深基坑支护结构分析与经济性研究

随着基坑工程向着深、大、复杂的方向发展,基坑支护的设计和施工技术日益受到人们的重视,如何将理论与实践相结合,通过计算对比和经济性分析,使土钉墙、悬臂式排桩和单支点桩板支护结构在不同的基坑支护深度下显示出其最大的经济价值,从而为深基坑支护的设计和施工提供有效的参考价值。     

PVC板桩支护结构的长期变形特性及设计方法

研究了PVC板桩作为基坑板桩支护结构的特性及设计理论。首先阐述了PVC板桩的制造过程,对比分析了PVC板桩与钢板桩的材料性能。在此基础上,对PVC板桩的模量进行适当折减,建立PVC板桩悬臂和单支点基坑支护二维数值模型,探讨了不同支护结构形式、土体强度等因素对PVC板桩支护结构最大支护深度及最小嵌固深度的影响。研究结果表明:PVC板桩刚度较小,且具有蠕变性,将其应用于长期支护结构,应采用按变形控制的设计方法。PVC板桩悬臂支护适用支护深度为1～3 m,单支点支护适用支护深度为1～5 m。PVC板桩最大支护深度与粘聚力近似呈线性关系,且基坑支护结构形式对PVC板桩基坑支护体系影响最大。     

基于FLAC3D的塑钢板桩路基防护优化设计与现场试验研究

低等级公路防护设施匮乏,路肩边坡水土流失严重.为了提高路基路面整体稳定性,延长道路使用寿命,通过对塑钢板桩材料本身的物理力学性能测定、基于FLAC3D对桩型优选和相应的参数优化分析以及依托工程现场试验,对塑钢板桩用于低等级公路路基防护工程中的可行性与适用性进行研究.结果表明:悬臂式塑钢板桩路基防护型式适用于防护高度1.2 m以下,防护高度与入土深度比宜取1:1;拖板式和拉锚式塑钢板桩路基防护型式分别适用于防护高度1.8 m和2.4 m以下,防护高度与入土深度比均推荐取3:2.塑钢板桩用于低等级公路中防护效果显著,防护成本低廉,在"四好农村路"建设中广阔的应用前景.     

斜插式桩板墙板间土拱效应数值模拟与竖向合理拱轴线计算方法

板间距大小是斜插式桩板墙结构关键设计参数,也是该结构能否被推广应用的核心问题.本文采用ABAQUS有限元软件分析了板间距变化对斜插式桩板墙板间竖向土拱效应的影响规律,给出了斜插式桩板墙的合理板间距范围,同时以相邻板板底作为拱脚支撑,计算得到了斜插式桩板墙板间竖向土拱拱轴线方程,并验证了受力分区的合理性.分析结果表明:斜...     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

土压力作用下悬臂式支护桩内力的试验研究

针对兰州地区的湿陷性黄土，通过两根实际工程桩实测出正常使用状态下支护桩桩身在不同开挖深度的弯矩分布，推导了桩身剪力和土压力，并与设计值进行了比较．重点分析了悬臂式支护桩在正常使用状态下的桩身内力和所受土压力的分布情形，揭示了目前深基坑支护桩设计中存在的主要问题及其内在因素，提出了土压力分布图形．     

湛江组结构性黏土中单桩水平承载性状试验研究

选取材质和桩径相同、桩长不同的3组模型桩,采用单向多循环加载法,在湛江组结构性黏土中进行单桩水平静载现场试验。通过对试验数据的处理,得到桩顶的水平荷载-时间-水平位移(H0-t-Y0)曲线、水平临界荷载Hcr、水平极限承载力Hu以及单桩的桩身弯矩、桩身剪力、桩侧土抗力沿桩入土深度的变化情况。分析结果表明,在水平荷载作用下,湛江组结构性黏土中具有相同材质、相同桩径的单桩,其水平临界荷载Hcr和极限承载力Hu与入土桩长呈正相关关系;桩身弯矩、剪力和桩侧土抗力的最大值均随着入土桩长的增加而增大;桩身弯矩和桩身剪力主要集中在桩身上部,最容易发生剪切破坏的部位在桩顶处;湛江组结构性黏土中单桩的桩侧土抗力沿入土深度呈不完整的S形分布,且其最大值出现在地平面附近。     

高速铁路桩承式结构路基地基沉降计算方法

采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,再根据e-lgp曲线法(e为孔隙比,p为土体压力)计算地基沉降的方法对高速铁路两种刚性桩桩承式结构地基进行了沉降计算,并与现行计算方法及现场实测数据进行对比分析.分析表明:现有规范计算方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩桩承式结构,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有局限性;Mindlin-Boussinesq联合求解刚性桩桩承式结构地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法的计算沉降值与实测值较为接近,并能考虑刚性桩复合结构地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素.     

遮帘式板桩码头结构土压力特性模型试验研究

为了研究遮帘式板桩码头结构中土压力的传递机理,采用模型试验分别模拟遮帘式板桩码头结构和单锚式板桩码头结构的开挖过程,分析2种板桩码头结构中不同断面上土压力的变化规律.试验结果表明:从2种板桩码头结构的弯矩分布和水平变形来看,结果与原型结构的变形形式相符;码头开挖后,在拉杆拉力相近的情况下,遮帘式板桩码头结构中前墙水平位移和弯矩小于单锚式板桩码头结构;当前墙上土压力减幅相同时,遮帘式板桩码头结构中前墙水平位移也小于单锚式板桩码头结构.遮帘式板桩码头结构体现了很好的遮帘效果.在远离遮帘桩的位置,2种结构的土压力减幅都很小,可忽略不计.遮帘式板桩结构中,越靠近前墙,断面上的土压力减幅越大.     

深基坑悬臂式挡土桩的设计及计算

结合实际工程介绍用悬臂式挡土桩作深基坑支护的方法,用"m"法对挡土桩的位移、内力和配筋计算得到了满意的结果。     

酸-应力耦合作用下抗滑桩性能试验

抗滑桩是广泛用于滑坡治理的工程建筑物,其耐久性是影响抗滑桩使用寿命的重要因素.通过悬臂抗滑桩在酸一应力耦合作用下的室内模型试验,连续观测桩身位移变化,测试混凝土受腐蚀后的强度和中性化深度.分析结果显示,在酸-应力耦合作用下,抗滑桩桩身混凝土强度不断劣化,桩身位移不断增大,混凝土中性化深度与时间的平方根成线性关系.     

深水基础钢板桩围堰三维仿真验算分析

针对深水承台所处的地质、水文、土质参数等情况,设计了密扣式拉森钢板桩FSPⅣ型围堰支护方法。根据钢板桩的实际受力情况,采用Midas-Civil三维结构软件建立双排钢围堰空间整体模型,并进行三维仿真验算分析。按钢板桩施工阶段不同,选取6种工况进行加载计算,对三种最不利工况引起的结构变形、钢板桩弯矩、支撑内力进行分析,通过数值模拟与施工过程中的位移监控,较好地预测了支护系统的动态变化趋势,确保了支护结构的精确性和安全性,达到满足工程施工需要、节省投资、缩短工期、提高社会经济效益的目的,也为其他类似工程提供应用参考。     

不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析

为解决软弱土地基深水板桩码头的技术难题,采用不同水泥掺入比的满堂式加固法和水泥搅拌桩加固法对软弱土地基进行处理,并与传统单锚板桩结构进行组合,研究组合式板桩码头结构的受力变形状况。结果表明:不同水泥掺入比满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力;随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小。采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,且通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力。     

长达坂沟泥石流桩板墙拦挡结构极限抗冲压数值分析

近年来,中国接连发生的数次严重泥石流给人民的生命财产造成了严重损失,每年中国国土等部门均会投入大量的资金进行泥石流的治理。本文以长达坂沟泥石流灾害防治工程为背景,采用FLAC3D及理想弹塑性本构模型计算分析了长达坂沟泥石流桩板墙拦挡结构的极限抗冲压能力。通过分析计算结果得出以下结论:(1)在泥石流极限冲压下,混凝土桩板墙只是拉伸破坏,没有出现剪切破坏;(2)数值计算出的长达坂沟泥石流的桩板墙极限抗冲压力大于经验公式计算出的泥石流整体冲击压力;(3)挡板中下部和桩的中间部分拉伸破坏拉最严重,桩身最大位移发生在桩顶端;(4)桩和土体之间设置接触面和不设置接触面得出的桩板墙极限抗冲压力有一定的差距。     

土工格栅在板桩码头工程中的应用

基于土工原理,提出了一种计算土工格栅复合土体强度指标的分析方法.针对板桩码头工程,在板桩墙后采用以土工格栅为筋材的复合土体进行回填,按照该计算方法确定复合土体的强度,并据此对板桩码头结构进行受力分析.结果表明:在板桩墙后的回填土体中加入土工格栅可以提高复合土体的强度,减小回填土体对板桩墙的主动土压力作用,从而优化板桩码头结构,降低工程造价.实际工程应用表明,在板桩码头板桩墙后采用土工格栅加筋回填土,对减少墙后土压力具有良好的效果.     

基于土拱效应的耦合结构围桩间距分析

针对一种新型围桩-土耦合结构,从土拱效应出发,结合普氏及桩的绕流阻力理论进行结构内各相邻围桩桩间距分析,得出围桩间距的计算控制式,同时各围桩之间小土拱的存在,推导出结构的桩土耦合直径计算式,通过耦合直径与桩间距、土体参数、桩数的变化规律。研究表明:在黏性土介质为主的,中小型边坡工程,结构采用五或六边形布置,桩间距采用3~4倍围桩桩径是较为经济合理的,并能够实现最佳耦合效果,为耦合结构的工程应用奠定基础。     

基坑工程中悬臂桩支护结构设计

应用朗肯土压力理论及力学平衡原理对桩支护结构(嵌固深度、桩长、最大弯矩值及其位置)进行设计,同时对受侧压较大的圆截面桩进行配筋计算,并采用远离中和轴的不均匀布置方式极大地节约了钢筋的用量.     

船桥碰撞中桩土相互作用模拟方式的影响分析

为研究船桥碰撞模拟中的桩土相互作用问题,本文建立了单桩-土-船舶高精度碰撞有限元模型,采用桩底固结、土弹簧以及无反射边界模拟桩土相互作用,并计算了船舶撞击力以及船撞作用下桩基的位移响应。计算结果表明,当桩基固结深度大于5倍桩径时,船舶撞击力趋势与其他模拟方式计算结果区别较大,在撞击过程中撞击力出现卸载现象,说明船舶与桩基之间出现了一次逐渐脱离的状态。无反射边界条件模拟得出的撞击力与结构位移响应均最小,土弹簧计算结果居于固结模拟与无反射边界模拟计算结果之间。通过分析,结构动力响应不仅与最大船撞力、平均船撞力相关,且与船撞力时程持续时间有关,当无详细地质资料时,可采用3倍桩径固结深度对桩底固结,所得动力响应偏安全,可满足工程应用需要。     

近接既有结构深大基坑隆起变形控制——以天津地铁5号线思源道站接建地下空间工程为例

现行基坑支护规范抗隆起主要验算支护结构的稳定,无法满足拓建工程对基坑隆起变形的严格要求。从力学平衡和刚度控制的角度,阐明了深大基坑隆起的力学机理和隆起荷载的计算方法,提出了控制基坑隆起的新途径。研究表明：基坑隆起荷载与支护结构的入土深度、基坑深度、基坑宽度、土体内摩擦角和土体重度等因素有关;将基坑隆起问题转化为坑底加固土层的平衡问题,可以作为拓建工程基坑隆起控制的计算方法;坑底土体刚性加固和抗拔桩是控制基坑隆起变形的重要措施,坑底加固和抗拔桩应在基坑开挖前实施。     

某新型组合围堰结构工程应用的仿真分析

针对某大跨度桥梁桩基及承台施工中采用的一种新型辅助施工临时结构，钢板桩和混凝土圈梁组合结构在多功能“筑岛一围堰”新工法中的应用，利用空间弹性抗力有限元法，建立空间杆系有限元结构模型，进行了模拟施工过程的仿真分析，理论计算结果与施工监控的实际数据较吻合，说明该方法能够较好地模拟原型结构的受力行为，其方法为类似的钢板桩地下连续支护结构的计算分析提供了参考．