考虑土拱效应的桩板墙挡板设计

基于有限差分法软件FLAC,以工程实例为依据,对边坡体系进行三维数值模拟,分析了土拱效应对挡土板设计的影响,为桩板墙挡板的优化设计提供参考。结果表明：在进行桩板墙挡板的设计时,应充分考虑土的压力拱效应;在某公路工程的滑坡处置中,采用的挡土板满足规范要求,治理方案是合理的。     

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...     

考虑土拱效应的高路堤桩土复合地基受力分析

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,综合考虑路堤填土的土拱效应和桩、土的荷载传递性状,采用假定的桩间土位移模式同时考虑桩土界面的相对滑移和同一深度处桩间土沉降的非同步性,基于典型单元体建立考虑路堤一桩土加固区一下卧层三者变形与应力协调的平衡方程,并求解获得表征桩土复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形解析公式.研究结果表明:由本文方法所得结果与工程实测结果较吻合,验证了本文方法的可行性.     

切方边坡悬臂桩土拱效应形成与失效机制数值模拟

为了分析切方边坡悬臂桩受力特征,运用二维颗粒流方法建立了相应的数值模型,研究了桩间土拱形成的过程及其破坏机制。依据桩后土体的荷载-位移曲线和变形特征,揭示了桩后土拱形成过程的3个阶段以及各阶段土体应力分布和变形的特征。研究结果表明:抗滑桩土拱的形成机制主要依赖于土体微元的荷载传递过程;土拱效应的形成过程受桩土相对位移的控制,且受桩间距的影响较大,而受土体参数的影响较小;抗滑桩土拱效应失效过程的数值模拟显示,土拱失效过程可分为3个阶段,且该过程受贴近桩体的土体的渐进破坏控制。土体强度和桩间距对桩后土体的荷载-位移曲线影响都较为显著。桩距相同时,随着土体强度的提高,桩后土体的极限荷载也越高,但对应的桩土相对位移量却较接近,同时软弱土体土拱效应的失效以"绕流"模式为主,而强度较高土体的土拱效应失效以"滑塌"模式为主;抗滑桩间距越小,桩后土体的峰值土压力越高,所对应的桩土相对位移越大。     

斜插桩板墙在工程应用中的问题研究

为使斜插桩板墙结构在边坡及道路工程应用领域中得到推广。目前,斜插桩板墙结构以其美化效果较好在个别城市道路已经得到应用。通过总结斜插桩板墙在施工过程中遇到的部分问题,亟待提出相应的解决办法。     

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。     

基于土拱效应围护桩间距的计算模型

目前的围护桩设计中缺少合理计算桩距的方法.在充分考虑桩间土拱效应的基础上,建立了土拱水平受荷时土拱效应的计算模型,对土拱进行受力分析.当水平土压力作用在土拱上,拱后土体仍会受到部分应力作用;当拱后土体处于土体极限平衡状态时,不同方向的应力满足一定的关系.根据土体极限平衡状态条件、静力平衡条件和拱脚的几何条件,分别推导出了无黏性土和黏性土时桩间距计算模型,并对模型适用性进行分析.当桩后土体为无黏性土时,出于安全考虑,桩间距可取为零;当桩后土体为黏性土时,可根据所推导出的相应公式计算合理的桩间距.在使用模型计算时,应注意土体抗剪强度指标的选取,尤其是土体的内摩擦角建议取值不超过20°.     

PHC管桩群桩效应数值模拟分析

本文运用FLAC模拟在承台竖向荷载作用下PHC管桩群桩,得出其荷载-沉降曲线,再与现场载荷试验所得曲线进行对比分析,结果证明二者数值吻合较好.然后进一步采用该FLAC模型讨论了在桩数不变的情况下,桩长L、桩间距Sa等对群桩效应及群桩效应系数η的影响.     

锚拉式桩板墙结构模型试验和数值模拟研究

对一种新型的挡土结构锚拉式桩板墙，采用模型试验和有限元计算方法，研究了在不同工况下其受力作用状态，为设计和施工提供参考依据。     

疏桩的承载性能和土拱效应

疏桩在软土地区的应用可以分为两个方面:疏桩复合地基和疏桩基坑支护.本文针对疏桩基础中的摩擦桩,采用弹性力学中的Mindlin-Geddes解和Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩基础的附加应力场.通过对比不同桩间距下的桩土荷载分担比的变化规律,分析了软土地区疏桩间距的合理范围.同时对疏桩水平方向上存在的土拱效应,采用三维有限元数值方法模拟了桩间距对疏桩成拱的影响,得出了产生土拱的最大桩间距范围在6~8d之间.针对疏桩复合地基的沉降控制计算方法,本文总结出应用Poulos弹性理论法计算单桩沉降和复合地基方法计算群桩沉降.     

基于数值模拟的套管受力单因素分析

套管损坏一直是油田开发过程中的棘手难题,对套管受力及影响因素进行研究对保证套管安全具有重要意 义。考虑开发过程中储层渗流场与应力场的耦合作用,基于流固耦合理论,建立了套管水泥环围岩组合体系 的数学力学模型,根据单因素理论,通过数值模拟,揭示了套管的径向挤压力随注水压力、套管参数、地层参数和地应 力的变化规律：套管的径向挤压力随注水压力、套管壁厚、地层泊松比、弹性模量的增大而减小;随着套管弹性模量、 直径、地层渗透系数、地应力的增大而增大。研究成果将为油田套管保护和预防套损提供理论指导。     

基于土拱效应的桩承式路堤承载变形计算研究

从桩土差异沉降、土拱效应、荷载分配三者的关系出发,提出桩体向上刺入路堤的体积等于土拱区体积的压缩量的假设,通过对桩承式路堤进行力学分析,并结合其变形协调特性,推导出用差异沉降表示的桩土应力比以及拱高的计算公式.采用模型试验和数值模拟结果对该方法进行了验证,并分析了桩土面积置换率、填土高度、填土内摩擦角对桩土应力比以及拱高的影响.结果表明了该方法所求得结果与实测值较为接近,验证了其合理性.     

群桩挤土效应的数值模拟

以上海市江宁路551号大楼的打桩工程为实例,以有限元方法为主要分析手段,对群桩地表的隆起、桩周土体的侧移、挤土产生的应力及其对周围桩体的影响等挤土效应的变化规律进行了详细研究．     

水平受力下氧化镁碳化桩承载特征数值模拟

以高活性氧化镁混凝土碳化桩为研究对象,建立FALC 3D模型,模拟分析了方桩、圆桩和管桩在土体受水平荷载时的承载特性,得出了如下结论:相同桩型下,碳化混凝土桩较普通混凝土桩有更好的水平承载能力与抗弯能力;相同材料的混凝土桩,管桩的水平承载能力比方桩的水平承载能力好,方桩的水平承载能力比圆桩的水平承载能力好。     

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.      

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。     

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.     

桩板墙桩土作用机理有限元分析

桩板墙是一种已得到广泛应用的新型支挡结构.该文采用数值分析方法对岩土体和桩共同作用下,桩上部岩土体剩余下滑力的作用形式、桩身传力方式、桩身内力的计算方法等进行了分析.得到了板桩墙能够显著改善桩后岩土体桩轴法线方向应力矢量的方向和分布特征,使桩后岩土体的桩轴法线方向的应力矢量分异减小;同时能够将上部坡体和下部锚固段岩土体连接成一个共同作用体,利用其自身强大抗弯能力,在阻止上部变形体出现过大的侧向变形的同时,协调两部分岩土体侧向变形;还能有效改善因开挖引起的坡脚应力集中现象和上部拉应力现象,避免岩土体因过大的应力集中而导致塑性破坏的认识.其分析方法和得到的认识,可为相关工程的优化设计提供参考.     

桩板墙在泥石流治理工程中受力模式试验研究

近年来,每当我国进入雨季后都会有由于强降雨形成的泥石流灾害的出现;这种情况已经造成了大量的人员伤亡和财产损失,例如2016年福建泰宁泥石流灾害造成34人遇难,2010年甘肃舟曲特大型泥石流造成了千余人遇难;因此对泥石流的治理和防范工作成为了地形地质复杂地区的重中之重。泥石流具有爆发突然、冲击能量大、破坏性强等特点,又受地形、地质以及降雨情况等复杂情况的影响,对治理工程的强度要求较高。近年来,常用于边坡工程中的桩板墙结构被广泛的应用于泥石流治理工程中,由于泥石流冲击力为动荷载,其受力模式与在边坡工程中截然不同由于桩板墙造价较高,在实际工程中往往需要配合其它附属工程共同使用。以桩板墙泥石流拦挡结构为研究对象,设置了桩板墙模型,同时配合柔性网、格宾,放置在溜槽中模拟泥石流冲击桩板墙的过程,通过布置在桩板墙模型后部的压力传感器来分析桩板墙的受力情况;并综合桩板墙的拦挡效果、排水效果和坝后淤积等情况进行研究。得到:1在模型试验中桩板墙的拦挡效果良好,可以将大部分体积较大的固体物质拦下。2在桩板墙后部设置格宾和柔性网均可以有效降低泥石流对桩板墙的冲击力,格宾和柔性网各有优点,柔性网的排水效果相较于格宾要好,格宾相较于柔性网可以更有效的降低泥石流的冲击力。3桩板墙后部易形成漩涡,对坝后地基造成严重的侵蚀。4当坝后淤满固体物质后,会将排水通道堵塞,应当加强排水措施。