深厚软土地基细长PHC管桩水平荷载试验研究

通过珠海保税区深厚软土地基中两根细长PHC管桩的水平荷载试验,分析了深厚软土地基中PHC管桩在水平荷载作用下的受力特点.试验结果表明:细长PHC管桩能够抵抗水平荷载的作用;弹性长桩的下端可以看成嵌固于土中而不能转动,由逐渐发展的桩截面抗矩和土抗力来承担逐渐增大的水平荷载;弹性长桩的受力性质主要受上部土层的影响.根据试验结果计算出来的水平地基抗力比例系数m的值对该类工程地质的桩基设计具有一定的参考价值.文中还采用通用有限元软件ABAQUS对PHC管桩的水平承载特性进行了模拟,计算结果能满足精度要求.     

点焊箱型铜构件轴压性能试验及有限元分析

为研究振动台试验中常用的点焊箱型截面构件的轴向屈曲性能,设计了两种截面尺寸的点焊箱型紫铜构件,对其进行静力轴压试验.试验结果表明,两种构件发生屈曲时材料基本处于弹性状态,但两者存在差异,宽厚比的不同是造成结果差异的主要原因.在此基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立点焊箱型铜构件的有限元模型,与试验对比验证了有限元模型的可靠性.同时,对点焊边界条件下的薄板屈曲进行研究,得到焊点间距与屈曲系数之间的关系.最后,针对宽厚比和焊点间距两个参数,进行数值分析,得到宽厚比和焊点间距对点焊箱型构件受力性能的影响规律.     

斜坡段桥梁基桩受力与变形分析的传递矩阵法

根据斜坡段桥梁基桩的水平承载特性,建立了考虑斜坡效应的桩-土相互作用模型及挠曲微分方程;基于m法和传递矩阵法,推导了桩身内力与位移分析的传递矩阵解答;通过模型试验,测得了黏土和砂土斜坡地基比例系数,拟合得到了斜坡地基比例系数与坡度间的关系式,验证了理论解答的合理性;以某工程实例为基础,分析了斜坡坡度和桩顶水平荷载对斜坡基桩受力与变形的影响.研究表明：斜坡地基比例系数随桩土交界面处桩身水平位移增大而呈非线性关系减小;黏土和砂土斜坡地基比例系数均随斜坡坡度增加而减小;基桩桩顶水平位移和桩身最大弯矩均随斜坡坡度和桩顶水平荷载增加而增大;当斜坡坡度由0°增加至60°时,桩顶水平位移约增大86.4%,桩身最大弯矩约增大4.6%,桩身最大弯矩位置约下移2.0 m;桩顶水平荷载每增加50 kN,桩顶水平位移平均增大48.5%,桩身最大弯矩平均增大41.6%.     

桩锚支护结构计算模型中支点弹性系数的时变性分析

根据桩锚支护结构的受力和变形特点,研究分析了桩锚支护结构计算模型中支点弹性刚度系数的动态时变性;讨论了随桩内侧坑底土的持续反弹以及不同工况下随着基坑开挖深度的逐渐增大,进而导致弹性支撑刚度系数的减小的变化规律.为桩锚支护结构施工进程中受力变形的设计计算和过程控制提供了动态计算模型.     

PHC管桩单桩水平静载荷试验研究与分析

结合PHC管桩水平静载试验结果,研究了PHC管桩的水平承载性状,确定了单桩水平临界荷载、水平极限荷载和地基土水平抗力系数的比例系数m,并分析了m值与水平荷载和水平位移的关系.     

应用于海洋工程中水平受荷桩特性分析的修正P-y曲线模型

水平受荷桩特性常采用API规范中的P-y曲线法进行分析,但是对于长期受循环荷载的海洋工程中的水平受荷桩来说静力计算结果往往偏小.为此,首先在API规范的基础上对其中的3个关键参数静止土压力系数K_0、投影角α和初始地基刚度K进行了重新定义和取值,并采用两个试验桩进行了验证,结果证明修正后的P-y曲线模型相对API规范模型和双曲线模型能更有效地预测单桩位移反应性状.同时,在静力分析基础上,针对Rosquo3t折减方法的不足,对其中影响系数a的取值进行了改进,将改进后的折减方法与修正后的P-y曲线模型相结合仍然对前述两个循环荷载作用下桩的水平受荷特性进行了分析,结果表明修正方法得到的计算结果和实测值吻合得很好.     

单桩水平静载荷试验分析

本文对某码头工程嵌岩混凝土灌注桩的水平静载试验资料进行了分析,重点通过水平静载试验,获得嵌岩混凝土灌注桩的水平承载力日和相应的桩顶水平位移Y的关系曲线,同时获得水平地基反力系数kN、最大弯矩值Mmax及离泥面深度ZM和地基水平反力系数随深度增长的比例系数m。试验所得的各项参数值都符合试验工程桩所在场区的地质情况,可供类似工程参考。     

连续多孔材料孔隙水压力系数的推导

进行连续多孔材料的应力计算对分析其上部建筑物变形及稳定有着重要意义。连续多孔材料的实际应力及孔隙水压力系数是计算整体连续多孔材料受力的关键参数。利用弹性力学方法对饱和连续多孔材料进行受力分析,推导了连续多孔材料的实际应力与孔隙水压力的关系表达式,对连续多孔材料在轴对称应力状态下的两种受力情况进行了变形分析,分别推导了两种情况下材料的孔隙水压力系数表达式,并给出了试验验证方法。研究成果对连续多孔材料在基础工程中的应用具有指导意义。     

增设斜支撑的双桩基础水平承载特性试验分析

为研究斜支撑对双桩基础的水平受力性能的影响,建立了普通双桩基础与增设斜支撑双桩基础的室内试验模型,通过施加水平往复荷载,对两种不同桩基础的荷载位移曲线和桩身弯矩分布情况进行比较分析。分析结果表明:在水平承载力方面,增设斜支撑双桩基础略高于普通双桩基础;两桩之间增设斜支撑可使桩身弯矩峰值下移;增设斜支撑对提高双桩基础的抗弯刚度及抑制桩身的弯曲变形都有一定作用。并建议适当增加斜支撑以改善双桩基础的受力性能。     

群桩基础抗力系数和安全系数的可靠度设计

针对由于群桩效应和系统效应的存在,群桩基础的可靠性分析与设计较为复杂这一问题,基于单桩可靠度分析与设计原理,考虑群桩效应和系统效应的影响,对抗力系数和安全系数进行修正,并结合桩基设计方法进行分析.研究结果表明:桩基设计方法、群桩效应和系统效应对抗力系数和安全系数影响很大.在满足目标可靠度水平条件下,当群桩效应系数和系统效应系数大于1时,可以提高抗力系数设计值,降低设计安全系数.忽视群桩效应和系统效应往往会导致设计方案过于保守,造成较大的浪费.     

硅藻土层水平抗力系数的比例系数m值试验研究

硅藻土是一种特殊性质的土,其工程力学特性的研究相对较少,尤其是工程上常用的地基土水平抗力系数的比例系数m值,针对m值的研究更少。在硅藻土地层桥梁灌注桩水平承载力设计中,m值的大小非常重要,却缺乏有效的取值依据。本文依托新建杭绍台高铁工程,在硅藻土试验区开展了3根灌注桩的水平静载荷试验,得到了桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值,根据硅藻土强度试验指标和相关规范方法进行计算,得到了白色、兰色和黑色三类硅藻土的m值,经验证与测试桩水平静载试验结果一致。研究成果可为硅藻土地层桥梁桩基或类似工程的设计参数取值提供参考。     

水平力在窄桩台码头排架中分配研究

针对窄桩台高桩码头排架中水平集中力的横向分力分配系数建立新的简化模型,给出模型求解方法.确定水平集中力的横向分力在窄桩台码头各排架中的分配系数时,排架简化为支撑弹簧,码头上部结构在水平方向不能再被视为刚性连续梁,而应该看作柔性连续梁.提出了排架水平刚性系数和弹性连续梁的求解公式,并编制成电子表格,只需要输入码头尺寸和材料参数等,即可直接得到分配系数.对于窄桩台码头,最不利排架可能不再是端部排架,且规范计算得到的最不利分配系数偏小,可能会存在安全隐患.用电子表格计算分配系数可提高设计精度,确保结构安全可靠.研究结果可以为结构设计和规范修订提供参考.     

水平旋喷组合结构中管棚受力特点数值分析

为研究隧道预加固管棚水平旋喷桩组合结构中管棚的力学行为、管棚搭接处的受力特点,采用三维弹塑性有限元方法,对比分析在开挖过程中,管棚水平旋喷桩组合结构和超前管棚注浆结构中管棚的轴应力、剪应力、弯矩分布特点。结果表明:管棚水平旋喷桩组合结构中,钢管所受弯矩和剪应力约为超前管棚注浆结构的10%,所受轴应力约为超前管棚注浆结构的40%;钢管的受力特点与超前管棚注浆结构存在较大差异。2种结构的管棚搭接处的力学行为均较为特殊,在分析管棚水平旋喷桩组合结构中钢管的受力情况,或对超前管棚注浆结构考虑管棚搭接效应进行受力分析时,应将现有受力简化模型进行修正。     

边坡桩基受力特性的离心模型试验

鉴于采用常规试验方法对临空面的边坡桩基较难进行分析,利用基于相似理论的土工离心试验机,通过缩小原型尺寸的方式对其进行研究。在土工离心试验中,采用自制的加载系统分别对端承桩与摩擦桩这2种不同形式的桩基施加水平荷载和竖向荷载,给出边坡桩基受力性能的研究方法,并进行了受力机理分析。试验结果表明:边坡桩基受较小的水平荷载时,2种桩基形式受力性能相差不大;摩擦桩在承受竖向荷载时承载性能较差,对桩周土体扰动较大,不宜作为边坡桩基的形式。     

排桩支护明挖隧道基坑桩侧极限抗力系数研究

为了研究单排桩支护明挖隧道基坑桩侧土抗力系数特性,首先,建立了考虑桩侧土体受力状态的基坑桩侧土压力力学模型和位移模式;其次,根据虚功原理和位移场模式,建立排桩支护明挖隧道基坑桩侧土体功和速度场计算公式,引入极限上限方法,提出了考虑桩-土界面粗糙度系数的排桩支护明挖隧道基坑排桩的水平承载力系数计算方法,将该方法应用于计算实例,通过与已有理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;最后,利用本文建立的方法,分析了桩间距、桩-土接触面系数以及埋置深度对基坑排桩水平抗力系数的规律.结果表明:排桩的水平承载力随着桩距的减小而减小,直到达到一个最小值.排桩的水平承载力系数Np随着桩-土界面粗糙度系数α的增大而增大;当桩-土界面粗糙度系数α一定时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加而增加,当埋置深度率Z/D7时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加趋于定值.     

某深基坑桩锚支护结构数值模拟分析

利用FLACK3D软件对重庆市江北嘴环球广场工程的桩锚支护深基坑进行了数值模拟,对其锚索、支护桩的受力状况以及基坑位移进行了分析,主要结论包括:锚索轴力随折减系数的增大而增大;当折减系数K=1.6时出现第一根锚索屈服,K=1.8时3、4号锚索受力有突变,达到最大值,边坡发生较大滑动。桩身15-20号单元所受弯矩较大,即桩身嵌固端及滑面以上12m范围内桩身弯矩较大。主滑带的剪应变在0.03左右,按经验破坏值0.1来判断的话此时坡体处于稳定状态。     

叠合板式剪力墙的耗能分析

为系统研究叠合板式混凝土剪力墙,并为制定地方行业标准提供可靠的科学依据,设计了两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙模型4个和普通剪力墙模型2个进行试验研究,在恒定的竖向荷载下,进行了施加水平低周反复荷载的叠合板式剪力墙和普通墙体抗震受力性能对比试验,分析了结构的滞回特性和耗能能力,并基于能量原理,对地震总输入能中的阻尼耗能进行了分析,计算出试件的粘滞阻尼系数.试验结果表明,两种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙的耗能无明显差异,叠合板式剪力墙试件与普通剪力墙试件的耗能能力和粘滞阻尼系数也无显著差异,在进行动力分析计算时,叠合板式剪力墙粘滞阻尼系数可与普通剪力墙取值相同.     

基于离散-连续耦合的加筋包裹碎石桩承载机理分析

为了分析土工格栅包裹碎石桩的颗粒散体受力特性及桩体变形机理,基于室内试验结果建立离散-连续耦合模型,分析应力在桩体中的传递规律、径向应力系数的相关影响因素、桩体和土工格栅中力链的发展规律以及加筋碎石桩的破坏模式。结果表明：碎石桩的径向应力系数(被动土压力系数)并非定值,桩体破坏时径向应力系数较加载初期最大下降44.8%;径向应力系数变化的根本原因是碎石桩骨架受力结构的变化;全长加筋包裹碎石桩的破坏模式为顶部鼓胀破坏,其细观表现为桩顶部位孔隙率增大,格栅力链大面积断裂,碎石颗粒产生大幅度侧向位移;在承载过程中,格栅横肋提供显著的约束应力而格栅纵肋受力极小,主要作用为固定和支撑格栅横肋。     

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。     

水平基床系数影响因素的探讨

论述了在计算深基坑的变形、支护结构的稳定性以及桩在水平荷载下的位移、内力等方面有重要意义的参数水平基床系数Kh.结合实际工程试验,就影响水平基床系数的因素、测试方法等进行了系统分析,得知土的类别、力学性质、应力水平、状态、时间效应以及不同的实验及测试方法等对Kh 有较大影响.