基于DPDM技术的水平受荷桩侧土位移分析

应用数字照相变形量测DPDM(The digital photogrammetry for deformation measurement)技术对水平受荷桩的桩侧土位移进行分析.通过室内模型单桩单向水平循环荷载实验,利用数码相机时实验过程中桩侧土体的变化进行全程拍摄,应用DPDM技术对拍摄结果进行处理,得出桩侧土体的位移场分布.桩身的变形分为弹性阶段,弹垫性阶段和破坏阶段.破坏荷载下,主动侧土体塑性变形区宽度为桩径的0.5倍,深度与桩身变形深度相同;被动侧土体塑性区域呈半个倒锥形,主要分布在沿桩身0.37倍桩入土深度内.锥形侧表面尾端与土表面成60°夹角.     

刚性承台下柔性桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－子域法，推导了柔性桩与地基相互作用的一套完备的解析算法，并讨论了桩土模量比及桩长对桩土应力比的影响，同时也探讨了桩土模量比对承台下单桩及桩土复合体承载力、桩侧摩阻力、桩身轴力和位移的影响。为了验证文中方法的可行性，作者将模型试验结果与文中计算结果进行了比较，对比表明，文章中的方法有较好的精度。     

钢板桩施工中锤型的选择及动力沉桩分析

结合八所港老港区1#~4#泊位改造工程,深入探讨了钢板桩的动力打入及振动沉桩机理,分别采用应力波动方程分析法和振型叠加法对该工程使用的U型单根钢板桩及组合式钢板桩进行了动力沉桩分析,并将计算分析结果与工程实测数据进行了对比。研究表明,动力打桩导致土体发生塑性流动或挤密侧移,而振动沉桩则使土体出现振动液化;应用有限差分法求解波动方程可以有效地模拟动力打桩过程,应用振型叠加法求解运动方程可以有效地模拟振动沉桩过程。     

基于桩间距计算的梯形抗滑桩桩侧角取值

梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩是治理水毁滑坡的一种新型抗滑桩结构,桩间土拱特征区别于常规抗滑桩,仍然利用传统抗滑桩土拱受力模型显然不合理。对桩间土拱的形成特征进行了分析,建立了梯形抗滑桩的计算模型,分别推导不同形式的桩间距计算公式,并通过工程应用对比各算法的桩间距;同时,基于桩间距计算的基础,分析桩侧角对桩间距的影响,界定桩侧角的设计取值范围,并探讨较佳角度的取值,为同类工程提供理论参考。     

新型双排大管桩码头结构型式研究

本文提出了一种以大管桩为桩基的新型码头结构形式，在双排大管桩中间分层抛砂并采取分层搅拌加固。由于搅拌加固后，加固土体的强度、整体性等得以较大的提高，并促使双排大管桩和中问加固土体形成一复合结构，因此码头具有较强的抗弯刚度和整体稳定性能，承受侧向荷载的能力大大加强。采用本次研究计算方法所得的结果与模型试验实测数据较为接近，同时通过有限元和弹性力学计算比较，表明本次研究建立的双排大管桩码头结构及相应的计算方法是合理、简便且实用。     

海岸软土地基桩-土相互作用的数值模拟及应用

桩基础是高桩码头整体结构受力的关键。通过建立桩-土的理论受力模型,对桩体、土体及其相互作用进行理论分析,采用傅里叶级数收敛法对对称的模型进行求逆简化,为计算机求解给定方向。在ANSYS有限元分析软件中通过APDL语言对桩-土相互作用模型进行编程化建模和加载,计算后得出桩体、土体的整体变形规律和桩侧摩阻随桩深的变化规律,将模型计算结果与现有的试验结论进行分析对比。结果表明:傅里叶级数收敛法在对称模型刚度矩阵求逆过程中可以将许多元素变为零,以增加计算机的计算效率;桩体、土体的整体位移在不同荷载作用下发生微小差异,桩土摩擦阻力呈分段线性分布,其中在入土深度32 m处应力达到最大值,在工程中应对该处布置更多纵向持力钢筋。     

荷载作用下码头桩基承载特性计算分析

基于M-C弹塑性模型和E-M-T方法分别对土体和桩基进行模拟,通过不同的桩基直径、土质及荷载的工况组合,分别讨论不同长径比、不同土质、不同荷载等情况下的桩基侧摩阻力和桩身轴力。计算结果表明:桩的长径比对侧摩阻力的影响比较明显,而土质和荷载对桩侧摩阻力影响相对较小;露出长度对桩身轴力的影响比较明显,荷载对桩身轴力影响较小。     

水平荷载下桩身稳定性及土体扰动分析

通过数值模拟,对比基桩试验结果和模拟结果,验证计算模型的适用性。计算不同荷载等级下桩身的内力分布情况和位移变化,分析桩身稳定性;对桩周土体的受力状态进行分析,研究水平荷载对桩周土体的扰动情况。研究结果表明:在受到长期性的横向荷载作用时,桩身会受到持续的剪切作用,应定期进行桩身完整性检测;在水平荷载的作用下,基桩周围的土体会受到剪切和张拉作用。     

PLAXIS在混凝土U形板桩护岸受力计算中的应用

利用岩土有限元软件PLAXIS对某钢筋混凝土U形板桩护岸模型进行非线性有限元分析,得出U型板桩的变形、板桩的弯矩和剪力分布,分析荷载作用下板桩墙的水平位移。并指出应用PLAXIS计算板桩结构时需注意的事项及土体参数选取,对实际工程计算具有指导意义。     

运动海床对近海风机单桩基础的影响

以东海大桥海上风电场为研究背景,首先基于Biot固结理论求解了不同波况下多层非均质土体的位移、超孔压的分布,讨论了波浪荷载对海床运动的影响。而后基于土体位移计算结果,应用支座位移加载法与p-y曲线法相结合的方法,求解了运动海床作用下近海风机单桩基础的内力和变形,并将其结果与不考虑运动海床作用的结果进行了对比。对比结果显示:运动海床对桩身的变形影响显著,设计中有必要进行运动海床作用下的变形校核。     

大直径负摩擦灌注长桩荷载-沉降关系研究

提出大直径灌注长桩工作性状并同时考虑负摩阻力的桩侧荷载传递模型，桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性，并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下桩身混凝土的弹塑性性状，采用Mindlin解答以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移，从而建立了层状地基中大直径负摩擦灌注长桩的荷载传递分析理论。根据该理论计算得到的荷载一沉降曲线与实测的曲线较为吻合，可作为确定大直径灌注长桩承载力的依据，经过对工程实例的计算与实测对比分析，证明该理论可靠、方法简单，且具有较好的适用性。     

新夏港双线船闸双排对拉板桩结构受力特性

为研究新夏港双线船闸闸室中隔墙双排对拉板桩结构的受力特性,利用ABAQUS有限元软件进行双闸室完整建模分析。采用修正剑桥模型模拟两侧闸室土体的同步开挖,对比分析施工期对拉板桩与单锚板桩的结构特性差异。运行期对双排板桩施加水压力,研究中隔墙整体变形特征、桩间土承载变形特性。结果表明:施工完建期,对拉板桩位移远小于单锚板桩,但两者变形相似,弯矩和土压力分布规律一致,且差值极小。运行期,宽矮的中隔墙在向低水侧闸室的侧向位移中,以剪切变形为主。板桩土压力增量与各自承受的净水压分布有关,还受上部连杆传力和低水侧横撑反力的影响。桩间土在传递、扩散侧向压力时,产生侧向压缩,并可分担中隔墙的大部分剪力。中隔墙弯矩主要由两道板桩分担。现有的双排板桩结构简化计算方法,尚无法反映桩间土抗剪的作用,值得进一步研究。     

竖向荷载作用下桩基荷载传递计算方法

通过对己有各种单桩计算方法的研究总结,建立了单桩计算新理论。该理论与以往基于荷载传递法的单桩计算方法相比,做了如下改进:(1)桩侧与桩端采用广义荷载传递模型;(2)引入混凝土的Rusch模型以考虑高荷载水平作用下桩身混凝土的弹塑性性状;(3)耦合Mindlin解答以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移。因此该单桩荷载-沉降关系计算方法在理论上更趋完善,使基于荷载传递法的多层地基中单桩荷载-沉降关系计算方法得到完善和统一。     

桩顶有无连梁的双排抗滑桩数值模拟*

为明确双排抗滑桩的受力性状,用ABAQUS有限元软件建立有、无桩顶连梁2个模型,比较二者在相同滑坡条件下的受力及变形情况,探讨双排抗滑桩与桩顶连梁组成的空间结构的受力机理,并从结构力学角度进行验证.研究表明:桩身最大剪力与弯矩均出现在滑面处.有桩顶连梁时剪力与弯矩最大值比无连梁时要小,前后排桩桩顶反弯矩相等.桩顶刚接连梁通过提供反弯矩减小了桩顶位移与桩身所承担的剪力及弯矩,增大了抗滑结构转动惯量,提高了抗滑力.     

基于旧码头改造的钢管板桩结构静力分析

结合国内某港区散杂货泊位改造工程,对基于高桩码头改造所产生的新建钢管板桩结构进行数值分析。首先,建立数值模型,将传统板桩码头前墙结构受土压力作用的数值计算结果与理论计算结果进行比较,验证数值方法的准确性;其次,基于此数值方法建立研究土体边界选取的三维数值模型,分析土体的边界范围对码头结构应力的影响;最后,对钢管板桩结构进行运营荷载作用下的三维数值模拟,对结构的应力及位移进行分析。通过数值模拟及理论分析发现:在钢管板桩结构数值模型中,当土体边界达到60～80 m时,可以忽略土体的边界效应;在码头面设计荷载作用下,新建结构所受土压力和产生的位移小于传统的板桩码头结构。     

大直径钻孔灌注摩擦桩的静承载特性

本文依据4个工程进行的6根直径为1．0m、长度为59～70m的钻孔灌注摩擦桩的静载试验,对大直径钻孔灌注摩擦桩荷载的传递机理、荷载—沉降量曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧摩阻力与桩土相对位移关系以及桩蛸反力等进行了计算分析,给出了主要土层的桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线,提出了考虑桩土相对位移影响的大直径钻孔灌注摩擦桩极限承载力计算建议。     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

地震作用下的液化砂土地基PHC管桩动态响应

为研究液化砂土地基上的PHC管桩在地震作用下的动态响应,利用FLAC3D有限差分软件建立土体、实体PHC管桩和桩顶等效质体组成的数值模型,同时考虑水体、土体和PHC管桩之间的耦合作用。通过在模型底部施加地震荷载进行完全非线性动力分析,研究土体的液化情况、场地的变形以及PHC管桩的响应。结果表明,地震作用引起了饱和砂土有效应力减小,全高度的砂土均发生了液化;液化的发生与否以及发生时间不仅与土体的埋深有关,也与地震荷载的序列和地震荷载的峰值加速度相关;埋入土中的桩身正应力呈先增大再减小的趋势,最大值出现在护坡和砂土交界处;埋深较浅处桩的侧向位移大于埋深较深处;由于PHC管桩在强震作用下的位移和内力值均较大,应在码头建造之前对极易液化的场地进行改善。     

桩土作用下斜桩对高桩码头岸坡稳定性的影响

考虑船舶撞击力、堆货荷载等外荷载对码头岸坡与后方桩台的作用,利用ABAQUS有限元软件对高桩码头布置斜桩的后方桩台与岸坡土体进行模拟,并对其桩土相互作用和结构稳定性进行分析。对位移场、应力场等云图中的模拟结果进行分析,结果表明：斜桩承受水平荷载能力优于竖向荷载,与直桩可以很好地形成遮帘作用,保证岸坡土体和结构物稳定。