竖向受荷螺杆桩承载特性离散元数值模拟

螺杆桩技术已经在多种类型工程中得到了应用,然而由于认识条件的局限和研究对象的复杂,其理论分析仍然落后于工程实践.采用基于离散单元法的颗粒流程序,建立了竖向受荷螺杆桩的数值分析模型,并利用已有试验结果对模型细观参数进行了标定,在此基础上分析了螺距、螺纹段长度和桩径等设计参数对螺杆桩承载特性的影响.研究结果表明:随着螺距的增加,螺杆桩极限承载力呈先增加后减小的发展特征,螺距为(1.0-1.33)D时,螺杆桩具有最佳的承载表现,不同螺距螺杆桩的螺纹段荷载分担比例最高而直杆段最小.螺杆桩极限承载力随着螺纹段长度的增加先线性增长,而后基本保持不变,建议合理的螺纹段长度一般不超过2/3L.桩径增加时,螺杆桩极限承载力呈近似线性快速增长.数值模拟结果可以为螺杆桩设计参数优化和承载力估算方法确定提供理论依据.     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

广东地区超长旋挖灌注桩桩端注浆试验

目的分析常规桩和注浆桩的荷载传递特性,对比常规桩和注浆桩在不同桩顶位移下承载力的提高幅度,提出了设计大直径超长单桩极限承载力的建议方法,并验证其适用性.方法通过广东某大桥大直径超长旋挖灌注桩桩端注浆现场试验得出荷载-沉降曲线,根据预埋的应力计测出桩身侧摩阻力值,通过计算得到桩身轴力、桩土相对位移以及桩端位移.结果注浆桩S2的桩端阻力比常规桩S1发挥较早,浆液技术更有利于侧阻和端阻的同步发挥;注浆桩总承载力、侧摩阻力和端阻力提高系数随桩顶位移呈先增大后减小趋势,总承载力和侧摩阻力的提高系数变化平稳,增加速率远远小于端阻力.结论桩端注浆不仅有利于端阻的发挥,还有效减小了桩顶沉降,从而提高单桩极限承载力;常规桩下部土层侧摩阻力和端阻力未达到极限,建议计算时乘以折减系数;桩端注浆桩桩端附近土层的侧摩阻力和桩端阻力均乘一定的增大系数.     

软土地区地下室增层开挖对既有桩基沉降性状的影响

首先,通过荷载传递法建立轴向荷载作用下单桩的受力模型并得到其控制方程,然后引入桩侧软化及桩端双曲线荷载传递函数,同时给出极限侧摩阻力及极限端阻力的表达式。在此基础上,结合工程实例,通过自编的迭代程序得出单桩的p-s曲线,并与已有的计算方法进行比较,验证提出计算方法的可行性。研究开挖深度对若干关键问题的影响,如桩侧极限摩阻力、桩端极限阻力及基桩承载性状。最后结合案例分析增层开挖施工前后,单桩在极限承载力及工作荷载作用下产生的沉降量。研究结果表明:不同的开挖深度对桩端极限阻力影响较小,而对桩侧极限摩阻力影响较大;随着开挖深度增加,桩顶沉降量也不断增大。该工程的增层开挖在变形控制方面安全可靠。     

强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析

通过对青岛地区风化岩地基2个工程11根短桩的原位测试及有限元模拟分析,研究嵌岩短桩的承载性状和荷载传递特征。对大直径嵌岩短桩的承载性状进行有限元模拟,探讨长径比、嵌岩深度及基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响。研究结果表明:风化岩地基中的嵌岩短桩极限承载力高,沉降小,能够满足工程需求并具有较高的安全储备;单桩极限承载力随着桩长的增加变化并不显著,表现出极强的端承性状。嵌岩段桩侧摩阻力峰值随长径比的增大逐渐减小,桩顶沉降随长径比增加而增大;不同的嵌岩深度下,桩身轴力衰减的规律基本相同,随嵌岩深度的增加,桩顶沉降逐渐减小,端阻力在承载力中所占比例(Qp/Qu)逐渐减小;桩顶沉降随桩岩刚度比(Ep/Er)的增加而逐渐增大,而端阻分担的荷载比随Ep/Er的减小逐渐增大。     

季冻区摩擦单桩承载能力计算分析

为了验证季冻区摩擦单桩的初步设计桩长和检验初步设计参数的准确可靠性,计算了超长桩轴向容许承载力及桩的沉降量,观测了某桥梁桩的顶位移与荷载、基桩极限摩阻力和极限承载力,与理论计算结果进行了对比分析。研究结果表明:理论计算沉降量与实测的误差是6.31%,两组数据基本吻合,说明试桩过程和试桩加载数据合理;试桩受力比较充分,但承载力小于预期极限荷载,说明其实际承载能力对于设计要求来说略显不足;桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土之间的变形有关,试桩的桩顶荷载起初由桩侧土承担,在达到一定荷载值时,桩端阻力开始发挥作用,在极限状态时,桩侧摩阻力、桩端阻力发挥都比较充分。     

长短桩组合桩基础的模型实验

设计了单桩、三桩、九桩及十五桩等4种(9组)长短桩组合桩基础的模型实验,介绍了实验方案设计、实验设备、实验方法与步骤、实验结果以及实验误差原因.实验结果表明,组合桩基础中的短桩承载性状没有明显变化,而长桩则明显受到短桩的影响,在正常工作条件下长桩承载性状明显不同于单桩,加载初期上半段侧摩阻力不能充分发挥,但随着荷载的增加至接近其极限承载力时上半段的侧摩阻力才能充分发挥,并达到其极限承载力时侧摩阻力.     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

砂土场地中组合荷载下单桩竖向承载特性研究

考虑砂土场地中单桩承受水平和弯矩荷载的共同影响,完成了五组共十根单桩的室内模型试验,分析了在组合荷载作用下砂土中单桩的竖向承载特性.研究表明:在不考虑竖向荷载作用的情况下,随着水平荷载作用点高度的增加,由于出现了弯矩荷载,单桩的水平极限承载力降低,但降低幅度逐渐减小;水平或弯矩荷载的增大,均会导致单桩沉降的增大和竖向承载力的降低,但只有当水平荷载达到相应位置水平极限承载力的0.5倍以上时,这种变化幅度才较明显;预先施加的水平和弯矩荷载在产生水平位移后,再施加竖向荷载,将会出现P-Δ效应,造成单桩水平位移的增大和水平承载力的降低;水平和弯矩荷载共同作用时对单桩的沉降和桩端阻力的影响程度,与水平和弯矩荷载产生的桩顶水平位移的大小正相关.     

基于统一强度理论的螺纹桩承载力计算方法

基于统一强度理论及太沙基极限平衡原理推导了螺纹桩极限承载力,提出了螺纹桩螺牙单独承载破坏与圆柱形剪切破坏两种模式下临界螺距的确定方法和极限承载力计算方法,讨论了统一强度理论参数b与螺纹桩关键参数对极限承载力的影响.结果表明：螺纹桩的极限承载力是同外径圆桩的1.5～2倍,螺牙提供的极限承载力主要由土体黏聚力、内摩擦角及埋深决定.当b从0增加到1时,螺纹桩极限承载力理论计算值增幅约48%,考虑中主应力对土体强度的影响会使得螺纹桩承载力理论计算结果更加准确.螺纹桩的参数中,螺牙高度b_h对其极限承载力影响最大,而螺牙厚度t对承载力基本无影响.设计螺纹桩时可适当增加螺牙高度,以提高螺纹桩极限承载力.     

螺旋千斤顶螺纹副优化设计

采用非传统优化设计方法 ,以螺旋千斤顶螺纹副体积最小为目标函数 ,用MATLAB语言优化工具对其进行优化设计 ,并给出了计算实例     

双螺杆磨浆机螺杆几何学研究

运用相对运动分析的方法对双螺杆几何学进行研究，得到了螺纹齿廓表面上任意一点的数学方程，建立了同向啮合双螺杆螺纹曲线的数学模型；并通过对具体实例的计算，利用MATLAB软件绘画制出曲线图形；同时对所得理论曲线进行简化近似，以利于制造成型车刀，从而便于加工制造。     

螺杆压缩机性能的试验分析

对压缩机在变工况条件下进行较为全面的性能试验,分析了主轴转速、排气压力以及环境温度等因素对压缩机性能的影响,绘制了有关曲线,提出了合理使用压缩机的建议,同时也为压缩机组选配和性能优化提供了参考依据.     

组合式螺杆膨胀机加料螺套故障分析

针对组合式螺杆膨胀机加料螺套变形、开裂失效现象,从线性热膨胀系数计算变形量及轴向受力分析原因,指出螺套与主轴热膨胀变形量因材质组分不同而不同及加料螺套抵抗变形薄弱点,并提出了相应改进措施.     

双螺杆磨浆机螺杆扭矩和轴向推力的测量与研究

对双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力进行了测量实验研究.首先,选择磁电相位差式转矩传感器应变环式轴向推力测量方法和扩散硅式压力变送器,构建了双螺杆磨浆机的螺杆扭矩、轴向推力和机筒压力测量实验系统.在此基础上进行了实验研究.得到了双螺杆磨浆机螺杆扭矩、轴向推力机筒压力和流量与螺杆几何参数之间的关系.分析表明:按对双螺杆磨浆机扭矩、功耗和流量影响程度由大到小排序是螺杆转速、反向螺旋螺纹扣数、反向螺棱槽宽和反向螺棱槽数等.本文的工作对合理确定螺杆设计参数、选取电机与轴承及双螺杆磨浆机构挤压模型的建立等都是有意义的.     

行星式滚柱丝杠副的摩擦机理研究

分析了行星滚柱丝杠副由于弹性滞后和自旋滑动等因素所产生的摩擦特性,导出了摩擦力矩和所加载荷之间的关系．计算结果和实验结果对比验证了所得结论是正确的,从而为行星滚柱丝杠副的设计以及润滑、寿命等方面的研究提供了理论依据．     

螺纹滚压强化疲劳断口的分析

利用（ＳＥＭ）观察了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢经螺纹滚压的疲劳断口与未经螺纹滚压的疲劳断口，研究和分析螺纹滚压强化对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢制造的零件螺纹部位疲劳寿命的影响，结果表明，该钢滚压后的疲劳极限提高了５８．６％，疲劳源减少，疲劳扩展区明显增大，疲劳条带间距变窄，初步探讨了滚压强化的机理。     

微波均衡器中微调螺钉的作用研究

微波幅度均衡器是由吸收型同轴谐振腔作为其基本结构单元多级级联实现,谐振频率主要通过改变腔长和探针插入深度来调节,同时改变微调螺钉也能影响谐振频率.论文从理论上阐述了微调螺钉对同轴谐振腔谐振频率的影响程度,在电场占优的地方,螺钉插入越深,降低谐振频率;反之,在磁场占优的地方,螺钉插入越深,增大谐振频率.并利用HFSS软件仿真子结构谐振腔的电磁场分布,从而确定微调螺钉的位置.根据微调螺钉对谐振频率影响的规律,采用补偿调试的方法还能减小温度对谐振频率的影响,同时,微调螺钉还能抑制寄生模的产生.     

MATLAB环境下的螺旋系可视化表达

在代数法进行螺旋系研究的基础上,推导了二系螺旋和三系螺旋的参数曲面方程.以MATLAB软件强大的矩阵运算及图形处理功能为基础,实现了非特殊二系螺旋和三系螺旋的自动计算和可视化表达.所提供的程序可以方便地计算螺旋系的和螺旋,并使人们对二系螺旋和三系螺旋的空间分布有更直观的认识.     

基于机器视觉的螺纹检验仪软件的研制

主要介绍在基于ＣＣ摄像头的螺纹检验系统中,如何理解图像并提取螺纹的算法,着重讨论了螺纹图像边缘的提取算法。