考虑动水压力高桩承台桥梁地震反应分析

为了研究动水压力对高承台桩基桥梁地震响应的影响,通过附加质量考虑动水压力效应。桩基附加质量用Morison方程求解,承台附加质量应用速度势理论求解。最后利用Midas/Civil软件建立了千岛湖大桥有限元模型,通过有限元模型分析动水压力对高承台桩基桥梁地震反应的影响。分析结果表明:动水压力的存在会降低桥梁的自振频率;动水压力的存会使桩基地震响应增大。因此,在高承台桩基桥梁的抗震设计中考虑动水压力变得十分必要。     

中山某绿道景观桥桩基承台设计及思考

本文以中山某绿道景观桥桩基承台为研究案例,根据桩基承台的分类及受力特点,结合具体的工程设计计算实例对桩基承台的设计过程进行了阐述,并对桩基承台的设计要点及计算方法进行探讨。     

基于能量法的高承台桩基沉降计算方法

为探讨高承台桩基的沉降计算方法,考虑高承台群桩中各基桩的相互作用,首先基于Cooke原理推导得到基桩桩侧单位厚度土的等效刚度系数;其次,从能量传递的角度建立承台-桩基的平衡方程,并联立承台-桩基变形协调关系以及桩端边界条件,利用能量法对基桩桩身轴力与位移进行求解,从而得到高承台桩基沉降计算方法,编制相应的计算程序。最后,利用该方法及计算程序对某工程中的高承台桩基进行计算。研究结果表明:采用本文方法所得计算结果与实测结果较吻合,验证了本文计算方法的合理性。     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

砂土场地高承台群桩基础地震响应特征试验研究

基于干砂场地和饱和砂场地中高承台直群桩和高承台斜群桩离心机振动台试验,分析干砂和饱和砂地基土、高承台直斜群桩基础动力特征参数,并对比研究干砂与饱和砂场地中地震动强度对地基土和高承台群桩基础动力响应的影响.结果表明：1）饱和砂土地基的主周期更长,且包含更多长周期成分;同相对密实度的饱和砂土地基阻尼比是干砂地基的两倍;土-...     

液化场地的桩-土-上部结构振动台模型试验的研究

文章以液化场地桩-土-结构动力相互作用体系的振动台试验研究为基础,结合非液化场地桩-土-结构动力相互作用体系的振动台试验,再现了液化场地中上部结构与桩基的震害现象;基于振动台试验,对试验现象;孔隙水压力、土体及上部结构的动力反应、桩的应变等进行了研究和分析.结果表明:液化地基使承台在震后有明显的不均匀沉降,上部结构位移...     

细颗粒对海洋桩基水平承载力的影响规律研究

在传统m法的基础上,基于塑性变形理论,建立了桩基地基反力系数理论计算公式,提出了基于塑性变形理论的桩基水平承载力理论计算方法,本方法能够有效反映地基土基本力学参数对桩基水平承载力的影响规律.结合海洋土地基不同细颗粒和伊利土含量的强度和变形特征分析,研究了不同桩顶位移下海洋性桩基水平承载力变化规律.研究显示:在同种破坏模式下,海洋地基土中伊利土含量越高,桩基水平承载力越大.但伊利土含量的不同可能导致地基土破坏模式的变化.当伊利土含量达到10%后,海洋土开始由软化型破坏向硬化型破坏转变.由于变形特性的改变,使得不同位移控制下水平承载力规律呈现非线性变化特征.当伊利土含量5%时,允许桩顶位移为5 cm的桩基水平承载力比1 cm的增大182.9%;当伊利土含量15%时,允许桩顶位移为5 cm的桩基水平承载力比1 cm的增大214%.常规设计采用一种位移控制确定水平承载力的方法没有考虑地基土层变形破坏模式的影响,无法实现科学的优化设计,针对海洋性地基建议根据外海地层变形破坏模式考虑多位移控制下的水平承载力优化设计方法.本方法为研究海洋桩基水平承载力设计提供了新的思想,并在没有现场试验的条件下增加了桩基水平承载力设计的科学性.     

考虑竖向荷载的Timoshenko模型桩水平振动响应解析解

考虑饱和土应力和位移沿深度的变化,将桩基等效为Timoshenko模型,对饱和土中竖向荷载作用下的端承桩水平振动响应进行了理论研究。基于Biot动力固结理论,通过引入势函数解耦土体方程。利用Laplace变换和分离变量法求得桩周土体频域响应解析解。考虑桩基的剪切变形和转动惯性效应,结合桩土接触连续性条件,得到桩体位移和桩顶动力复阻抗频域解析解。通过数值算例,比较了竖向荷载作用下Euler-Bernoulli模型与Timoshenko模型桩顶振动特性;并研究了长径比和竖向荷载对桩顶动力复阻抗的影响。结果表明:采用Euler-Bernoulli模型计算桩顶动力复阻抗偏于危险;长径比增大到临界值后,长径比对桩顶动力复阻抗影响较小;竖向荷载导致桩顶动力复阻抗突然降低,对桩基承载能力有不可忽视的影响。     

桩基承台和筏板的空间桁架设计方法研究

基于桩基承台的空间桁架传力机理,进行了承台斜压杆应力场的模拟试验。分析了承台及其斜压杆承载力的影响因素,导出斜压杆承载力计算公式,并提出了桩基承台和筏板的空间桁架设计方法及建议。     

波浪与地震荷载共同作用下桩的动力响应

海洋风机单桩基础会受到波浪荷载的循环作用,同时会面临地震荷载的威胁,因此,海洋单桩基础所处的环境较为复杂.然而,目前大多理论研究主要考虑波浪荷载或地震荷载作用下的桩基动力响应问题.本文采用有限元方法建立了波浪-地震-桩-海床耦合模型,数值分析方法基于Abaqus隐式动力分析.采用Morison方程模拟波浪对于桩基础的作用,海床采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,桩为弹性介质,地震波通过加速度的形式添加在模型底部.主要研究埋置在海床中桩的动力响应问题,如:加速度、位移、弯矩以及剪力等.结果表明:地震荷载对于海上风机单桩基础具有重要影响.在地震荷载作用下,桩的加速度以及位移响应均有一定程度的放大.土体性质以及桩的参数对于海上风机单桩基础设计至关重要.     

浅谈沉降控制复合桩承台荷载分担比

分析了沉降控制复合桩基在竖向荷载作用下承台分担荷载作用,探讨了承台底土的强度、桩长以及作用在承台上的荷载水平和荷载作用时间对分担作用的影响,指出承台不但本身可承担荷载,且承台的效应可提高桩基承载力,考虑在沉降允许范围内减少用桩数量,亦有节约资金之潜力.     

波浪作用下无限深海床中无限长桩横向稳态响应分析

考虑孔隙水的影响,在Biot固结理论的基础上,采用文克尔地基梁模型来模拟桩土之间的动力相互作用,得到了波浪作用下海床的响应,建立了波浪作用下桩的水平运动方程.分析了孔隙率、渗透系数、桩土刚度比、波浪圆频率等因素对桩的横向稳态响应的影响,为海洋开发、桩基检测等提供了依据.     

考虑桩-土相互作用的高墩桥梁抗震性能

采用非线性p-y弹簧模型模拟土体与桩基的相互作用,并通过有限元建模研究了土层对基岩地震动的滤波效应及土体非线性对高墩桥梁地震响应的影响。分析结果表明,若采用合适的地震动输入,在地震动强度较小时,线弹性6弹簧模型能够对高墩的剪力及弯矩响应进行较为精确的估计;但在强震作用下,则会显著高估墩身剪力需求。并且不论采用何种地震输入,6弹簧模型都会极大地低估承台位移响应,对桩基础损伤状态得到偏于不安全的估计。     

计算桩基的有限元方法及程序设计

文章介绍了桩基计算程序。应用平面杆系有限元方法,推导出弹性桩的单元刚度方程;在桩顶设置竖向弹簧,将群桩结构视为框架结构,可以简化程序的编制;既考虑了刚性承台,也考虑了柔性承台,即计入承台的弯曲变形影响,使计算结果更符合工程实际。通过算例分析比较和实际应用表明,程序的计算精度很高。使用程序可以方便快捷地计算各种型式的桩基结构。     

风浪荷载共同作用下的海洋桩基动力响应

为了研究海洋环境中风浪荷载共同作用下单桩基础的动力响应问题,建立了风浪-海床-单桩的三维单向耦合数值模型.分别采用雷诺平均N-S方程和Biot动力方程控制波浪运动和海床响应,在验证模型合理性的基础上,探究了风浪参数(如风速、风剪切系数、波高)对风浪荷载共同作用下流体与桩基响应的影响规律.结果表明:风速、风剪切系数和波高的增长会加剧桩周流体变形,加快波浪传播,进而影响桩身的水平位移与弯矩.因此,在计算海上桩基承载力时,应综合考虑风浪荷载共同作用对桩基基础的影响.研究成果将为恶劣海洋环境下桩基承载性能研究提供重要的理论依据.     

桩基础承台水平附加质量分析

基于速度势理论 ,研究了水中桩基圆形承台作水平简谐运动时 ,承台侧面的动水压力 .提出了一个有效的计算承台侧面动水压力的半解析半数值方法 ,进而得到附加质量系数 .该方法不仅能考虑自由表面波对动水压力的影响 ,而且还适用于位于任意水深处的承台 .分析表明 ,水面附近的承台作低频简谐运动时 ,承台上的动水压力受表面波影响较大 ;而承台作高频简谐运动时 ,受表面波影响很小 .此外 ,采用修正Morison方程常规附加质量系数 ,会夸大水对承台的作用     

钢纤维混凝土六桩承台非线性有限元分析

将钢纤维混凝土应用于桩基承台中,有利于提高承台的受力性能.但对于钢纤维混凝土桩基承台特别是厚承台的传力机理目前国内外还没有形成统一的认识.为了探讨钢纤维混凝土六桩承台的受力机理,在已有的试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢纤维混凝土六桩承台建立数值模型,模拟计算了开裂荷载、极限荷载、裂缝分布、承台内部应力应变分布等,并将计算结果与试验结果进行了对比分析.分析结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好;钢纤维混凝土六桩承台的传力模型符合空间拉压杆模型.图9,表3,参12.     

考虑土体连续性的桩基承台梁内力分析

针对非文克尔地基上的桩基承台梁,从桩土作者共同工作出发,考虑土体连续性和应力变形的扩散性,提出一种利用变基床系数和地基柔度矩阵进行迭代,计算桩基承台梁内力的有限单元法,可用于分析变截面承台梁、复杂边界条件、各种荷载组合,以及梁体与土脱开、基桩差异等特殊情况下墙下条形桩基承台梁的内力.图5,参9.     

复合桩基梁式承台受力性状模型试验

通过梁式承台系列的复合桩基室内模型试验,研究了极限荷载下不同桩距的桩-承台-地基土的受力性状.试验结果表明:承台梁在墙下条形荷载作用下,地基反力分布呈马鞍形;随桩间距的增大,桩对承台梁的支承作用逐渐增强,承台梁由整体受弯过渡到局部受弯,在梁式承台下桩的支承性质为弹性支座.建议在承台梁内力计算中,应结合上部荷载形式和地基反力的分布,考虑桩距对承台梁内力的影响,及桩间距增大对桩支承作用的增强效应.     

碎石土边坡坡度对桩基地震响应的影响

我国已建或在建的线路工程很多是在具有强烈地震活动的山区斜坡地带,而作为主要基础形式的桩基抗震设计优化措施仍不完善,忽略了边坡坡度这一重要边坡几何参数对斜坡桩基地震响应的影响.以某输电线路改建所穿越的碎石土边坡为研究对象,采用PLAXIS3D有限元软件建立边坡-岩土体-桩结构体系分析模型,分析边坡坡度对桩基动力响应表征参数的影响、边坡坡度对动力p-y曲线表征参数的影响.研究结果表明,桩身动力响应表征参数中桩身加速度、弯矩、位移均随斜坡坡度增大而增大,但变化的幅度随桩深的增加越来越弱.因边坡坡度的影响,坡体上部土体丧失了抵抗强度使桩基础产生了明显的响应突变;地震输入下非线性碎石土动力p-y曲线相对来说较为规则且对称,随着埋深的增加,动力p-y曲线表征参数中土体刚度逐渐变大,土反力增大,滞回圈面积减小.通过统计分析得出了上述6个表征参数与桩深度(z)、坡度(β)的回归关系.