直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载性能数值试验研究

山地区域高压线铁塔基础施工具有难度大、周期长、成本高、机械化施工程度低等特点。为提高塔基基础施工效率,本文提出了一种新型的塔基基础形式——直斜组合高压旋喷桩。利用有限元软件PLAXIS 3D对直斜组合高压旋喷桩基础的竖向承载性能及桩身内力演化规律开展数值试验研究。研究结果表明：1)斜桩倾角相同时,桩身弯矩变化规律基本相同,其最大弯矩值位于桩顶附近且随桩长径比的增加而减小;2)竖向荷载作用下,直桩的轴力大于斜桩;3)桩长径比相同时,直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载力随斜桩倾角(0°、10°、20°)的增大而呈非线性递增关系;直斜组合高压旋喷桩基础竖向承载性能较好,值得推广与应用。     

高原山区微型桩群桩基础抗拔性能研究

探讨微型桩群桩基础的抗拔性能以及将布置方式改为斜桩后不同倾角下抗拔性能的变化。通过在川西地区开展原位足尺试验,并结合数值模拟对计算结果进行分析。结果表明：本文建立的微型桩群桩基础有限元模型是可靠的;微型桩2×2型群桩基础在该地层条件的抗拔性能表现不理想,不能满足设计要求;将基桩布置方式改为斜桩后,其极限抗拔承载力显著提高,侧摩阻力以及桩周土阻力随着倾角的增大而增大,但倾角存在一个最优值,当其增大到25°后抗拔承载力不增反减。因此,在实际工程中,建议微型桩群桩基础在采用布置斜桩提高抗拔性能时的倾角取15°～20°。     

砂土边坡的速凝高聚物微型抗滑桩加固效果研究

针对常规混凝土凝固较慢、工期长、施工复杂等缺陷,提出速凝高聚物微型抗滑桩加固边坡的新思路,开展高聚物微型抗滑桩加固砂土边坡的模型试验与数值模拟研究。结果表明,在数值模拟中,将Mohr-Coulomb强度参数转换为Drucker-Prager强度参数时,应力洛德角取0能够更准确地反映边坡岩土体的强度特征;模拟得到的各边坡工况的位移、变形发展过程和破坏特征都与试验结果较为吻合,在一定程度上验证了数值模拟的准确性;在施加了5级水平推力(1 500 N)后,单排高聚物微型抗滑桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了33.4%、33.3%和33.3%,而双排桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了55.9%、53.4%和43.4%。加固前的坡面呈现波浪状的变形特征,加固后的坡体变形显著改善。在水平推力达到1 800 N时,单排桩工况中的桩体断裂,而当水平推力达到2 400 N时,双排桩工况中的后排桩首先发生断裂。研究结果验证了速凝高聚物微型抗滑桩在边坡加固中具有一定有效性和可行性。     

马蹄形洞室围岩稳定性结构面倾角效应分析

为了分析不同倾角结构面对马蹄形洞室围岩稳定性的控制机理,文章运用数值模拟的方法分析了15°、30°、45°、60°、75°5种典型倾角结构面横穿马蹄形洞室断面时围岩应力分布、围岩位移的特征,探讨了结构面产状控制围岩变形与破坏的机理。通过对应力场和位移场的分析可知:当结构面倾角小于等于60°时,塑性区随结构面倾角的增大不断减小;当结构面倾角大于60°时,塑性区随倾角增大而增大;在结构面倾角为60°时,洞室围岩的塑性区最小,相对稳定。     

节理岩质边坡桩基加固的稳定性分析

利用有限差分法FLAC3D软件建立节理岩质边坡桩基加固的数值模型,通过强度折减法计算边坡安全系数,并分析边坡节理面倾角、桩长、桩位置对节理岩质边坡稳定性及桩身内力与位移的影响。研究结果表明:桩总长L1存在某一临界桩长L0,当L1L0时,增加桩总长对桩加固效果影响不大;节理上部桩长L2是影响桩加固岩质边坡效果的决定性长度参数;桩位置逐渐远离坡面时,加固效果急剧降低;桩身剪力和弯矩均呈周期性波形分布,最大剪力绝对值出现桩与节理面的相交点处,最大弯矩出现在剪力约等于0 kN处;当节理面倾角大于岩石摩擦角时,桩顶水平位移随着桩位置逐渐远离坡面而急剧增大。为了提高桩基加固效果,实际工程中桩总长应小于临界桩长,且尽可能布置桩在坡面附近。     

基于滑坡稳定性的锚索微型桩组合抗滑结构分析

为了给锚索微型桩组合抗滑结构的设计提供技术支持,对其开展理论研究非常必要.讨论了组合抗滑结构的工作机理,建立了锚索-微型桩-岩土体协同工作的计算模型,采用有限元法进行了求解.基于MATLAB平台开发了面向对象的分析软件,通过微型桩试验验证了分析方法和计算程序的有效性.最后结合算例,采用提出的计算方法对无锚索和不同直径锚索的微型桩抗滑结构进行了分析,并与数值模拟进行了对比,两者吻合较好.结果表明:锚索微型桩结构具有良好的承载性能,桩体弯矩、剪力和水平位移分布趋势相似,其值均为后桩最大、前桩最小,而轴力为后桩最大、中桩最小;随着锚索直径增大,锚拉力增大,边坡水平位移明显减小;滑坡推力作用下组合结构发生压弯变形,设计时前桩和中桩按拉弯验算,而后桩按压弯.提出的计算方法可为抗滑结构的设计提供理论依据.     

微型桩组合结构加固边坡稳定性耦合分析

采用数值分析方法,对微型桩组合结构加固边坡的稳定性进行耦合分析,通过分析微型桩组合结构加固前后边坡破坏模式的变化,系统研究微型桩组合结构的桩位、桩长、岩土类型及顶梁布置方式等对边坡稳定性的影响。研究结果表明:耦合作用下均质土边坡的破坏模式与微型桩组合结构的布设位置关系较大,对于常见的均质黏土边坡,将微型桩组合结构布置在边坡中上部能够取得更好的加固效果,微型桩的最优锚固长度约为滑面以上自由段长度的2倍;微型桩组合结构加固不同岩土类型边坡的效果相差较大,黏土和粉砂质边坡的加固效果较好,砂性土边坡的加固效果较差;顶梁布置形式对微型桩组合结构加固边坡效果有重要影响,采用行列式布置顶梁的效果优于锯齿状等顶梁布置方式。研究成果对微型桩组合结构加固边坡、滑坡的工程设计和安全评价具有借鉴意义。     

液化场地斜直交替群桩-土-桥梁结构动力特性分析

采用FLAC3D有限差分软件,建立了斜直交替群桩-土-桥梁结构的动力相互作用特性分析模型,通过数值计算,分别得到了桩身弯矩、桥墩与桥梁结构的位移以及桩体受力特性的变化规律,并将所得结果与全直桩群桩-土-桥梁结构的动力特性进行对比分析。研究结果表明:斜直交替群桩中的斜桩相对其直桩和全直桩群桩的桩身最大弯矩减小约15%。振动结束后,斜直交替群桩的桥墩与桥梁结构具有残留水平位移,全直桩群桩的桥墩与桥梁结构不存在残留水平位移,斜直交替群桩中的斜桩最大水平力沿桩身呈线性变化,两种模型直桩的最大水平力沿桩身变化均不明显。     

深基坑桩锚支护结构数值分析

运用FLAC~(3D)软件对沈阳某深基坑开挖和支护过程进行数值分析与计算,重点分析开挖过程中桩顶位移、桩身位移和弯矩的变化,并将现场实测值与软件模拟的计算值进行对比分析,在此基础上改变锚杆倾角与桩入土深度等支护设计,探讨这些因素对基坑变形的影响.研究结果表明:模拟结果与实测值基本一致,数值模拟结果可信;桩身最大水平位移和最大弯矩均出现在桩身大约8 m的位置,并不是在支护桩顶部;设计时桩的入土深度可取4~6 m,锚杆倾角可取5°~30°.     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

城市隧道同时侧穿桩基和下穿既有隧道变形分析

为研究城市隧道同时侧穿桩基、下穿隧道的受力与变形规律,依托大连东港商务区220 kV电力隧道主体施工工程,通过单桩水平位移方程与经验参数修正公式、Peck公式相结合,对桩基、既有隧道变形进行理论分析和计算,并采用数值模拟试验和现场实测验证。分析了电力隧道开挖对桩基位移及受力的影响规律,研究了既有隧道的沉降变形。研究结果表明：桩基水平位移及桩端沉降均随电力隧道施工的进行不断增加;随着桩身深度增加,桩身轴力先增大后减小;随着隧道与桩间距增加,桩身轴力先增大后趋于稳定;桩身弯矩在不同深度内均随隧道与桩距离增大而增大,但增幅较小;既有隧道的存在也会对桩基产生变形影响;数值模拟得到的既有隧道最大沉降位移为7.34 mm。数值模拟结果与理论计算及现场实测结果一致。研究结论为同时穿越的类似工程提供参考。     

高边坡坡率对微型桩支护效果的影响

边坡坡率是影响边坡稳定性的重要因素之一,微型桩则是近年来新兴的边坡工程治理方法.本文主要探究不同坡率下的高边坡在经过微型桩支护后,微型桩所发挥的支护作用,采用ABAQUS软件对1∶0,1∶0.25,1∶0.5,1∶0.75,1∶1五种坡率条件下的高边坡进行三维建模,分析不同坡比条件下微型桩的变形特征,在此基础上,讨论了微型桩在不同坡率下的高边坡支护效果.结果表明:1)相比于坡率较小的缓坡,微型桩更适用于高陡边坡,能充分发挥自身的支护效果;2)随着坡率的增大,微型桩桩身的最大位移及弯矩位置都有明显的下移,塑性滑移区剪出口更靠近坡角;3)随着坡率的减小,边坡塑性区出现下移趋势.     

砂土中斜桩单桩水平承载与变形特性数值分析

为了研究砂土中各方向水平荷载作用下斜桩单桩的变形及承载特性,基于数值模拟探究正、负斜桩在水平荷载作用下桩周土的位移区范围、桩?土接触应力及桩身位移、剪力和弯矩分布,并进一步分析水平斜交荷载作用下斜桩单桩的承载力,给出不同倾斜角度、斜交角度时斜桩水平承载比预测经验公式.研究结果表明:在相同水平荷载作用下,负斜桩的桩周土塑...     

基于改进遍布节理模型的岩石基坑开挖稳定性数值分析

为解决现有研究针对开挖于层状岩体中且边坡含高倾角外倾结构面的岩石深基坑开挖稳定性的研究相对欠缺的问题,本文依托徐州市地铁3号线南三环站基坑工程,通过对FLAC3D中既有遍布节理模型的改进,得到了可同时考虑层状岩体变形和强度各向异性的横观各向同性弹塑性遍布节理模型,基于该本构模型采用数值模拟分析的方法对不同岩层倾角条件下基坑及围护结构的变形情况进行了模拟分析。结果表明：地面沉降最大值和围护桩的最大水平位移均受岩层倾角影响,当岩层倾角为50°时上述量值最大。为定量分析岩层倾角影响下围护桩的变形规律,对模拟结果进行了数据拟合,获得了围护桩最大变形与岩层倾角的理论关系。强度折减计算结果表明,岩层倾角为50°时基坑开挖完成后的安全系数最低,并获得了不同岩层倾角下基坑开挖完成后边坡的安全系数分布及基坑边坡的潜在破坏面形式,给出了依托工程围护桩的桩间距优化建议。     

考虑PSSI的桩柱式桥墩震后残余位移分析

为研究钢筋混凝土桥墩在强震下的残余变形机理,建立了考虑桩-土-结构相互作用(pile-soil-structure interaction, PSSI)的桩柱式桥墩抗震数值分析模型,考虑了桥墩、桩身以及桩-土相互作用等非线性行为.首先,基于单桩拟静力试验结果验证了建模方法的准确性,然后通过与墩底固结模型的对比,分析了近断层地震动下PSSI对桩柱式桥墩墩顶残余位移的影响.结合结构自振周期,桩身残余位移、曲率延性系数,土体非线性反应等结果,对墩顶残余变形的机理进行了讨论.结果表明：考虑PSSI的桩柱式桥墩自振周期为墩底固结模型的2.0～2.2倍,PSSI显著增加了墩顶的最大位移和残余位移.随着砂土相对密实度减少,结构自振周期、墩顶最大位移和残余位移均呈增大的趋势.桩身的残余变形主要集中于桩顶4倍桩径深度范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身残余变形深度减少.桩身塑性变形集中于地表下1.3～5.3倍桩径范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身塑性区范围减少,桩身截面最大曲率增大.     

潮汐作用下钢板桩围堰受力变形分析

为了研究在潮汐作用下钢板桩围堰的受力变形,对其桩顶、桩身水平位移以及钢板桩悬臂段桩身的应力进行监测。结合数值模拟结果表明,在潮汐作用下,水平位移呈往复运动。钢板桩悬臂段的应力随着潮水位的升高而增大,随着潮水回落而减小,从桩顶沿深度方向,应力值自上而下由小变大,应力最大值出现在钢板桩悬臂段下端,围堰区钢板桩阻水面中段测点的应力值相较于两端测点的应力值更大。     

V-H组合荷载作用下基坑围护结构变形特性分析

为了探究竖向荷载(V)和水平荷载(H)组合作用下的地铁车站围护结构变形特性,以南宁地铁5号线某地铁车站基坑为依托,首先采用FLAC3D有限差分软件对基坑开挖支护进行数值模拟,将受V-H组合荷载和仅受水平荷载作用的基坑围护结构变形计算结果进行对比分析,然后将数值计算得到的规律与现场监测数据进行对比验证.结果表明:现场实监测值与数值计算值较吻合,受V-H组合荷载和仅受水平荷载作用的基坑围护桩变形形式一致,预先作用的竖向荷载对桩身变形形式的影响较小;预先作用的竖向荷载能使围护桩身最大水平位移位置下移,下移深度约为开挖深度的12.5％;监测结果显示,V-H组合荷载下的围护桩身最大水平位移增大约27％,削弱了围护桩的水平承载力,同时预先作用的竖向荷载使内支撑轴力增大约10％.     

基于三维数值模拟的高边坡开挖安全预测

通过对广乐高速K102路堑高边坡进行开挖实况数值模拟,利用ABAQUS三维数值模拟对高路堑边坡开挖施工过程中的边坡表面水平位移和深层水平位移的拟合,根据现场监测结果对边坡安全预测.研究表明:利用ABAQUS有限元程序能够有效模拟高路堑边坡的开挖加固过程,与现场监测结果相对应;三维数值模拟能够模拟非规则边坡的开挖,反映边坡的变形及内部塑性应变区,对现场边坡开挖加固具有指导意义;三维数值模拟所得的表面位移与深层位移结果与实测结果取得较好的拟合,计算结果合理可靠,根据位移变化突变点进行安全预测具有可行性.     

填海地层深基坑支护参数优选与基坑变形分析

针对复杂填海地层深基坑支护难度大,基坑变形严重的问题,以深圳地铁13号线深登明挖区间基坑工程为例,利用弹性分析法和FLAC3D数值模拟对该基坑工程的支护结构设计和基坑变形规律进行了分析.结果表明:随着桩径和咬合量的增大,桩身水平位移减小,弯矩增大,而位移和弯矩沿桩身的分布规律基本不变,最大水平位移和最大弯矩分别发生在距...     

多次注浆微型桩水平承载力试验与数值模拟分析

通过不同施工工艺微型灌注桩的现场水平荷载试验及数值模拟,研究微型灌注单桩水平承载力的主要影响因素.试验考察多次注浆工艺对微型灌注单桩水平荷载位移曲线形式、临界荷载、极限荷载、桩周土抗力系数的比例系数(m)等的影响.数值模拟对比分析注浆量及注浆范围对单桩水平承载力的影响程度.结果表明:多次注浆工艺可明显改善水平荷载作用下微型灌注桩的变形及工作性状,有效提高微型单桩的水平承载力;在对多次注浆微型桩进行水平承载力设计时,m应取规范所给的最大值;桩土最优刚度比为100∶1,最佳注浆深度为4D.最后初步探讨了微型桩桩周多次注浆施工工艺提高单桩水平承载力的机制.