圆形沉井在顶力作用下的内力分析

本文针对圆形沉井工作井在顶力作用下的受力特点,采用土体对井壁的反力按向余弦曲线分布在半圆上的计算假定,推导了结构内力分析计算公式,并结合算例进行了比较。     

顶管工作井围护开挖过程的FLAC3D模拟

针对典型的圆形顶管工作井,采用三维有限差分程序FLAC3D法,建立了数值模拟模型,研究了圆形顶管工作井分步开挖引起的土体水平位移及水平应力变化,以及围护结构所受水平应力的分布特征.研究表明:圆形工作井井壁从地面向下6 m范围内的土体发生了圆弧滑移破坏,最大位移发生于工作井从地面向下8～12 m 的范围内,最终形成中间大,两端小的形状;井壁土体水平应力随开挖深度变化较小,围护结构所受水平应力较小,有效地发挥了其功效;三维有限差分法能较好地模拟顶管工作井的施工动态,模拟结果也为类似工程地质条件下圆形顶管工作井的施工提供了重要的参考.     

锚杆技术在顶桥中的应用

近几年来,锚杆加固技术已广泛应用于建筑结构物加固、边坡治理、大型地下洞室及深基坑支护等工程。随着我国基础工程建设项目的迅猛发展,可以预见,锚杆加固技术将获得更为广泛的应用,本文讨论的是在桥涵顶进,特别是在受到地形条件限止时,引用锚杆技术使它的一端与顶进桥涵后背联结,另一端锚固于地基中,将埋入地基的锚杆与顶进桥涵的后背联结,利用锚杆与周边土体的粘结力和端部的面承力为顶进桥涵提供顶进反力的一种施工方法,本工程实例中,由于顶进力较小所以采用钢筋作为锚杆使用,将钢筋锚杆与地基中的阻力墙产生的拉力和钢筋锚杆与周围碎石土的粘结力,通过钢筋锚杆传递给混凝土后背,使混凝土后背在后面无填土的情况下为桥涵的顶进提供反力,使桥涵顺利顶进到位。     

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上，介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程，给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析，验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。     

热-力耦合作用下新型能量桩承载性能试验

能量桩在承担上部建筑荷载的同时兼起到地源热泵换热器的作用,热-力耦合作用下对其承载性能产生的影响与常规桩不同。基于室内模型试验方法,对热-力耦合作用下饱和砂土地基中新型能量桩(掺入0.6%的钢纤维和4%的石墨)桩周温度场分布、桩身热应力、桩端土压力、桩身侧摩阻力、桩顶以及桩周土体竖向位移的变化规律进行研究。试验结果表明：桩端土压力在升温时逐渐增大,降温时逐渐减小;桩身热应力随着深度的增加呈现先增加后减小的趋势,同一深度处温度越高桩体内产生的热应力越大;无论有无工作荷载,桩侧摩阻力均随温度的升高而增大;工作荷载作用时,随着循环次数的增加桩顶的沉降位移不断累积,对结构的安全性、耐久性及正常使用造成不利的影响。     

基于原型试验的黄土地区钢管—混凝土组合桩单桩横向抗力特性分析

为研究水平荷载作用下黄土地区钢管—混凝土组合桩的横向抗力特性,结合山西芮城某光伏发电厂桩基工程现场试验结果,分析了在水平推力作用下钢管—混凝土组合桩桩顶位移梯度、地基土水平抗力比例系数等的变化规律。研究结果表明:随着水平推力增大,不同埋深桩桩顶位移梯度均呈不断增大变化趋势,水平推力每增加3 k N,桩顶位移平均增大8. 07×10-2mm·k N-1;随着水平推力增大,桩侧地基土水平抗力比例系数呈不断减小变化趋势,水平推力每增加3 k N,地基土水平抗力比例系数平均减小79. 22 MN/m4;随着桩顶水平位移量增大,桩周地基土水平抗力比例系数均呈不断减小变化趋势,且水平位移量平均每增加0. 95 mm,地基土水平抗力比例系数平均增大29. 84 MN/m4。     

成层地基中考虑桩桩相互作用的 双排桩受力变形分析

基于成层地基中的双排桩支护结构的受力变形特点，将前、后排桩视为竖直插入成层地基中的弹性地基梁，以不同刚度的水平弹簧模拟前、后排桩与其间成层地基土体的相互作用. 以各个土层接触面为水平分界面，将前、后排桩支护结构分为若干单元段，以朗肯土压力理论计算作用于后排桩的主动土压力，以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的土体抗力，且考虑地基反力系数沿深度的线性变化. 基于Euler-Bernoulli双层地基梁理论，考虑桩桩及桩土相互作用得到成层地基中双排桩支护结构的挠曲微分方程，并采用幂级数法求解，然后根据界面处内力与位移的连续条件及桩顶、桩底的边界条件，得到任一深度桩身的水平位移、转角、剪力与弯矩计算式. 最后通过一工程实例分析，将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析，验证了本文方法的正确性.     

受土体侧移作用的单桩的弹塑性地基反力解析法

不稳定边坡在开挖、降雨影响下会产生较大的土体侧向位移,导致邻近抗滑桩产生附加位移及弯矩.为此,文中基于Winkler地基梁模型,采用简化的桩周土体弹塑性本构关系来模拟非线性桩-土的相互作用,提出了抗滑桩与土坡相互作用的弹塑性地基反力法控制方程组,依据桩身响应在滑面处连续条件及桩顶底边界条件求得桩身响应的解析解矩阵表达式.最后,将文中的解析解与已有模型试验实测值进行对比分析,结果验证了文中解析方法的可靠性.     

混凝土管桩水平受力性状有限元分析

根据文克尔地基模型,假定地基土的水平抗力系数沿深度成线性变化,利用有限单元法对水平荷载下混凝土管桩的水平位移、桩身弯矩等变形特性及其影响因素进行分析。通过对桩径、桩周土水平抗力系数的分析发现：桩径对桩顶水平位移的影响较大,对桩身弯矩的影响较小;而土体水平抗力系数对水平位移和弯矩都有较大的影响。此外,对具有相同有效截面积实心桩和管桩的水平抗力性进行比较,结果表明,相同条件下,管桩的水平抗力效果较好。     

桩顶竖向荷载作用下桩土响应的数值分析

为了研究桩土之间的相互作用机理,利用数值方法建立桩土计算模型,分析桩顶荷载作用下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置的变化规律以及桩周土体的位移.研究结果表明:桩侧负摩阻力沿桩身先增大后减小,并逐渐过渡到正摩阻力;随着桩顶荷载的增大,桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点位置上移;桩体轴力沿桩身呈现先增大后减小的趋势;受到桩侧摩阻力的作用,位于地表的桩周土体沉降受到一定影响,其影响范围随桩顶荷载的增大而减小.     

顶管施工对高架桥桩基础影响的数值分析

顶管施工广泛应用于市政工程的隧道开挖作业,但该方法对周围构筑物的影响仍需要进一步的研究。本文针对天津市某地下电缆隧道穿越高架桥桩基的实际工程案例,利用数值模拟方法建立了关于穿越高架桥桩基的沉井和顶管施工的有限元计算模型,研究了沉井和顶管施工过程中附近土体的扰动情况以及高架桥桩基的变形、受力等情况。结果表明,沉井和顶管施工都会对周围桩基础的应力和变形产生一定影响。在外径12.8米的沉井施工时,施工引起的土体卸载会使得沉井周围土体产生较大的隆起,最大回弹量为164 mm左右,三个方向（水平X方向、Y方向和竖向Z方向）的最大变形均出现在沉井上部土体周围,该沉井施工过程对距其30米处的高架桥桩基也产生了一定影响,桩体在X方向（指向沉井方向）上受到的影响较大,桩体顶部产生背离沉井的水平位移,下部则逐渐过渡到趋近沉井的水平位移,最大X方向水平位移量约为1.6 mm,对Y方向（垂直于顶管方向）的水平位移影响较小。在外径3.6米的顶管施工过程中,土体在卸载后会出现变形,最大位移为170 mm,变形出现在位于顶管底部的扰动土体。在X方向上,四个桩基均表现为桩顶部远离沉井、桩底靠近沉井的趋势。在Y方向上,桩身的最大水平位移出现在隧道开挖深度处,位移方向为远离顶管,影响范围为顶管隧道施工处上下15 m。     

真实复杂地层大直径钢顶管三维数值模拟研究

为了揭示地表沉降与管周土体扰动沿顶进方向的真实变化规律,本文提出了真实复杂地层三维数值建模方法。依托某市北线引水工程隐患整改顶管工程项目,采用FLAC3D分析平台开展了真实复杂地层和简化均匀地层条件下的大直径钢顶管施工数值模拟研究。模拟结果及现场地表沉降实测结果对比表明：基于真实复杂地层模型的模拟结果与现场沉降监测结果吻合较好,能够准确反映地表沉降沿纵向的变化规律,而简化地层模型模拟结果与监测值差距较大。扰动分析表明顶管施工时会引起其上方地层的沉降变形和下方地层的抬升变形,其变形值大小与地层土体性质和分布有关。顶管上覆土体横向位移基本朝向顶管轴线,其变形受土体空间分布的影响较小,但顶管下部土体的横向变形受土体空间变化影响较大。地表沉降的横向影响范围为?5.3D（D为顶管直径）,且受土层分布影响较小,但地表沉降值受地层分布影响较大。     

多灾害作用下特大桥梁深水基础动力稳定性分析

以拟建的琼州海峡大桥深水基础为研究对象,考虑地震力、船撞力、波浪力等多种灾害因素,采用有限元动力分析法对深水基础位移响应进行分析,探讨其动力响应特性.结果表明:深水基础在地震力作用下基本为同向运动,并发生较大的水平位移,100年超越概率4%(E2水准)时位移最大达24.4cm.船撞力作用下,水平位移达15.1cm;波浪力作用下,水平位移达10.8cm;群桩在动荷载作用下响应复杂,由于土体的约束以及上部大刚度沉井的惯性力作用,桩身及上部沉井相对位移较大,导致桩头部位发生明显的应力集中.计算结果可为今后特大桥梁深水基础,尤其是为琼州海峡大桥深水基础的设计提供参考.     

软土地基上大型沉井基础安全监控模型

为了提高软土地基上大型沉井基础稳定性评价和安全监控的有效性,以江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础为对象,在研究影响其稳定和安全运营主要因素的基础上,探讨了监控系统的主要结构,并从基础位移监控、基础抗滑稳定监控和地基土稳定监控3个方面建立了散索鞍水平位移监控模型、沉井前侧地基土水平向反力监控模型和基底反力监控模型.在综合现场观测数据和数值模拟结果的基础上,探讨了监控模型中原因量的主要构成及其与监控效应量之间函数关系的确定方法,并给出了江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础主要控稳模型——散索鞍水平位移监控模型在通车运营期的具体函数表达式.研究结果表明,基础变位是软土地基上大型沉井基础的主要控稳因素,通过安全监控模型对其进行控制能为建筑物的安全运营提供保障.     

黄土地区沉井井壁土压力研究

以西安市交通项目北三环雨水工程沉井为研究对象,对沉井的下沉全过程进行了实时监测,根据大量现场实测资料,深入分析了实测土压力与主动土压力和静止土压力的关系,得出了黄土分布地区沉井下沉不同深度时井壁土压力的大小及分布规律,以及简便易行的计算方法和经验公式。     

越江钢筋混凝土顶管施工三维数值分析

顶管法作为一种非开挖技术,在城市隧道管线的建设和改造中具有广泛应用。然而,顶管施工不可避免地会对周围既有结构物造成一定的影响。为了研究如何规避顶管施工的风险,基于白龙港南线输送干线的过江管工程的W2-W1标段,通过数值模拟的方法研究了顶管施工过程中机头支护压力、注浆模量、摩阻力的变异对地层、桩基变形影响的变化规律,并分析了软土地区复杂条件下顶管施工各施工参数对周围环境影响的敏感性。结果表明:在实际施工过程中,当机头支护压力略小于顶管中心土层自重应力时能有效减小环境影响;同时也需要尽可能减小注浆与顶管之间的摩擦系数,并根据实际目标需求选择注浆模量。     

手掘式顶进法进洞施工顶进力计算与后背结构力学特性

顶进法施工中,顶进力的计算尤为重要。对于进洞施工埋深随顶进距离变化（洞口有一定坡度）的情况,尚未有相关理论公式,本文推导了洞口带有坡度情况下的顶进力理论计算公式,并与模拟结果进行对比,结果表明推导的顶进力理论计算公式较为准确,反映了洞口坡度对顶进力的影响。对3种不同的后背结构型式受力变形特征进行了模拟计算,结果显示连续墙+钢筋混凝土墙效果最好,连续墙+钢架次之,摩擦桩+钢架最差,采用连续墙+钢架后背结构时需着重注意钢架与连续墙的连接型式。     

基于离散元模拟的不同挡土墙位移模式下非极限主动土压力

针对刚性挡土墙主动位移过程中砂土非极限主动土压力问题,利用PFC2D^分别对挡土墙绕墙顶转动(RB)模式、绕墙顶转动(RT)模式和平动(T)模式下砂土主动破坏过程进行模拟分析。分析结果表明,不同位移模式下土体内摩擦角及墙土摩擦角调动规律存在差异。挡土墙主动位移过程中,RB模式下土体破坏从墙顶开始,向墙脚发展,土楔体内部只有靠近墙背侧区域出现主应力偏转现象,并且土楔体中内摩擦角调动值均能达到极限值。RT模式下,土体破坏沿着墙背和滑裂面从墙脚开始,向土体表面发展,墙后土楔体中上部区域主应力偏转角度较大,形成了大主应力拱,与此对应的是该区域内摩擦角调动值相对初始内摩擦角减小。T模式下,土体破坏分别沿着墙背从墙顶向墙脚发展以及沿着滑裂面从墙脚向土体表面发展,墙后土楔体内部会出现小主应力拱,并且内摩擦角调动值从初始内摩擦角增加,但达不到极限值。     

双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律研究

采用数值分析方法,研究了双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律。研究表明:顶管隧道施工引起的地层移动主要是由于地层损失引起的。地层移动主要是垂向位移,其水平位移很小,可忽略不计。在垂直顶管走向上,地面沉降呈以顶管轴线为对称轴且开口向上的抛物线形状,其最大值发生在顶管正上方。在顶管施工过程中,先行施工的下层顶管引起的沉降约占总沉降量的80%;当上层顶管位置不变时,总沉降量随着下层顶管埋深的增大而线性增大;当顶管间距逐渐增大时,上层顶管开挖引起的沉降量与总沉降量之比逐渐减小,下层顶管引起的沉降量与总沉降量之比逐渐增大,下层顶管对上层顶管影响逐渐减弱。     

沉井工艺在污水处理工程中的应用

沉井工艺在污水处理工程中得到广泛应用，其主要内容包括：沉井工艺原理及分类，沉井构造及制作，沉井下沉，沉井封底，沉井施工易出现的问题及处理方法。