PHC管桩静压沉桩有限元分析

预应力高强度混凝土管桩（PHC管桩）具有应用范围广、单桩承载力高、工程造价低等鲜明特点，所以在我国发展迅速。根据南昌地区特殊的土层特点，依托该地区具体工程项目，采用有ANSYS有限元软件分析管桩在沉桩过程中土中应力应变分布及隆起特点。     

考虑地表边界效应的静压沉桩挤土位移解析

在沉桩挤土位移求解过程中同时考虑了土体弹塑性本构关系以及地表边界效应的影响.假定桩周土体屈服后服从修正剑桥模型,基于圆孔扩张理论推导了桩体无限长时挤土位移的初始解.在此基础上,引入修正函数来考虑地表边界和沉桩深度对挤土位移的影响;经与文献实测结果比较,验证了修正后沉桩挤土位移解析方法的合理性和可靠性.参数分析表明,沉桩挤土位移随桩径的增加呈非线性增长,随预钻孔孔径的增大呈非线性减小;当超固结比增大时,挤土位移也随之增大,分析认为是由于重超固结土颗粒排列紧密,受到的挤压作用明显所致.     

静压桩沉桩及已打入桩遮拦效应的数值模拟

采用三维有限差分软件 FLAC3D 建立了数值模型, 对比了圆孔扩张理论的解析解与数值解, 并在此基础上建立了桩实体单元基于位移贯入法模拟桩-土间摩擦作用, 且与相关文献中施加节点力模拟摩擦效应的方法进行了对比, 二者的计算结果较吻合. 基于此数值模拟方法 对静压桩单桩、双桩的沉桩过程进行计算分析, 并就已打入桩体对沉桩过程中土体位移的影响 进行研究, 得到以下结论: 模拟桩-土问摩擦效应的两种方法中, 位移贯入法计算所得土体水平位移在地表处较大, 这是因为桩体以固定速度向下运动时, 为阻止圆孔缩径而约束了其径向位移, 消除了摩擦效应对土体水平作用的影响. 沉桩结束后, 在大于地表下1/4 桩长深度范围内 的土体水平位移较大, 是主要的变形区域. 上部土体沉降较大, 而下部土体沉降较小, 其中距地 表下1/8 桩长至 1/4 桩长处沉降最大, 说明已打入桩的存在改变了土体水平位移的大小, 更使得土体水平位移随深度的变化趋于线性. 待打入桩的沉桩过程使得已打入桩身产生一定的倾斜. 由于沉桩扩孔的影响, 受到水平挤压的桩前土体在已打入桩的阻隔下沿着桩身向上隆起, 表明已打入桩的存在改变了土体位移的分布模式, 最终达到了减小水平位移的目的.      

室内静压沉桩试验桩周土体全过程位移场分析

采用室内半桩模型试验研究了砂土中静压桩沉桩过程,基于DIC(digital image correlation)技术对桩周土体位移发展与相应土压力变化律进行了分析研究.试验采用无标识点方法对桩周土体累计竖向位移发展规律进行了全过程分析,并拟合出了桩周土体位移轨迹,揭示了桩周不同位置土体的运动规律.通过对桩周土体竖向位移与相应位置土压力变化进行联合分析,从土体变形的角度对土压力变化机理进行了解释与证明,实现了力与位移关系的统一.最后对沉桩速度对桩周土体位移的影响进行研究.研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和桩周土体压力的发展规律提供参考.     

静压双桩贯入均质土的应力及位移特性研究

为了研究静压桩贯入后土体的应力及位移特性,建立了静压双桩贯入均质土的三维有限元模型,并采用Abaqus软件对地表土体竖向位移、径向距离变化对土体应力和位移的影响、桩间土体的位移进行了数值模拟研究﹒研究结果表明：静压双桩贯入造成桩间土体呈“驼峰”状,土体水平位移及应力在桩尖以上1.8 m处达到最大值;桩体贯入所产生的土体下沉量随离桩体径向距离的增大而减小,随土体深度的增加而逐渐增大,且在距地面以下3 m处达到最大值﹒     

静压单桩施工对道路影响的数值模拟研究

为了进一步认识静压桩施工对周边道路的不利影响,采用三维实体模型,综合考虑了桩、路面与土体的摩擦以及大变形、非线性等因素,使之更加符合实际工程,在无道路和存在5 m宽道路两种情况下,分别进行静力压桩数值模拟,分析了两种情况下土体位移的变化以及存在道路时路面板的位移及应力变化.得到结论:存在道路情况下,地表土体水平位移减小,而深部土体水平位移增大;有路情况下土体竖向位移较无路情况的发生了较大变化;路面板在近桩端下沉,远桩端上翘等.     

锚杆静压桩沉桩挤土效应的实用计算方法

提出具有竖向荷载作用的锚杆静压桩桩周土体的简化受力模型,推导并给出了锚杆静压桩沉桩时产生的塑性区半径的实用计算公式,并结合工程实例分析探讨了沉桩挤土规律。     

静压排桩贯入对地下管道影响的有限元分析

为保证城市地下管道的安全性,工程施工过程中应对静压排桩贯入建立有限元模型予以模拟。采用有限元软件ABAQUS建立了三根桩以及一根埋地管道的三维模型,得到了先中间后两边贯入、从一边依次贯入两种压桩顺序的模型,以期模拟静压排桩的施工过程。通过提取贯入过程中对地下管线产生的应力及位移数据,对比分析静压排桩贯入及不同压桩顺序对埋地管道的影响。研究结果表明,静压排桩贯入对地下管道产生的应力和位移随着各桩的贯入积累及打桩顺序不同而增加;静压排桩贯入对临近地下管道的应力、位移及排桩中的单桩贯入对临近地下管道产生的大主应力及位移与其被贯入的次序有关,采用不同打桩顺序的数值模拟可以较好地预测桩体贯入产生的应力和位移。     

静压楔形桩沉桩效应模型试验研究

为探讨楔形桩与等截面桩在静力沉桩过程中的沉桩效应,在软土地基中分别对l根等截面模型桩和3根不同楔角的楔形模型桩进行静力沉桩试验.通过试验数据整理分析,获得等截面桩与楔形桩在静力沉桩中桩周土的竖向位移、径向位移、沉桩压力与沉桩深度的规律及最大竖向位移和径向位移.研究结果表明:在相同地质条件下,楔形桩周土的竖向位移和径向位移分别随沉桩深度、楔角的增大而不断下沉并靠近桩中心;最大竖向位移和径向位移均出现在1倍平均桩径处,最大竖向位移为平均桩径的5.78％～9.45％,最大径向位移量为平均桩径的0.92％～2.04％;楔形桩沉桩所需的沉桩压力随桩深度、楔角的增大而不断增加,且增加的速率越大.     

软黏土中静压沉桩引起的侧向挤土位移分析

将软黏土中桩体贯入过程看作不排水条件下圆柱孔的扩张.弹性和塑性区分别采用小应变和大应变理论,考虑传统超固结比与各项同性超固结比的不同,推导了修正剑桥模型土中单桩挤土位移的解析解;并与文献离心模型试验结果进行了比较,验证了理论解答的可靠性.在此基础上,采用叠加原理对排桩的侧向挤土位移进行了估算,并分析了沉桩数目、桩间距、预钻孔孔径以及土体超固结比对侧向挤土位移的影响规律.研究结果表明,随着沉桩数目的增加,挤土影响范围增大;当桩间距、预钻孔孔径增大时,挤土位移快速减小;土体超固结比增加时,侧向挤土位移略有增加,但总体影响不明显.     

粉喷桩的静载试验及有限元分析

在土建、交通、水利等工程建设中经常遇到的软弱地基,软弱地基处理方法层出不穷,许多经济、快速、有效的实用的方法在工程中已得到较广泛应用,粉喷桩复合地基就是这类方法中较典型的一种。结合固镇新湖沟涵工程,对工程中所用的粉喷桩进行静载荷试验,并采用有限元法对粉喷桩单桩复合地基进行数值计算,所得计算结果与实测数据基本吻合。     

桩基有限元法、静力法和经验法对比研究

以某工程实际的层状地基为例,用静力法、经验法和桩基有限元法分别研究了在不同桩长、桩径和桩径比情况下单桩极限承载力的变化关系。结果表明,当桩长L<60m时,三种方法的计算值偏差较大;当桩长L>60m时,三者的计算值偏差较小,可用静力法和经验法代替繁琐的有限元法来计算桩的极限荷载,同时也能保证桩基的经济合理性。     

预制静压桩在桥梁施工中的应用

介绍了预制静压桩在桥梁桩基工程中的应用、预制静压桩的压桩程序和施工中应注意的事项。     

薄壁杆件有限元中的广义位移方法

本文使用广义位移方法外理薄壁杆件联接点处结点变形的影响．克服了刚结点模 型的局限性。该方法已在具有多层子结构功能的通用程序ＪＩＧＦＥＸ中实现．考题及 实例计算表明了本方法能正确考虑翘曲影响，提供较为满意的结果。     

压力容器有限元计算中的整体建模方法研究

在压力容器有限元计算中,通常仅针对所关心局部区域进行建模;但局部建模将带来边界条件难以确定的问题。针对一受内压作用的过热器强度计算问题,提出一种实体单元/壳单元混合建模的整体建模方法。对较厚区域,关注的局部区域及结构不连续区域采用实体单元建模;其余薄壁结构用壳单元建模。通过改变实体单元/壳单元连接位置,建立不同的计算模型。计算结果和实测结果比较表明:通过合理选择壳单元和实体单元连接位置,该整体建模方法所得计算应力能与实测应力较好吻合。既避免了局部建模边界条件难以确定的问题,又达到了减小整体模型计算规模,同时保证局部计算精度的目的,为类似的工程问题提供了参考。     

湛河提篮式拱桥空间静力分析

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,采用Ansys有限元软件建立了该提篮拱桥的空间有限元计算模型,分析了拱肋、系杆梁及吊杆等主要构件的受力与变形性能.计算结果表明:该提篮拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称;全桥除端部2根吊杆张力较小外,其余吊杆张力分布较均匀,具有较大的安全储备;拱肋、系杆梁总体处于受压状态,在吊杆位置处弯矩发生变化,剪力产生突变;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,拱肋横向位移偏向桥梁轴线方向,系杆梁竖向位移较小,基本维持在水平状态,该提篮拱桥各方向位移数值均小于规范规定的要求,桥梁线形控制较好.计算结果可为同类桥型设计提供参考.     

某复合土钉支护基坑三维有限元分析

采用三维有限元方法计算复合土钉支护位移和整体稳定性.通过某软土复合土钉支护的实例分析,验证了有限元方法在该领域应用的可行性.     

超长桩施工中桩身稳定性的三维非线性有限元分析

随着海洋油、气开发活动逐渐由近海向深海发展，出现了大直径、超长、深贯入的打入桩，打桩施工中采用的桩锤也随之加重．由于桩的直径大，桩壁薄，在打桩施工前或施工中更换桩锤时，伸出海底面的接桩段在自重、锤重和环境荷载的共同作用下容易产生失稳破坏．借助三维有限元分析方法，考虑桩身变形的几何非线性特性，对实际工程进行了桩的自由站立稳定性模拟分析．研究了线性算法与非线性算法在结果上的差异，并对不同的桩身倾斜度、自由站立长度以及桩顶作用水平荷载等工况进行对比分析，总结规律性。研究结果表明，线弹性算法的计算结果偏于危险，桩身倾斜度、自由站立长度以及水平荷载的大小对桩的自由站立稳定性均有较大的影响．     

用有限元法对水坝的位移和应力分析

应用有限元法对一三角形截面水坝在静水压力作用下的位移和应力进行了计算．本方法也适用于其它类似的平面应变问题．