超长摩擦桩承载性状的有限元法

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量.     

钢衬钢筋混凝土压力管道非线性有限元分析

采用接触单元并考虑材料的非线性,通过对钢衬钢筋混凝土压力管道进行三维有限元参数化分析表明,接触单元能较好地模拟钢衬管与垫层的相互作用,参数化分析得出各个参数对压力管道的影响,为压力管道的精确设计提供参考.     

深基坑开挖中支护结构参数优化设计

支护结构严重影响深基坑开挖变形,已有研究缺乏对支护结构进行整体协同优化.本文利用MIDAS GTS NX有限元软件进行支护结构多参数对基坑开挖变形影响机理分析.研究了锚杆入射角、围护桩厚度和深度等结构参数对坑外土沉降和围护桩水平位移的影响机理,并对支护结构参数进行优化设计.结果表明：锚杆入射角对基坑隆起影响不大,对坑外土沉降有一定的影响,对围护桩水平位移影响较大;围护桩厚度、深度对坑外土沉降、围护桩水平位移都有影响.通过参数组合计算发现锚杆最优入射角为25°左右,同时改变围护桩的深度和厚度,在保证桩侧向位移不增加条件下,桩总体积可以减小20%,由此得到实际工程深基坑支护结构的最优方案,并通过现场监测数据进行了验证.研究结果为深基坑支护结构优化设计和变形验算提供技术支撑和应用参考.     

基于节约理念的带桩筏基设计方法

采用线性扩展Drucker-Prager模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型.模型中桩和土采用空间8节点实体单元模拟,筏板采用4节点厚板单元模拟,并采用三维有限元-接触面单元相耦合的数值方法来模拟桩-土体系,经分析计算得到了带桩筏基的一些工作特性.在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》,改进了复合桩基的设计方法,提出了"三阶段"设计理念,并将其应用于工程实例,证明了两种方法的可行性.实例分析结果表明,复合桩基和"三阶段"设计方法较常规设计方法经济,是一种实用的带桩筏基设计方法.     

不同上部结构体系下桩基沉降的简要分析

该文建立了共同作用三维模型,对上部结构-桩群-地基土相互作用体系进行三维有限元分析,利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性,合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用,分析桩基础的沉降性状.     

人工挖孔变形桩的三维有限元分析

变形桩是一种新的桩形。它改变了桩身截面的局部形状 ,同时具有摩擦桩和端承桩的优点。本文对大直径人工挖孔钢筋混凝土变形桩的荷载传递进行了三维有限元分析 ,结果表明变形桩在承力机理上显示出明显的优越性 ,它充分挖掘地基土的承载力 ,使单桩承载力得到大幅度的提高。     

桥梁高桩承台基础抗震性能研究

文章通过3个钢筋混凝土群桩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究,讨论了群桩基础破坏形态及滞回特征,解释了其破坏机理,分析了土体参数、密实度及桩身自由段长度等对其延性的影响。结果表明,极限状态时,群桩结构受力模式会由地基梁模型转变为悬臂柱模型;减小自由长度和提高土体含水率都会增加其抗震性能。在OpenSees有限元框架中建立了群桩基础有限元模型,使用弹塑性纤维梁柱单元模拟桩体,采用非线性p-y单元模拟桩土相互作用;对模型进行了单调Pushover分析,并且对分析结果与试验结果进行了比较,结果表明该模型能很好地模拟试验数据。     

基于薄层单元法的单桩挤土效应数值模拟

通常预制桩施工会产生挤土效应, 这会对周围环境产生不利影响. 根据某桩基工程施工的实际情况, 利用大型有限元分析软件Abaqus, 通过在桩土间增加薄层单元的方法对单桩施工的挤土效应进行了数值模拟. 薄层单元的厚度取0.08 m, 其力学性质参数介于桩和土之间. 模拟时, 薄层单元近土侧与土中节点进行位移耦合, 而近桩侧则采用摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)定律来反映桩体和单元之间的接触关系. 通过数值模拟, 探讨了外部荷载作用下抗压桩的变化特点, 得到了桩顶的荷载与桩入土深度的关系曲线, 分析了打入桩施工的有效影响距离和有效影响深度, 对比研究了有限元数值模拟结果与圆孔扩张理论的解析计算结果. 数值模拟结果表明, 单桩施工的水平向有效影响范围大约为5 倍桩径, 竖直向约为2 倍桩长. 数值模拟结果和解析计算结果比较接近. 使用薄层单元法进行打桩挤土效应数值模拟, 符合桩基工程施工的实际情况, 反映了桩土接触面的变形机理与受力状态. 这对桩基工程设计和施工具有一定的参考价值.     

基于EAS单元的薄壁筒桩与土相互作用的有限元分析方法

用三维等参EAS单元描述混凝土薄壁筒桩的受力变形特性,用薄层接触面单元模拟桩与土体之间的相互作用,建立了由接触面约束内力和桩上作用荷载求解桩体内力的静力平衡方程,提出了考虑桩土相互作用的桩体有限元内力分析方法.对某工程薄壁筒桩在水平荷载作用下的桩体变形和内力进行了分析,并将分析结果与现场试验结果进行比较,验证了本文分析方法的正确性.     

CFG桩横向荷载作用下竖向沉降和承载力的试验研究

通过室内模型桩试验,分析了水平力对CFG桩竖向沉降和极限承载力的影响.运用三维有限元的方法,考虑了土体的弹塑性(Prandtl-Reuss模型),以及在桩土界面处设置接触单元来考虑桩土的滑移和开裂,对模型桩进行了模拟分析.通过现场原形实验,对分析结果进行验证.结果表明,水平荷载的存在,既增加了附加沉降量,也提高了极限承载力.     

堆载作用下考虑界面接触行为的桩-土相互作用分析

采用三维有限元模型,对在堆载作用下软土与桩的相互作用进行分析,分析中考虑土的非线性和大应变,并在桩土间设置接触单元.重点研究桩土交界面上的接触应力以及土参数对土侧压力的影响.所得到的桩土交界面上的应力分布可以很好地解释离心实验结果,参数研究有助于更深刻地理解软土与桩的相互作用机理.     

某深基坑工程监测与变形影响因素有限元分析

针对深基坑工程变形对周围环境稳定性影响的问题,结合某深基坑工程变形监测数据,运用Midas/GTS建立基坑支护结构三维有限元模型.采用单因素分析法,研究土体弹性模量、围护桩入土深度及刚度对基坑变形的影响.结果表明:带一道内支撑的基坑围护桩墙水平侧移值在围护桩底部最大,基坑外地表沉降是典型抛物线形式;围护桩水平侧移主要受基坑底部土体模量影响;围护桩入土深度对坑底土体隆起影响显著;当入土深度及刚度处于合适比例时才能发挥各自的最大作用.     

兰州地铁红砂岩基坑开挖监测与数值模拟分析

以兰州市东方红广场地铁车站红砂岩深基坑为研究对象,对基坑开挖过程中围护桩位移和基坑周边地表沉降进行现场监测,并对实测结果进行分析;采用MIDAS GTS数值模拟软件,分别建立深基坑开挖支护和渗流分析的三维模型,对深基坑在开挖过程中的位移进行模拟计算.结果表明:桩的水平位移随桩体嵌入深度先增大后减小,整体呈")"形前倾,...     

基坑开挖变形的颗粒流数值模拟

采用基于散体介质特性建立的颗粒流细观力学数值方法,通过二次开发对重力式搅拌桩围护基坑的开挖过程和宏细观力学响应进行了研究.结合具体工程,基于相似理论建立了基坑的数值模型,通过双轴试验确定了土的细观力学参数,将土体细观结构特征和宏观力学响应联系起来,重点分析了开挖过程中基坑外土体沉降、基坑内土体隆起及围护桩水平位移等变化规律,模拟结果与实测结果具有较好的一致性,初步验证了用颗粒流方法模拟基坑开挖的可行性,也为从微细观角度研究围护结构和土相互作用机理提供了新的途径.     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.     

PHC管桩水平承载性状分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对深厚软土地基中预应力高强混凝土(PHC)管桩在水平荷载作用下的受力性能进行了数值模拟.桩土体系采用三维模型,桩身混凝土采用弥散开裂模型,管桩内钢筋采用理想弹塑性模型,桩周土体采用Mohr-Coulomb本构模型.桩土界面利用基于库伦摩擦模型的点面接触形式.桩中混凝土和桩周土体采用三维减缩积分一阶单元C3D8R,钢筋采用三维三节点杆单元T3D3.有限元分析结果与实测曲线比较接近,且基于库伦摩擦本构模型的点面接触形式可以很好地模拟在水平荷载作用下桩土的共同作用.利用经试验验证的有限元模型对不同型号PHC管桩的水平承载性能进行了分析,揭示了PHC管桩的水平荷载传递机理.     

复合桩基桩土非线性相互作用的数值分析

为了对复合桩基桩土非线性相互作用的工作机理进行深入分析,利用ABAQUS对常规桩筏基础(3D桩距)和复合桩基(6D桩距)进行了三维弹塑性分析.利用无厚度接触面单元模拟筏板桩土的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特性,桩设为弹性,得到了沉降、桩土荷载分担比、土体绕桩流动等变化情况,并对二者进行了对比分析.分析结果基本反映了桩土筏的实际工作性状,并验证了复合桩基理论的正确性.     

砂土地层基坑开挖与邻近建筑物相互影响关键参数分析

基坑开挖会对邻近建筑物产生影响，建筑物的存在也会增加基坑施工的风险，开展基坑与邻近建筑物的相互影响研究具有重要意义。以某深基坑工程为背景，通过现场监测数据分析基坑开挖对围护桩位移的影响，然后建立三维数值模型，并与现场监测进行对比验证了模型的准确性。最后分析了围护桩刚度、建筑物层数及基坑与建筑物相对位置等参数下基坑与建筑物的相互影响规律。研究结果表明：采用围护桩结合锚索支护会显著减小基坑开挖引起的围护桩变形，基坑开挖引起的建筑物基础沉降和水平位移随围护桩刚度的增加变化幅度均在5%以内；建筑物层数每增加5层，建筑物基础的沉降和水平位移分别增加约8%和10%，靠近建筑物的基坑围护桩水平位移增加约5.5%；在建筑物与基坑的夹角在30°以上时，基坑开挖引起的建筑物基础变形均在2 mm以内，引起的围护桩水平位移均在0.8 mm以内。研究结果可以为后续类似工程提供参考和借鉴。     

纵向非均匀锈蚀梁的非线性有限元分析方法

针对实际工程中存在的受拉钢筋纵向非均匀锈蚀梁,从锈蚀钢筋混凝土本构关系入手,对锈蚀梁结构性能退化和破坏特征进行分析.建立锈蚀梁有限元模型,钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元.利用大型有限元ANSYS分析软件,对纵向非均匀锈蚀梁的受力性能进行模拟,模拟结果与其他非线性分析方法结果类似,说明采用非线性有限元方法分析纵向非均匀锈蚀梁受力性能正确有效.     

双排桩复合连拱支护结构的三维有限元分析

将双排桩与水泥土连拱墙复合形成支护体系,共同工作,可起到止水和围护双重功效.采用三维有限元方法,针对双排桩复合连拱支护结构进行了受力变形性能的数值模拟.得出了连拱支护部分竖向、水平向传力的分配比例,以及双排桩部分前后排桩受力和变形特征.研究认为该复合支护结构内力分配均匀,受力合理,且对减小基坑侧移变形具有显著的技术优势,为深基坑工程提供了一种新的支护体系形式.