大面积堆载作用下饱和土中的桩基工作性状

软粘土地基在大面积堆载作用下会产生大量沉降,并影响区域内桩基和邻近桩基的正常工作.采用有限元方法分别研究大面积堆载作用下负摩擦桩的受力与变形性状,并通过算例分析讨论了不同接触面对桩土沉降差、侧移以及桩身轴力的影响.现场试验的数值分析结果验证了本方法的有效性,并得到大面积堆载作用下土体沉降、桩身轴力和弯矩的变化规律,为计算与设计提供了依据.     

堆载预压对邻近桩基处理施工交叉影响的有限元分析

为了研究多种地基处理交叉施工的影响,结合广佛肇高速公路的工程实例,利用有限元方法分析了堆载预压与桩基处理交叉施工的影响.分析结果表明:与桩基处理相比,交叉施工导致桩基的水平位移与竖向位移大大增加,且距离堆载坡脚越近的桩基,位移增加越明显,这必然引起桩基的偏移以及桩基的不均匀沉降;同时,桩基受到的弯矩明显增加,这对桩基的抗弯性能提出了更高的要求;此外,交叉施工还会导致桩土位移差大大增加,桩间土出现绕流,极大地降低桩基的承载力及稳定性.     

带状堆载对邻近桩基作用效应的计算方法

为研究路基等带状堆载对邻近桥梁桩基础受力影响的计算方法,基于Terzaghi地基承载力公式,将地表的带状堆载等效为埋深为0的条形基础荷载,根据承载力计算公式中地基土整体剪切破坏时的滑动面形状,采用极限平衡法,得到保证地基稳定的最大堆载高度以及带状堆载主要影响区的计算公式;判断带状堆载邻近桩基础是否受堆载影响,并得到带状堆载作用下地基土体侧移变形的计算深度及对邻近桩基础的推力计算公式,将上述作用效应施加到堆载邻近的桩基础上,使堆载作用下邻近桩基础受力模型简化为一般的被动受荷桩,采用m法计算了桩身效应。同时,建立带状堆载与邻近桩基础相互作用的有限元模型,分析堆载规模对邻近桩基变形特性的影响,并将理论计算结果与有限元结果进行比对。研究结果表明:堆载作用下地基土体浅层一定深度内发生了侧移变形,推挤邻近桩基而发生不同程度的挠曲,堆载作用下地基土体侧移存在影响深度范围;带状堆载作用对邻近桩基础的受力变形存在主要影响区,在该距离范围内堆载对桩基础影响明显,超过该范围后其影响并不消失,而是维持在较低水平;理论计算和有限元计算结果反映的规律基本一致,理论结果比有限元结果略保守,研究可为类似工程提供借鉴。     

振冲碎石桩处治粉砂性湿软地基研究

为了提高粉砂性湿软地基的承载能力,采用振冲碎石桩进行处治.基于Drucker-Prager模型,应用数值分析软件对实际工程中加固后的不同填高路基及不同桩径、不同桩间距的碎石桩复合地基进行数值模拟.结果表明,随着碎石桩桩径的增大、桩间距的减小,振冲碎石桩能减少路基沉降量,最大减小量分别为31.4 mm和23.4 mm,但坡脚的水平位移增大;随着路基填高和桩间距的增大,碎石桩复合地基坡脚的水平位移减小.综合分析认为,当桩径为0.5 m且桩间距为1.5 m时,较为经济合理.     

考虑土体固结的被动排桩土拱效应研究

被动桩在邻近堆载作用下会出现土拱效应,而三维情况下考虑土体固结的被动桩土拱效应鲜有研究.将衡量桩承式路堤土拱效应的桩土应力比等参数推广到被动桩土拱效应的研究中,考虑软土地基弹塑性-固结耦合及桩土相互作用,运用ABAQUS有限元软件建立被动排桩三维模型,分析了桩身不同深度处、桩侧不同堆载大小下被动桩土拱效应变化规律,并分析土体固结对被动土拱效应的影响.结果表明:桩身不同深度处土拱效应不同,且与桩身受到的侧向压力有关;邻近堆载的增大会减弱被动桩土拱效应;随着固结时间增长,土拱效应减弱,但减弱程度有限.     

邻近堆载诱发既有隧道受力变形研究

地表堆载会引起邻近土体产生沉降变形,进而会对地下空间中的邻近隧道造成安全威胁。为了获得邻近既有隧道受到地表作用的影响,采用Boussinesq解获得地表堆载对邻近既有隧道的竖向附加应力,将既有隧道简化成搁置Vlasov地基模型的Euler-Bernoulli梁,引入既有隧道侧向土体影响,进一步获得隧道在邻近堆载作用下的变形响应。通过与既有工程案例数据对比分析可知：该方法理论解析与监测数据较为接近,验证了方法的可靠性;与该方法退化解析对比,本文方法更贴近工程实测数据。参数研究表明：隧道与堆载中心间距的增大会引起隧道纵向位移及内力的减小;堆载荷载的增大会引起隧道纵向位移及内力的增大;随着既有隧道刚度的逐渐增大,隧道纵向位移会逐渐减小,但会引起既有隧道内力的增大。     

外有堆载的深基坑桩锚支护结构性状

为研究坑边堆载对桩锚支护结构的内力和位移的影响,采用有限元数值模拟方法,运用Adina软件对实际基坑工程的开挖支护过程进行模拟,得到了支护结构分别在不同堆载大小、堆载宽度和堆载距坑边距离作用下的位移值和弯矩值的变化曲线.研究结果表明:堆载对支护结构的内力位移影响较大,不同堆载作用形式对支护结构的影响规律不同,减小堆载大小、增大堆载宽度和距坑边距离可有效减小支护结构的位移,使桩身弯矩分布更合理.     

基于应变楔模型的堆载下被动斜桩受力变形分析

被动斜桩大多应用于开挖基坑的支护工程中,很少应用于填筑体抗滑工程中,且工程性状尚不清楚.为分析侧向堆载作用下被动斜桩受力变形特性,本文基于应变楔模型（SW模型）,结合Boussinesq解进行双重积分及坐标变换,建立了侧向堆载作用下被动斜桩的挠曲微分方程,推导了其相应桩身内力与侧移的有限差分解,并通过与现场试验和室内模型试验对比验证了本文方法的有效性.结果表明：相同荷载作用下,负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值最小、正斜桩次之、直桩最大;正斜桩和负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值均随其倾斜角的增大而减小.侧向堆载下斜桩桩身变形模式为“平移叠加转动”.桩身常规倾斜角范围内（≤20°）,坡脚处将桩设置成向堆载中心倾斜、倾斜角较大的负斜桩,可以取得更好的工程效果 .     

碎石桩复合地基控制粉砂土拼接路基沉降研究

为减小粉砂土拼接路基与旧路基的差异沉降,采用碎石桩复合地基处治,建立了有限元模型,研究了碎石桩长度及其模量、桩间土模量及粘聚力对沉降及水平位移的影响.结果表明:桩长为5.0m时路基顶面最大沉降为9.8cm,最大差异沉降为5.3cm;碎石桩模量对沉降、坡脚水平位移及差异沉降的影响不显著;桩间土模量对路基沉降的影响较大,当桩间土的模量增大到14 MPa以后,路基的沉降趋于稳定,此时路基顶面沉降为7.15cm、最大差异沉降为3.87cm;桩间土粘聚力达10kPa后路基沉降趋于稳定,此时路基顶面沉降为9.8cm,最大差异沉降为5.2cm;新路基坡脚水平位移趋近于0.总之,碎石桩能明显减少沉降和侧向位移,碎石桩长5.0 m、桩间土模量14MPa、桩间土粘聚力10kPa时控制新路基沉降效果良好.     

长期荷载下有侧向约束柔性桩复合地基试验

为探讨长期荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状,进行了有无侧向约束条件下夯实水泥土桩复合地基的长期荷载对比试验.在复合地基表面埋设沉降标,量测了桩体和土体沉降值,得到了桩和土的沉降随时间的变化规律;通过在桩间土表面、桩顶、桩端埋设土压力盒和在桩身埋设内贴应变片PVC管量测应力值,获得了桩顶与土顶应力、桩-土应力比、桩身轴力随时间发展的变化规律.试验结果表明:在长期荷载作用下,设置了约束长桩夯实水泥土桩复合地基的工作性状明显优于无约束夯实水泥土桩复合地基的工作性状——大幅度缩短了进入沉降稳定时间(约为64%),减小工后沉降量(约为29%~42%),降低桩-土应力比约39%;明显地调整了桩身轴力分布.分析认为:采用柔性桩加固软土路基时,在加固区边缘设置刚性长约束桩,能有效地控制路基的工后沉降,提高路基的承载性能.     

桥台对连续梁桥纵向地震响应的影响

以一座带桩基础U形座式桥台的连续梁桥为背景,采用非线性时程方法,研究主梁、桥台和台后填土相互作用对桥梁结构纵向地震响应的影响,探索地震作用下容许桥台背墙进入弯曲屈服或背墙底剪断对桥梁支座位移、桥墩延性需求和桥台单桩弯矩地震响应的影响,并以桥台背墙的屈服弯矩、台梁之间间隙和墩高为参数进行参数分析.结果表明,与容许桥台背墙进入弯曲屈服相比,容许桥台背墙底部被剪断工况中的支座纵向位移、桥墩位移延性需求和桥台单桩弯矩明显减小;增大桥台背墙屈服弯矩可减小支座位移,桥墩位移延性需求随桥台背墙屈服弯矩增加呈现先逐渐增加再趋于稳定的趋势,桥台单桩弯矩呈现逐渐增加的趋势;减小伸缩缝间隙的大小可减小支座纵向位移,但可能会增大桥墩位移延性需求.     

被动桩计算模式及考虑土拱效应的计算方法

建立了地面堆载条件下对邻近桩基影响的实用计算模式，将被动桩分为受土体位移作用的被动部分和受土体抗力作用的主动部分分别考虑，以Itos土压力为依据，考虑土体的实际分层和被动区侧移土体成拱效应，计算被动部分桩侧土压力，主动侧作用于桩身上的土体抗力与桩的变形成正比．通过桩的平衡建立位移协调方程，采用有限差分法求解建立的微分方程，并编制了VBA电子表格有限差分程序．最后通过一个工程实例对所提出的被动桩实用计算方法进行了验证．     

堆载下土体侧移及对邻桩作用的有限元分析

在分析堆载作用下土体侧向位移的基础上 ,采用有限元法对无桩条件下的自由场土体侧向位移以及设置桩基后的桩土相互作用进行了数值分析 ,讨论了土体弹性模量和泊松比对土体和桩基侧向变形的影响 .结果表明 ,邻近堆载的自由场土体侧向变形可近似为上部软土的抛物线形和下部硬土的倒三角分布模式 ,采用不同的土体本构模型 (弹性或弹塑性 ) ,桩基的变形规律随弹性模量、泊松比变化而不同     

涂层对钢管桩身侧摩阻力影响的数值分析

工程中常采用涂层法来消除桩侧负摩阻力问题.为充分认识堆载作用下涂层桩的工作性状,分别建立地表堆载下钢管涂层单桩-土及钢管非涂层单桩-土模型;用有限元单元法对比分析了堆载时钢管涂层桩及钢管非涂层桩工作性状的异同,研究了涂层种类、涂层分布范围对钢管单桩桩身侧摩阻力的影响.发现桩侧加涂层可显著降低桩身侧摩阻力,涂层摩擦系数越小减摩效果越明显,不同种类的涂层其减摩效果相差近10%;仅负摩阻力区布满涂层时减摩效果最佳,用涂层法削弱桩侧负摩阻力时,必须严控涂层施加区域.研究成果对实际工程中涂层法的施工乃至桩基负摩阻力问题的消除、整个桩基工程的安全有重要意义.     

基于高阻尼橡胶支座及墩柱劣化的近海隔震桥梁地震响应分析

为研究高阻尼橡胶支座及墩柱材料性能退化对近海隔震桥梁在服役期内抗震性能的影响规律,给近海隔震桥梁的全寿命性能评估提供理论依据,首先,对高阻尼橡胶支座进行海水干湿循环作用下的性能劣化试验,得到相应的力学性能劣化时变模型,给出全寿命周期内高阻尼橡胶支座力学性能时变参数,并基于钢筋力学性能和混凝土材料退化模型,计算全寿命周期内钢筋和混凝土的时变参数,分析纵筋单独劣化、箍筋单独劣化及二者共同劣化3种工况条件下,桥墩截面的抗弯承载力及延性在全寿命周期内的时变规律。随后,采用SAP2000软件建立近海隔震桥梁非线性有限元模型,设计支座单独劣化、墩柱单独劣化、支座和墩柱共同劣化3种工况,分析对比不同工况下桥梁的地震响应时变规律。结果表明:箍筋劣化导致桥墩截面的延性显著降低,但对截面抗弯承载能力影响不大,纵筋劣化则相反,二者共同劣化使得桥墩截面的抗弯能力和延性均大幅下降;墩柱单独劣化和支座单独劣化对桥墩反应和支座滞回曲线均有影响,但相比于支座性能和墩柱材料单独劣化,二者共同作用时影响最大;随着服役时间的增加,墩顶位移和墩底弯矩-转角滞回面积逐渐增大,而墩底弯矩和支座滞回面积均变小;隔震桥梁的抗震性能受极罕遇地震的影响较大,极罕遇地震作用下,桥墩及支座的地震响应均显著增大。     

顶推法在预应力断桩纠偏中实例应用

预制桩应用广泛,但因工艺原因常见断桩偏移现象,文章结合工程实例探讨预制桩偏移原因,提出采用顶推法纠偏加固方法。     

土体侧移作用下轴向受荷单桩承载性状数值分析

地下工程开挖引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前还缺乏充分的研究.采用有限差分软件FLAC 3D(fast Lagrangiananalysis of continua 3D)进行分析,讨论轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体强度、桩身刚度以及桩顶不同约束条件下的单桩性状.数值分析表明,在竖向荷载和侧向土体位移耦合作用下,轴向荷载的增加或者侧向位移的变大,对桩身变形和弯矩有着明显的影响,而土体强度、桩身刚度以及桩顶约束条件也会对桩的受力特性产生不同程度的影响,在工程实践中应予以充分重视.     

不同土表堆载分布形式下桩基负摩阻力特性模型试验

为了研究土表堆载分布形式对桩基负摩阻力作用的影响,设计实施了边载及围载作用下的单桩室内模型试验.桩周土采用细砂与饱和黏土,于加载过程中测定桩身应变、桩顶位移以及土体分层沉降.试验结果表明,土表堆载分布形式对桩基附加沉降具有较明显的影响,砂土中桩基在边载分级加载作用下的附加沉降约为围载时的77%,试验结束时黏土中桩基在边载作用下的附加沉降约为围载时的74%.边载作用下砂土及黏土中桩基中性点深度分别比围载时低约0.03L~0.08L和0.02L(L为有效桩长).在砂土承受土表堆载分级加载作用或者黏土排水固结的后期,因桩土相对位移不足以完全发挥负摩阻力作用,土表堆载分布形式对桩基负摩阻力影响减弱.     

预应力混凝土箱梁桥桥墩位移事故机理分析

针对桥墩位移事故致因的复杂性及分析过程的不确定性,以某预应力混凝土箱梁桥桥墩因上游侧的新填土造成堆载作用导致土体侧向位移影响桩基受力的位移事故项目为研究对象,通过现场检测、监测及理论分析了与数值模拟相结合的综合分析方法,模拟并分析桥墩位移事故的致因,梳理病害产生的内在机理。结合现场实际情况,以分级处理为处置原则,采用桩基顶推、墩顶牵引、设抗滑桩、平衡堆载等组合措施进行纠偏处理并对病害进行整治,使桥墩偏位回归至允许范围内,缺陷得到修复。在纠偏处理过程中对桥墩、抗滑桩和锚杆等进行动态监控,结果表明,各项位移指标符合要求,事故分析过程准确,所采取的方案有效合理,处置效果良好。该研究为同类事故事后调查及病害成因分析、纠偏处置提供了参考。     

堆载和桩顶荷载组合作用下的桩土响应分析

桩侧负摩阻力是影响桩基工作性能的重要因素,而堆载和桩顶荷载对桩侧摩阻力的分布影响很大,为了研究其组合作用机理,采用拉格朗日差分法分析堆载和桩顶荷载组合作用下桩侧摩阻力分布、中性点位置变化规律以及桩体轴力分布。研究结果表明:负摩阻力主要出现在0.37~0.64倍桩长位置;当堆载小于或等于60 k Pa时,负摩阻力沿桩身向下先增大后减小并逐渐过渡到正摩阻力;当堆载大于60 k Pa时,负摩阻力沿桩身向下逐渐减小然后过渡到正摩阻力;桩体最大轴应力与堆载和桩顶荷载具有明显的二元线性相关性;中性点位置变化规律受桩顶荷载和堆载组合值的影响,根据此规律得出二元方程式,可用于快速估算中性点的位置。