整体式桥台H形钢桩基受力性能试验研究

为研究温度或地震荷载作用下H形钢桩基的受力性能,分别开展了平衡与非平衡土压力状态下H形钢桩基-土相互作用拟静力试验研究,对比分析了整体桥H形钢桩基桩侧土抗力、桩身应变和弯矩等.结果 表明,不平衡土压力会对正向加载下的桩基受力性能产生显著影响,但对负向加载下的影响不大.桥台-H形钢桩(AHP)试件和台后不平衡土压力下H形钢桩(UHP)试件正向加载时的桩侧土抗力、桩身应变和弯矩显著大于负向加载,而平衡土压力状态下的H形钢桩(HP)试件正向与负向加载时的桩侧土抗力、桩身应变和弯矩基本一致.AHP试件的桩侧土抗力、桩身应变和弯矩最大,UHP试件次之,HP试件最小,故AHP试件更快进入弹塑性状态.     

地震作用下变截面钢管混凝土单桩动力响应

为了探讨桥梁位于软弱土层时,地震作用下变截面钢管混凝土桩基的动力响应,以翔安大桥为工程背景,利用FLAC3D有限元软件建立地震作用下桩-岩土体-钢管耦合作用的数值模型,研究在不同强度的地震作用下变截面钢管混凝土单桩和变截面普通混凝土单桩桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩的动力响应差异.结果表明：变截面钢管混凝土单桩在地震作用下的桩身加速度、加速度放大系数、桩身位移最大值和桩身弯矩变化规律均同变截面普通混凝土单桩类似,但钢管使桩身加速度放大系数降低、桩基抵抗侧向变形能力和抗弯承载力提高.因此,钢管可以显著提升地震作用下桩基的抵抗变形能力和承载力.     

基于FLAC~(3D)液化场地桩-土动力相互作用研究

文章研究液化场地对桩基的影响,得到基础液化对桩基的影响规律;以液化场地桩基变形为研究对象,通过液化判定准则与超孔压比的变化了解液化的过程,利用FLAC3D有限差分软件,分别探讨了桩身弯矩和桩-土相互作用力在地震作用下的变化以及液化作用对桩、土位移的影响,并对群桩中的角桩、边桩和中心桩弯矩幅值进行对比。研究结果表明,桩侧向位移随液化程度的加深而变大,在土体达到液化状态时,桩身弯矩和桩身剪力也达到了最大,且角桩和边桩的弯矩幅值比中心桩大。     

桩承-上部结构的地震动力相互作用设计探讨

研究了水平地震作用下层状地基土中桩基建筑物的动力相互作用的特性,总结出各参与要素对动力相互作用体系地震响应的作用规律,并探讨了桩土上部结构共同作用程度的简单判别方法;编制了群桩分层土上部结构的动力相互作用分析及优化设计程序.实例分析表明,在带桩结构工程中应用该程序进行抗震作用下的优化动力计算是简单可行的,可由体系周期放大因子的值来确定采取相互作用设计计算与否,为桩承结构设计提供了新的分析思路.     

大面积堆载作用下饱和土中的桩基工作性状

软粘土地基在大面积堆载作用下会产生大量沉降,并影响区域内桩基和邻近桩基的正常工作.采用有限元方法分别研究大面积堆载作用下负摩擦桩的受力与变形性状,并通过算例分析讨论了不同接触面对桩土沉降差、侧移以及桩身轴力的影响.现场试验的数值分析结果验证了本方法的有效性,并得到大面积堆载作用下土体沉降、桩身轴力和弯矩的变化规律,为计算与设计提供了依据.     

可液化场地变截面群桩基础动力响应研究

为研究可液化场地变截面群桩基础动力响应特征,依托翔安大桥,利用FLAC 3D数值模拟软件,建立变截面桩-土相互作用模型,研究了不同地震强度作用下,饱和砂土孔压比、变截面桩基桩身加速度、桩基位移、弯矩、剪力时程响应特征。结果表明：地震动峰值≥0.20 g时,不同埋深处的孔压比峰值基本达到0.90以上,此时砂土完全液化;桩身对地震动起放大作用,但随着地震强度增加,变截面桩的桩身加速度放大效应逐渐减小;地震波结束后桩基产生永久侧向位移;变截面桩身弯矩及剪力均呈双峰值变化形态,桩身弯矩最大值出现在液化土层与非液化土层分界处,桩身剪力最大值出现在液化土层中;在桥梁变截面桩基础抗震设计时,应重点研究液化土层与非液化土层分界处的桩基抗弯能力以及液化土层中桩基抗剪能力,以确保桩基的抗震性能。     

不同密实度液化场地桥梁桩基地震动力响应数值研究

利用二相饱和土u-p方程实施桥梁双桩基础在液化饱和松砂、中密砂、密砂中的数值模拟,通过对比超静孔压比、位移、应力应变关系及弯矩等,获得桩基在不同密实程度饱和砂土中动力反应的差异性。结果表明,上部结构动力响应与场地砂土的密实程度直接相关,砂土越密实,其强度及刚度软化越慢,上部结构及桩基础在地震作用下发生位移越小,桩基受到的弯矩却较大;而松砂有效应力丧失很快,上部结构及桩基受到弯矩较小,位移较大,说明桩基位移主要受液化土流动的影响。通过双桩弯矩及位移对比,发现密砂场地群桩效应更显著。     

深基坑坑壁土压力模式与支护结构安全分析

润扬长江公路大桥北锚碇深基坑工程采用地下连续墙作为围护结构.施工过程土压力沿坑深变化有直线递增、波状递增、附加荷载作用等分布模式.对不同土压力分布模式下支护结构内力进行分析得出:直线递增(三角形)荷载作用下,整个墙身上部弯矩较小,下部则较大;波状递增土压力形式作用下,整个墙体挠曲多变,并且在中上部就有较突出的弯矩作用;附加荷载土压力模式作用下,墙身上部弯矩异常突出.该分析结果对支护结构的可靠性设计具有重要意义.     

管桩群桩水平承载特性数值计算分析

研究管桩群桩在水平荷载作用下的力学响应对于管桩设计计算和推广应用具有重要意义.本文通过数值模拟软件FLAC3D研究了单排三桩形式管桩群桩在水平荷载作用下的承载特性,得到了桩基弯矩和位移随桩基位置和桩距的变化规律.研究表明,(1)单排群桩桩顶弯矩大小为:前桩>中桩>后桩,说明前桩所受土的抗力最大;(2)当桩距为3～9倍桩...     

碎石土边坡坡度对桩基地震响应的影响

我国已建或在建的线路工程很多是在具有强烈地震活动的山区斜坡地带,而作为主要基础形式的桩基抗震设计优化措施仍不完善,忽略了边坡坡度这一重要边坡几何参数对斜坡桩基地震响应的影响.以某输电线路改建所穿越的碎石土边坡为研究对象,采用PLAXIS3D有限元软件建立边坡-岩土体-桩结构体系分析模型,分析边坡坡度对桩基动力响应表征参数的影响、边坡坡度对动力p-y曲线表征参数的影响.研究结果表明,桩身动力响应表征参数中桩身加速度、弯矩、位移均随斜坡坡度增大而增大,但变化的幅度随桩深的增加越来越弱.因边坡坡度的影响,坡体上部土体丧失了抵抗强度使桩基础产生了明显的响应突变;地震输入下非线性碎石土动力p-y曲线相对来说较为规则且对称,随着埋深的增加,动力p-y曲线表征参数中土体刚度逐渐变大,土反力增大,滞回圈面积减小.通过统计分析得出了上述6个表征参数与桩深度(z)、坡度(β)的回归关系.     

复杂土层条件下堆载对邻近桥梁桩基受力变形的影响及控制研究

为探讨不同形式堆载作用下多层土体地基桥梁桩基的稳定性状况，基于Midas GTS NX软件建立了不同堆载工况下含桥梁桩基的地基计算模型，分析了堆载的宽度、高度和位置对桩基水平和竖向变形、轴力、剪力和弯矩分布的影响.结果表明：桩基水平位移随深度增加先增大后降低，最大剪力随桩基埋深和堆载宽度的增加而增大，最大水平位移和弯矩均随堆载宽度呈指数型增长，且出现位置向深部转移.桩基最大水平位移和最大弯矩随堆载高度增加分别呈现指数型和线性增长，随堆载距离增加分别呈线性和指数型降低，最大正弯矩出现在土-岩交界处，且左桩基水平位移和弯矩大于右桩基.研究结果可为多层土体地基中堆载参数合理选择和桥梁桩基加固等提供理论支撑.     

土体震致剪切变形条件下斜坡桩的受力特性

为了研究斜坡土体震致剪切变形条件下桩基的受力特性,结合土体多屈服面模型和桩土动力弹簧模型,建立了斜坡—桩基体系整体数值模型。通过输入幅值为0.480 9 g的EI-centro地震波,考虑不同的坡角和桩径条件,进行了非线性动力时程计算。结果表明:在地震荷载作用下,不同深度处斜坡土体剪切变形存在差异,斜坡群桩基础受力不均衡。斜坡坡角对斜坡土体剪切变形发展和桩身残余弯矩起控制作用,而桩径对其的影响相对较小。本研究工作对斜坡桩基抗震设计具有一定的参考意义。     

均匀温度下多跨半刚接整体桥受力性能

以某多跨空心板梁桥改造为半刚性节点整体桥为例,建立考虑桩-土相互作用的桥梁有限元实体模型,进行上、下部结构不同连接方式对温度变化作用下结构受力性能影响分析. 结果表明：主梁与桥台连接方式对整体桥受力的影响大于主梁与桥墩处的连接方式;主梁与桥台刚接时,在温度变化作用下,结构内产生的附加轴力、弯矩远大于主梁与桥台采用半刚接的. 对半刚性节点进行参数分析,结果表明,橡胶套壁厚是影响主梁弯矩的主要因素,橡胶垫及钢棒直径对主梁弯矩影响较小;橡胶套壁厚和钢棒直径对桥台处柱-桩基的影响较大,对桥墩处柱-桩基弯矩影响较小,可忽略不计.     

冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥地震响应的影响

目的研究冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥桥塔地震响应的影响,为此类桥梁冲刷条件下抗震设计提供参考.方法采用考虑几何非线性的全桥有限元模型,并应用m法模拟土对桩基的约束刚度,分析不同基础冲刷深度条件对基础刚度和桥梁整体动力特性,以及对高耸桥塔地震响应的影响.结果冲刷效应通过减小土对桩基的约束,使桥塔基础刚度明显减小,但桥梁竖向和纵向基频不受影响,高阶振型及其地震效应的变化控制了结构的某些地震响应;不同冲刷深度下,桥塔关键截面-塔底截面纵桥向内力会出现明显峰值,而塔顶位移及横桥向内力效应呈现不同的规律.结论对于大跨度自锚式悬索桥高耸桥塔结构,最不利地震荷载效应并不完全发生在冲刷深度最大时,抗震设计需要考虑地震下多目标效应的多级冲刷的精细化处理方法.     

复杂荷载下斜坡上单桩水平承载特性研究

随着国家基础设施的不断完善,在实际工程中,建筑物桩基需要建立在倾斜的斜坡上,位于斜坡上的桩基的承载特性与平地上桩基的承载特性有明显的差别.利用自行研制的试验装置,采用粉土作为斜坡上的土体模型,进行了室内水平静载模型试验,得出斜坡上桩基在复杂荷载作用下的承载特性规律.运用ABAQUS有限元分析软件对斜坡上桩的承载特性进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好,并进一步探讨了斜坡桩的桩承载因素的影响分析.研究结果表明:在水平推力较大时,桩顶位移随荷载呈现非线性变化,说明桩-土作用体系符合非线性模型规律;临坡距对桩身承载特性有一定的影响,斜坡上桩身距离坡顶越远,桩所受到的土体被动区土抗力越小,桩顶水平位移和桩身弯矩越小,在桩长和桩径不变的情况下,把桩设置在临近坡脚位置时可提高桩身的水平承载能力;增大桩周土体模量可以提高桩周土体对桩的嵌固作用,有效减小桩顶侧移和桩身最大弯矩.     

大跨度连续刚构桥抗震性能分析与改造策略

结合一座大跨度连续刚构桥实例,分析了在地震作用下该种桥梁的地震反应,通过改造桥梁形式,减小结构地震力.分析表明,刚构桥的基本周期较短,地震力较大;改造成采用减隔震支座的连续梁桥后,墩柱的地震力明显下降,桩基的轴力也下降明显,但是对于桩基的弯矩减小不大,但是整体上改造后对抗震有利.     

成桥状态下桥梁桩基横向受力分析

桥梁在成桥状态下部结构会受不均衡的横向力作用而产生较大偏位.该文采用土弹簧模型对某现浇箱梁桥下部结构桩基进行计算分析,并考虑桩基发生较大偏位后土体刚度的折减,对墩柱进行受力分析.理论分析结果与桩基钻孔全孔壁成像检测结果进行了对比,结果表明理论分析方法简单有效,可以为同种工程条件下桩基受力分析提供参考.     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

堆载预压对邻近桩基处理施工交叉影响的有限元分析

为了研究多种地基处理交叉施工的影响,结合广佛肇高速公路的工程实例,利用有限元方法分析了堆载预压与桩基处理交叉施工的影响.分析结果表明:与桩基处理相比,交叉施工导致桩基的水平位移与竖向位移大大增加,且距离堆载坡脚越近的桩基,位移增加越明显,这必然引起桩基的偏移以及桩基的不均匀沉降;同时,桩基受到的弯矩明显增加,这对桩基的抗弯性能提出了更高的要求;此外,交叉施工还会导致桩土位移差大大增加,桩间土出现绕流,极大地降低桩基的承载力及稳定性.     

Hoek-Brown破坏准则与地震效应下 主动土压力上限解

基于已有破坏模式,采用拟静力法引入地震力,构建了地震破坏下主动土压力的计算模型.分析破坏体的受力状态,根据极限分析上限定理计算外力功率和内能耗散率,建立功率方程求解地震作用下主动土压力的上限解.分析Hoek-Brown破坏准则参数和地震加速度系数对主动土压力的影响,并且给出了主动土压力变化图以及破裂面的位置.本文方法可以为类似工程的抗震设计提供新思路.