某基坑支护结构中双排桩的设计与应用

在工程实践中,基坑开挖深度越来越大,导致土体和周围建筑对于支护结构的变形要求较高,因此双排桩支护广泛应用于深基坑支护结构中。双排桩支护结构形式选择以及前后排桩的间距、桩顶点位移的控制、冠梁的大小等仍是设计的难点。结合合肥某基坑工程实例,运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构三维模型,通过有限元分析,研究了开挖深度、排距、结构形式等因素对双排桩受力与变形的影响,并将变形分析结果与实测结果进行比较,两者接近,实测位移量满足相关要求,施工过程证明该支护效果良好。     

某基坑支护结构中双排桩的设计与应用北大核心CSCD

在工程实践中,基坑开挖深度越来越大,导致土体和周围建筑对于支护结构的变形要求较高,因此双排桩支护广泛应用于深基坑支护结构中。双排桩支护结构形式选择以及前后排桩的间距、桩顶点位移的控制、冠梁的大小等仍是设计的难点。结合合肥某基坑工程实例,运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构三维模型,通过有限元分析,研究了开挖深度、排距、结构形式等因素对双排桩受力与变形的影响,并将变形分析结果与实测结果进行比较,两者接近,实测位移量满足相关要求,施工过程证明该支护效果良好。     

基于等效桁架模型的基坑双排桩结构计算模型研究

在基坑双排桩支护体系中,由于前、后排桩桩间土的存在,导致其受力及变形机理变得非常复杂,而当前规程及其它常见的双排桩计算模型中,仅采用水平构件等效桩间土的作用不够完善。通过引入等效桁架模型,将前、后排桩桩间土等效为平面桁架结构,进而提出一种基坑双排桩支护结构的改进计算模型。再利用MATLAB自行编制相应的计算程序包,将该计算程序包应用到1个典型的算例分析中,对提出的基坑双排桩改进计算模型的合理性及可行性进行验证。结果表明,引入桩间土等效桁架模型后,由于考虑了桩间土的剪切变形效应和桩侧摩阻力,基坑双排桩计算模型的计算精度和合理性有了进一步提高。     

拱形双排隔离桩对既有隧道的保护效果研究

采用隔离桩来保护邻近基坑的既有隧道是工程中常用方法,目前隔离桩平面排列形式多采用传统的矩形行列式。以杭州市某房建地下室基坑工程为例,提出由直线形排桩和弧形排桩组成的拱形双排隔离桩及相应的优化方案,采用ABAQUS有限元软件建立三维模型,研究了隔离桩中心距、桩半径、平面位置以及弧形排桩曲率半径等因素对隔离效果的影响,并与实测结果进行对比。结果表明:隧道衬砌总位移存在最大值和最小值,隧道衬砌总位移最大值点位于拱底,最小值点位于拱顶,隧道衬砌整体呈现出沉降的趋势。减小隔离桩中心距或增大隔离桩半径均可减小隧道衬砌的位移,拱形双排隔离桩的保护效果优于传统形式;将拱形双排隔离桩设在距基坑10 m处,并将弧形排桩设在隧道一侧更合理;弧形排桩曲率半径对隧道保护效果存在合理值;采用优化方案时隧道位移比原方案减小45.7%,隧道更趋于安全。     

波流组合作用下钢板桩围堰的受力分析*

在涨落潮明显的河道中,如何在波流组合作用下确定钢板桩围堰的最小埋置深度,对钢板桩围堰的设计、施工具有重要的理论意义和实用价值。采用三维源汇分布法建立了大尺度结构物波浪力的数学计算模型,并叠加了通过《公路桥涵设计通用规范》相关公式得出的水流力,确定了围堰结构所承受的波流组合作用力。然后通过某实际工程的钢板桩围堰在"强流水、弱波浪"荷载组合和"强流水、强波浪"荷载组合下的围堰最小埋置深度的应用算例,验证了本文方法的可行性。最后讨论了波流组合作用与矩形围堰结构位移、转角的关系,并对影响围堰埋置深度的因素做了多参数分析,并得出了一些有益结论。     

雪花形钢板桩桩身变形影响因素研究∗

雪花形钢板桩是一种新型异型桩,为研究其在荷载作用下桩身变形特征,开展了雪花形钢板桩桩身变形数值模拟与室内模型试验研究,采用有限差分软件FLAC 3D 构建雪花形钢板桩数值分析模型,并与室内模型试验结果进行对比,验证了数值模型建立的合理性;同时研究了雪花形钢板桩翼缘数量、腹板(翼缘)厚度、腹板(翼缘)长度、桩长和钢板弹性模量对桩身变形的影响。结果表明：在竖向荷载作用下,雪花形钢板桩桩身应变随着深度增加而减小;增加雪花形钢板桩翼缘数量可以减小最大受力及改善桩体受力的均匀性;在相同条件下,雪花形钢板桩桩身应变随着腹板(翼缘)厚度增大而减小,随着腹板(翼缘)长度增大而减小,随着钢板弹性模量的增大而减小;随着桩长增长,距桩顶相同位置处的桩身应变不断增大,但最大应变大小一致发生在桩顶处。     

砼芯水泥土搅拌桩基坑支护的有限元分析

砼芯水泥土搅拌桩支护方法异于常用的支护方法,没有现成的经验可借鉴,用普通的近似方法分析和设计有较大难度。为了准确了解基坑支护结构的变形情况,确保工程安全,也为了便于该新型支护方法的推广,对该基坑支护形式进行了二维有限元分析。有限元分析中采用理想弹塑性模型,考虑了支护结构和土体之间的相互作用,并将计算结果与普通的近似方法计算结果进行了比较,发现用普通近似方法进行设计存在一定的安全隐患。对砼芯水泥土搅拌桩支护设计涉及到的水泥土桩长、方桩桩长、岩土的弹模、桩间距等关键参数进行了分析和讨论,最后对砼芯水泥土搅拌桩支护设计提出了可行建议。     

非均质土层中单桩水平简谐动力响应特性的数值分析

运用土动力学和结构动力学原理,基于改进的Winkler地基梁模型,同时考虑桩侧土的弱化效应和地基土层的成层非均质性,采用数理方程方法分别求解土与桩的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩侧向简谐动力响应特性分析的计算力学模型和方法,并将所得结果与有限元计算结果进行对比分析,验证了所提出的计算方法的合理性。通过对影响单桩水平简谐动力响应特性的各相关参数进行变动参数分析,总结出了各影响参数对单桩水平简谐动力响应特性的一般影响规律。     

品字型抗滑桩对滑坡的加固效果研究

利用FLAC3d程序对以组为单位进行设计的品字型抗滑桩对于滑坡的加固效果进行研究。其中,品字型抗滑桩分为无、有桩顶连梁两种形式。通过模拟计算,对在布置无、有桩顶连梁的品字型抗滑桩时,坡体的安全系数,桩的侧向位移、弯矩、剪力进行对比分析。通过对比得出:桩顶有连梁时,坡体的安全系数明显增加;桩的侧向位移明显减少,且一组中各桩的位移基本一致;桩顶弯矩明显增大,且滑动面以上各桩弯矩分布相对均匀,滑动面以下各桩弯矩相对有所减小;桩顶剪力均有所增加,滑动面以上,前排桩剪力峰值减小,后排桩剪力峰值增大,各桩的剪力幅度比较均匀。再通过将布置桩顶有连梁品字型抗滑桩与前后排相对应的无连梁双排抗滑桩进行对比,得出前者坡体的安全系数大,桩的侧向位移小,且节约材料,进一步验证了其优越性。因此,在抗滑桩结构形式设计中,桩顶有连梁品字型抗滑桩是更值得推广的结构形式。     

端承桩‑土动力相互作用的频域子结构分析方法∗

对动力荷载作用下桩‐土相互作用问题,将桩和结构等效为一维杆、土体假定为黏弹性介质,提出了一种桩‐土动力相互作用的频域子结构分析方法。首先,基于连续介质力学方法,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦, 根据边界条件推导桩周土体位移和应力的表达式,并结合桩‐土耦合连续性条件推导出均质土体中水平抗力表达式。之后,基于有限元方法将桩和结构采用梁单元离散,进一步通过有限元离散得到土体水平抗力与桩位移之间的动力刚度矩阵,并将其与桩和结构的动力刚度矩阵耦合形成耦合有限元方程,从而建立了结构‐桩‐土体系动力响应的频域子结构模型。最后,通过 Abaqus 软件中的三维有限元模型对该方法进行了验证;利用提出的模型分析了土体动力刚度、土体阻尼和土体模型等对结构动力响应的影响,并分析了地震动一致和非一致激励对结构地震响应的影响。     

土体侧移作用下桩基侧向土压力的群桩效应∗

当前工程建设中受土体侧移作用影响的桩基问题越来越突出,桩侧土压力是桩?土相互作用研究中的重要问题,并且受群桩效应影响很大,运用岩土数值计算程序 FLAC3D ,针对粘土饱和不排水情况进行了平面应变数值模拟研究,土体采用摩尔?库伦理想弹塑性本构关系,桩基采用线弹性本构关系,桩?土之间建立接触面。研究结果表明,桩周粘结力对桩侧极限土压力有明显影响,达到桩侧极限土压力所需要的桩土相对位移随 E/Cu 的增大而减小。单排桩时,随着桩间距增大桩土荷载分担比降低,桩侧极限土压力值增大,达到极限土压力时所需要的桩土相对位移增大。双排桩时,当桩间距大约为 2D 时加筋和遮拦效应影响范围比较小,然后随桩间距增大加筋和遮拦效应影响范围增大,而排间距的增大会使遮拦和加筋作用降低,当排间距大于 6D 后遮拦和加筋效应基本消失,桩间距和排间距的增大都使达到桩侧极限土压力所需要的桩土相对位移量增大,并将计算结果与先前学者试验结果进行了对比与分析,具有较好的一致性并有所发展。     

刚性桩复合地基地震响应的拟静力简化计算方法

刚性桩复合地基在建筑结构中已得到广泛应用,但对其地震作用下的动力响应研究还不够充分。采用上海市《建筑抗震设计规程》8度罕遇地震的规范标准反应谱拟合生成人工地震波,以软土场地中的某10层钢筋混凝土框架结构为对象,将土体自由场变形和上部结构惯性力对桩身内力的影响分开考虑,提出一种拟静力简化计算方法,分析刚性桩复合地基的地震响应。并建立刚性桩复合地基-筏板-上部结构体系整体有限元模型,利用数值方法进行动力时程分析,验证了拟静力方法的合理性。进一步分别计算了自由场位移对桩基的作用、刚性桩复合地基-筏板-上部结构体系整体地震响应以及桩筏基础地震响应。结果表明:拟静力方法与数值方法较为吻合,复合地基的桩身内力和筏板底加速度峰值均小于桩筏基础,褥垫层对地震波具有滤过作用,显著减轻了地震的作用效应。     

基于有限差分法的h型抗滑桩结构计算模型

目前关于h型抗滑桩的结构计算尚无成熟的模型和方法。提出基于有限差分法的h型抗滑桩结构计算模型,把h型桩分成滑动面以下和以上两部分分别建立差分方程,以边界条件为基础,推演出适用于h型抗滑桩计算的有限差分方程组,并进行计算分析。同时,进行h型抗滑桩大型结构模型试验,验证对比了有效差分分析方法。结果表明:采用有限差分法得到的h型抗滑桩关键点的位移和应力数据与结构模型试验结果基本吻合,说明采用有限差分求解h型抗滑桩的位移、应力等桩身参数具有较高的准确性和可靠度;h型抗滑桩前、后排桩的桩身应力均呈交变状态,有效降低了桩的最大应力值,克服了传统单排桩桩身应力过于集中的问题;h型抗滑桩前排桩和后排桩在同一高度上的桩身位移基本相等,具有较优的结构协同工作能力。     

基于功率法的结构⁃TMD减震控制分析∗

建立了结构-TMD振动方程,推导了无控结构和带TMD受控结构基于功率表达的运动方程,分别解释并给出了各种功率表达参数的物理意义,推导了随机激励下结构耗能功率流均值的随机表达式,对比分析了基于功率法的结构-TMD优化方法与其他优化方法的优化分析结果,并对其减震控制效果进行了对比分析。结果表明,结构-TMD系统的参数可以通过耗能功率流随机分析方法所得均值进行优化,且通过功率法优化后,结构在减震效果上优于其他传统方法得到的结果,从耗能功率均值的随机分析和时程功率分析角度证明了TMD控制的有效性;TMD做功功率为负时对结构有控制效果,起吸收转移能量的作用,且功率幅值越大控制效果越好,做功功率为正时则相反。     

砼芯水泥土复合桩在基坑支护工程中的应用与研究

砼芯水泥土复合桩是一种新型的基坑支护方法,即在水泥土搅拌桩中插入钢筋混凝土预制小方桩,形成一种新的复合桩体,兼有受力和止水的双重作用,并采用两排中间用圈梁相连的门型结构提高了支护结构的受力特性。该支护方案在南京某深基坑工程中得到了成功应用。本文分析了该新方法的结构特点、简要介绍了其设计计算方法,并结合有限元数值模拟和实际的监测数据与排桩方案进行分析比较。研究结果表明,该新型基坑支护形式取得了良好的支护和经济效果,具有重要的应用前景。     

基坑外设置隔离桩对土体水平位移的隔断效果分析

目前对于隔离桩是否能有效减小基坑外地下结构的变形问题仍存在争议。为研究隔离桩对基坑开挖引起的土体水平位移的隔断效果,结合二阶段分析方法及地层补偿法,提出了求解基坑开挖后隔离桩外土体位移的三阶段分析方法,并对其合理性进行了验证。结果表明:基于该方法的计算,不同基坑开挖深度和不同围护墙变形模式下,隔离桩的存在可减小坑外地坪下一定深度范围内的土体水平位移,但可能增大深层土体水平位移;隔离桩刚度越大,对土体上部水平向位移的隔离效果越好,但同时深层土层位移增大的情况也越明显;合理的隔离桩桩顶埋深可一定程度减小隔离桩对深层土体的牵引作用。为保护基坑外的地下结构而设置隔离桩时,应根据模拟计算结果、工程实际情况及当地经验综合分析其可行性。     

湿热老化后膨胀型钢结构防火涂层导热系数数值计算

通过对已有多孔材料导热系数计算模型的总结和分析,提出了湿热老化后膨胀型钢结构防火涂层导热系数的计算模型。为考察该模型的计算精度,进行了湿热老化试验及隔热性能试验,测量涂层膨胀倍率、炭化层泡孔尺寸和钢板温度等数据。结果显示,湿热老化后炭化层泡孔尺寸增大导致涂层导热系数增大,隔热性能下降,钢板温度上升。利用本文试验测量数据(泡孔尺寸)计算炭化层导热系数,再根据炭化层导热系数的数值计算结果分析钢板温度,并将钢板温度的计算结果与试验结果进行对比,两者吻合良好,验证了膨胀型防火涂层导热系数计算模型的适用性。     

长短管桩在含浅部持力层的地基中的应用研究

在含良好浅部持力层的地基中采用长短桩基础,可以充分发挥浅部持力层这一天然资源的良好承载性能。本文依托张家港地区某静压管桩长短桩工程实例,对含典型浅部持力层的地基中长短管桩的承载特性进行了研究。现场测试和计算分析结果表明,桩端置于浅部粉细砂层的短桩与桩端置于深部粉质粘土层的长桩的单桩承载力接近,设计极限荷载下,短桩桩顶沉降明显大于长桩,但均小于一般桩基沉降控制标准;长短组合桩中,短桩主要用于提高承载力,长桩主要用于控制沉降。本文结果可为长短组合桩理论研究和优化工程设计提供有益参考。     

新建宜万线渡口河大桥动力特性分析

新建的宜昌—万州线上的渡口河大桥为一座高墩大跨度连续刚构桥,为了研究其动力特性,分别按桩土连续梁模式、桩土空间刚架模式模拟桩土的共同作用,建立了相应的空间有限元模型。通过比较不同建模方法对动力分析的影响,深入分析了渡口河大桥的动力特性。研究了二期恒载、承台的质量、主墩的混凝土强度等级和边支座纵向弹性约束对结构动力特性的影响。计算结果表明,大跨度桥梁结构的动力分析必须建立详尽的分析模型,以反映结构的实际动力特性。     

考虑群桩-土相互作用的梁式桥子结构拟动力试验方法研究

考虑群桩-土相互作用影响,对梁式桥在顺桥向水平地震作用下的子结构拟动力试验方法进行了研究。在建立的结构试验模型中,可以取桥梁支座、桥墩或桩基础作为试验子结构置于异地实验室进行试验实测,其余部分进行数值模拟。基于网络化结构实验室Net SLab系统,开发了考虑群桩-土相互作用的梁式桥远程协同子结构拟动力试验程序。进行了一系列梁式桥远程虚拟子结构拟动力试验,并将试验结果与SAP2000时程分析结果进行了对比,验证了试验程序的可靠性。