平受荷桩桩土相互作用的基础上,引入Pasternak双参数模型,并考虑桩顶水平位移较大时,桩侧土体进入屈服状态的情况,基于桩身微分单元导出了桩身水平挠曲的控制微分方程,并给出了桩身水平挠曲的解析解答,在此基础上提出了考虑土体应力扩散与变形非线性的水平受荷桩桩身挠曲计算方法。采用某工程桩的数值模拟结果对此方法进行了验证,表明了此方法的正确性,同时运用本方法,分析了考虑土体屈服及土体侧向剪切刚度对桩身水平位移与桩身弯矩的影响,并得到了一些有益的规律。     

不同配筋形式下微型桩的桩顶变形量研究

基于对微型桩力学特性的研究,建立其桩顶水平位移的力学模型,分析同一外力作用下不同配筋形式微型桩桩顶变形情况。研究表明:不同配筋形式微型桩桩顶变形量主要取决于总配筋材料截面惯性矩的大小,两者成反比关系。理论计算分析得到桩周配筋桩的桩顶变形量最小,钢管桩的桩顶变形量最大;桩心配筋桩的配筋率虽等同于桩周配筋桩,但其桩顶变形量明显大于桩周配筋桩和锚筋桩。最后,通过数值模拟对理论计算分析进行了验证,结果基本一致,桩周配筋桩抗弯、抗变形的效果远甚于其他配筋形式微型桩,是锚筋桩和钢管桩的有效组合形式。     

基于有限元的框架桥顶进施工反力桩桩后地基加固效应研究

为探讨地基处理对支护桩的加固效应,依托陕西省西咸新区沣泾大道南段下穿西户铁路顶进工程,开展有限元分析及多因素分析。首先,根据工程场地勘察资料分析各层土特性及计算参数,并采用由无侧限抗压强度指标确定高压旋喷桩内摩擦角、黏聚力、膨胀角及弹性模量的方法,获得各旋喷桩计算参数与无侧限抗压强度关系曲线。在此基础上,根据实际施工工况建立平面应变有限元模型,进行多因素分析。结果表明:反力桩达到极限状态对应的位移较大,其设计宜根据位移量控制;在黏土旋喷桩强度合理区间0.8～5.0 MPa,其可降低反力桩位移量26.2%～27.1%,但提高强度对位移控制的效应并不明显;旋喷桩设计厚度及长度对位移控制的效果较强度明显;考虑桩后地基处理对反力桩承载性能的提高效应可更有效地确保临时结构合理可行、经济适用。     

山区高陡横坡段桥梁桩基承载机理模型试验

以现场工程为原型,设计了45°,60°,75°三种不同陡坡下高陡横坡段桥梁桩基的室内模型承载试验.通过对承载过程中桩顶位移、桩身内力及桩侧土压力等的全程测量,对竖向及水平向荷载作用下桩基的荷载传递规律、内力分布规律及桩侧土压力分布规律进行了研究.结果表明:竖向荷载下高陡横坡段桥梁桩基承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成,但由于临空面存在,靠边坡一侧桩侧摩阻力传递深度更大,且该效应随边坡坡度的增加而增大;水平向荷载作用下,桩基桩顶水平位移随边坡坡度增加而增大,而内力分布规律与平地桩基类似,即存在最大弯矩及反弯点,但最大弯矩随边坡坡度的增加明显增大,反弯点位置则随坡度增加而有所下移;不同荷载及坡度情况下,后桩桩侧压力随深度均呈现先增大后减小的基本规律,而前桩桩前土抗力则随深度逐渐衰减.     

锚索抗滑桩在太长高速公路的运用与对比研究

以抗滑桩支挡体系为研究对象,基于抗滑桩的设计计算方法,分别对同一标段临近位置的路堑边坡滑坡段进行加固与计算分析,探讨了在相近环境条件下,不同抗滑桩结构的受力特性,最后通过对比分析,结合太长高速地质环境,给出推荐抗滑桩类型。研究结果表明:计算所得普通桩最大弯矩是锚索桩的1.12倍,而最大剪力相较锚索桩增加了17.4%,更易发生破坏。由监测数据可知,锚索桩和普通桩最大剪力分别为17 287和19 920kN。位移量呈现随埋深逐渐减小的趋势,普通桩桩顶位移为34 mm,比锚索桩减小28%,监测数据也满足此变化趋势,锚索桩在桩长2m处位移为33mm,而普通桩为23 mm,桩顶位移虽然锚索桩相较普通桩稍大,但增量为毫米级对滑坡治理影响不大。故该项目试验段相同环境条件下采用锚索抗滑桩更符合实际要求。     

冻土区公路CFG桩-筏复合地基承载力与沉降变形研究

对伊绥高速公路K44+400~K44+575段冻土区实际问题进行CFG桩—筏复合地基承载力与沉降变形研究。通过桩—筏承载力试验得出结论桩低轴力值减小量高达桩顶轴力值的45%左右;由于桩间冻土在CFG桩影响范围内且筏板放热作用导致上部冻土融化冻土侧摩擦阻力降低,使得筏板下的CFG桩桩身轴力向下传递较快,实验用A筏板最大沉降量为1.19 mm。通过有限元模拟得到的桩底反力数据与实验数据对比分析可知二者符合情况良好,证明了有限元计算的合理性;荷载级别到达12级时柱底反力约为65 kN。     

毗邻边坡连续刚构梁桥地震位移和加速度分析

建立毗邻边坡的连续刚构梁桥三维有限元动力计算模型,分析结构体系自振特性,计算刚构连续梁桥结构体系主要特征点的地震位移和加速度反应,并与桥梁实际地震破坏性状和特征比较,证实计算方法的合理性.计算分析表明,桩体横向地震位移最大值为11.9 cm,出现在边坡上侧的边桩桩顶位置;纵梁以横向位移反应为主,最大位移10.7 cm出...     

高陡边坡下桥梁桩基受力与防护设计探析

针对国内西部岩质山区高陡边坡下桥梁群桩基础结构,在承台底部荷载已知的情况下,建立了基于ABAQUS软件基桩的计算模型,通过对高承台群桩基不同特征桩段受力分析,获得基桩桩基顶部内力和承台整体变形。研究结果表明:承台最大水平位移发生在左侧变形体坡脚处,最大综合位移出现在模型承台左侧;基桩最大位移出现在距桩底2/3处桩长处,由于基桩底部嵌固的影响,从桩底向下底延伸,负位移表现出先变大后减小的趋势,最后在桩底位置达到0位移。受桩顶弯矩和剪力的共同作用,基桩顶部产生最小应力。由荷载段到嵌固段,弯矩值由正向转化为负向,在桩底处逐渐变大,并在距桩底10 m处取得最大负弯矩,距桩顶1.5 m处取得最大正弯矩;基桩剪力由桩顶表现出先减小后增加的趋势,基桩整体剪力以桩底12 m呈对称分布,距基桩桩底8 m处取得最大正剪力,最大负剪力出现在基粧变形体下限边界距粧底12 m处。     

铁路路堤高边坡稳定性三维数值模拟分析

以云南省祥云县水目山铁路专用线工程为研究背景,针对场坪中的高填方和边部的桩基托梁挡土墙对周围石油管道的影响,利用有限元强度折减法进行数值计算分析。结果表明:高填方段对石油管道产生的附加水平应力为1.70～7.55 kPa,水平位移为0.53～2.10 cm;场坪边坡安全系数为1.35,潜在滑动面在石油管道另一侧,同时桩基托梁挡土墙段填方对石油管道产生的附加水平应力为7.58～17.99 kPa,水平位移为0.55～1.84 cm,安全系数为1.80,可得出水目山货场对石油管道影响较小,边坡也较为安全。     

高石碑船闸下闸首结构有限元分析

结合高石碑船闸下闸首设计,研究了桩顶刚性连接、桩侧接触面的有限元建模技术,分析了闸首结构体系转换和施工过程的模拟方法。通过有限元计算结果,研究了下闸首沉降和底板内力的分布规律,探讨了复合桩基的承载特性。分析表明,下闸首采用空箱式底板、复合桩基是合理的。最后,对下闸首的配筋、防渗、施工设计等提出了注意要点。     

顶部堆载作用下边坡变形破坏机理的有限元分析

顶部堆载作用下坡体的应力应变场与天然状态有很大不同。通过建立顶部堆载环境下边坡的有限元模型,运用有限元计算程序对坡角为45°的均质土坡进行了变荷载作用下的变形破坏机理分析。结果表明:以计算不收敛为判据的有限元法计算顶部堆载环境下的边坡稳定性是可行的,安全系数与荷载作用的大小关系具有一定的规律;当堆载作用力超过其极限承载力时,边坡的潜在滑面会向临空面移动,后壁变陡;在堆载作用力下,边坡坡面位移在中部最大,且位移会在破坏时迅速增大,堆载诱发滑坡属于推移式滑坡。     

岩质边坡上桥梁基桩受力分析及试验研究

岩质边坡卜桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能，其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。在考虑高陡岩质边坡滑坡推力的基础上，采用有限差分数值分析方法对该类基桩进行分析。推导出适用于岩质边坡上坡桥梁基桩内力及位移分析的有限差分解，并结合岩质边坡上桥梁基桩室内模型试验，对该类基桩的受力性状进行了探讨。通过计算值与实测值的比较可知。所提出的针对岩质边坡上桥梁基桩的有限差分法是可行的，深入探讨该类基桩受力特点具有一定的理论和工程应用。     

基坑开挖引起复合地基下方既有双线地铁隧道位移的计算方法

为快速分析基坑开挖时复合地基及“双洞效应”对下方既有双线地铁隧道竖、横向位移的影响,首先，基于Mindlin位移解和Winkler地基模型,推导出复合地基中桩的侧摩阻力作用下单线隧道的竖、横向附加荷载,从而计算得到单线隧道竖、横向位移。然后，采用迭代法计算得到的“双洞效应”引起的隧道竖、横向位移叠加得到双线隧道总竖、横向位移，并与前人理论计算结果、监测数据对比验证。最后,分析桩参数、隧道位置改变对桩侧摩阻力和“双洞效应”引起隧道竖、横向位移的影响。研究结果表明: 1）与前人理论计算结果相比,本文理论计算结果与实测数据更吻合,且提高原有2阶段分析方法运算效率28%以上; 2）桩侧摩阻力和“双洞效应”对隧道竖、横向位移的影响是不可忽略的; 3）仅考虑上方基坑开挖对既有双线隧道位移的影响时,在施工条件和规范允许情况下,应尽量减少预先设计的两隧道之间距离,并合理选取复合地基中桩的长度; 4）迭代法比一次性法更加合理、精确，特别是计算横向“双洞效应”引起隧道横向位移时，应尽量采用迭代法计算。     

成都市凯德商用天府项目基坑开挖对桥梁桩基的影响研究

采用大型通用有限元软件ANSYS对成都市凯德商用天府项目基坑及其周边桥体桩基础进行三维数值仿真分析,研究了有限元模拟的几个关键问题,并对基坑开挖过程进行模拟。结果表明:基坑开挖完成后,桥梁桩基最大水平位移2.80 mm,最大竖向位移1.00 mm,最大压应力7.88 MPa;基坑中心土体上拱8.91 mm,桩基周围靠基坑侧土体下陷最大值4.53 mm;桥梁桩基和土体的各项指标均在限值之内,在监控状态下可继续进行基坑开挖。     

双排钢板桩围堰受力与计算方法研究

双排钢板桩围堰具有占地面积小、施打及拆除方便、对河道水质影响小等优点，在挡水高度不太高的情况下相对于传统土石围堰具有明显的优势，在全国各地水利项目施工导截流期间得到了广泛的使用。但由于仅作为临时结构，常常根据经验进行设计，对于该种结构的内力计算也缺乏研究。若要得到准确的结构内力，需用有限元法进行分析，无法满足广大设计人员的现实需求。在对该种结构型式受力分析的基础上，利用传统土压力理论及m法推算出双排钢板桩围堰的计算等式，并通过与有限元计算方法的比较验证计算结果。     

拱肋施工偏差对斜靠式拱桥力学性能的影响

采用MIDAS/Civil软件建立某斜靠式拱桥空间有限元计算模型,通过改变内外拱肋的倾角来考虑拱肋施工可能出现的偏差,分10种工况计算该桥在恒载和恒载 活载作用下的桥梁稳定系数和拱肋位移。计算结果表明,改变内外拱肋间的倾角对该桥稳定性系数影响较小,但对拱肋位移的影响较大。随着内拱肋的倾角由外向内改变,拱肋顶部横向位移逐渐加大,特别是当内拱肋偏过竖直位置向内倾时,拱肋顶部横向位移增幅显著。     

关于超长桩有效桩长问题的探讨

超长桩的出现给桩基理论研究与工程实践提出了新的课题与挑战,针对工程中的实际情况对超长桩提出了有效桩长的问题。运用数学和力学知识,在假定计算模型的基础上,从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明,有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度及桩顶工作荷载有关。并运用有限元程序,对不同桩长的情况进行了数值模拟计算,进一步探讨了桩长对单桩承载性状的影响,结果表明,当桩长超过一定程度后,通过增加桩长来提高单桩承载力是十分有限的,因此无限制地增加桩长是没有意义的。