群桩横向非线性力学响应的三维有限元数值模拟

利用有限元软件ANSYS,针对群桩横向力学响应问题,进行了三维有限元数值模拟.计算模型中,考虑了土体的材料非线性、桩-土界面状态非线性等因素,对群桩横向力学响应的影响.通过算例分析,验证了模型的正确性.在此基础上,进一步研究了群桩-土横向相互作用的非线性特性,计算结果对于桩基础的分析和设计,有较好的参考价值.     

潮位对桩基础承载性能影响的模型试验

潮位变化是影响群桩基础承载性能的一个重要因素。针对潮汐河段群桩基础的承载性能,根据相似性原则,对某大桥南侧主桥群桩地基基础开展考虑潮位影响的室内模型试验,研究了潮位变化引起的低频循环荷载对群桩基础承载性能的影响,试验结果表明:周期性的潮位涨跌使地基土产生硬化,增大了群桩基础的工后沉降。     

潮位对桩基础沉降影响的研究

深水环境中,大型桥梁的群桩基础沉降的影响因素是复杂的,其中包括有利的和不利的。通过实测数据分析潮位对桩基础受力的影响,借助数值分析的方法对潮位引起的群桩基础沉降进行定量。采用Duncan-Chang非线性模型与Biot固结理论相结合的方法建立群桩基础有限元模型模拟潮位对群桩基础沉降的影响。研究结果表明,潮位有加速桩基土体固结的作用,潮差越大这种作用越明显,沉降也就越小,对群桩基础的受力是有利的。     

基于Mindlin应力解的分层土中群桩基础沉降计算方法

为了考虑地基土的分层特性和桩端下卧层计算深度对群桩基础沉降的影响,基于Mindlin竖向应力解用分层总和的思想建立群桩的土体竖向位移柔度矩阵,参照弹性理论法的分析过程,建立了分层土中群桩基础沉降的计算方法.与工程实例对比表明,对于工后沉降量不大的群桩基础,本文方法可以给出较合理的沉降计算值.     

不同上部结构体系下桩基沉降的简要分析

该文建立了共同作用三维模型,对上部结构-桩群-地基土相互作用体系进行三维有限元分析,利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性,合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用,分析桩基础的沉降性状.     

砂土场地高承台群桩基础地震响应特征试验研究

基于干砂场地和饱和砂场地中高承台直群桩和高承台斜群桩离心机振动台试验,分析干砂和饱和砂地基土、高承台直斜群桩基础动力特征参数,并对比研究干砂与饱和砂场地中地震动强度对地基土和高承台群桩基础动力响应的影响.结果表明：1）饱和砂土地基的主周期更长,且包含更多长周期成分;同相对密实度的饱和砂土地基阻尼比是干砂地基的两倍;土-...     

变刚度群桩基础工作性状数值分析

在室内桩基础模型试验的基础上,用三维有限元的方法,考虑了土体的非线性（Drucker-Prager模型）力学性能,对模型桩进行了六大组的数值模拟试验．从沉降、桩顶反力、桩土承担荷载比等几方面验证了变刚度群桩基础能减小桩顶反力差值,从而减小差异沉降的特性．为理论分析变刚度桩的工作性状提供了参考．     

承台厚度不同对超长群桩的影响分析

承台-桩-土的相互作用使群桩基础的受力变形特性复杂,而超长桩由于桩身很长,加深了这种相互作用的复杂性。本文通过有限差分数值计算软件FLAC3D,对承台厚度不同的超长群桩基础进行了分析,结果表明,超长桩为低承台基础时,在承台顶荷载相同情况下,各桩轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降比高承台超长群桩基础的要小,表明采用低承台更有利于超长群桩基础受力。     

桥墩-桩基础在罕遇地震作用下的设计和稳定水平研究

提出罕遇地震作用下桥墩-桩基础破坏模式的判别方法,并根据需求进行桥墩-桩基础的抗震设计,引入桥墩-桩基础系统在罕遇地震作用下稳定水平的判定标准.用地基土非线性抗力模型对系统滞回特性进行研究,通过对桥墩-桩基础系统做静力非线性Pushover分析得到系统的力与位移双线性骨架曲线,表征系统的非线性特性.用有限元程序进行罕遇地震作用下Ⅲ,Ⅳ类场地不同墩高的桥墩-桩基础时程分析,研究不同墩高的桥墩-桩基础在罕遇地震作用下的稳定水平.对32 m简支梁桥的桥墩-桩基础稳定水平进行判定,论证该方法的可行性.     

桥梁高桩承台基础抗震性能研究

文章通过3个钢筋混凝土群桩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究,讨论了群桩基础破坏形态及滞回特征,解释了其破坏机理,分析了土体参数、密实度及桩身自由段长度等对其延性的影响。结果表明,极限状态时,群桩结构受力模式会由地基梁模型转变为悬臂柱模型;减小自由长度和提高土体含水率都会增加其抗震性能。在OpenSees有限元框架中建立了群桩基础有限元模型,使用弹塑性纤维梁柱单元模拟桩体,采用非线性p-y单元模拟桩土相互作用;对模型进行了单调Pushover分析,并且对分析结果与试验结果进行了比较,结果表明该模型能很好地模拟试验数据。     

可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地-桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.     

考虑土体非线性的部分埋入群桩竖向振动分析

在桩基振动问题中,桩侧土往往表现出显著的非线性特性,土体动模量和阻尼的大小与桩身位移相关.目前的分析方法一般只采取恒定的土性参数,忽略了非线性的影响.基于部分埋人群桩竖向振动的研究成果,以桩身位移与土性参数之间的相互关系为依据,运用迭代方法考虑了土体非线性对部分埋人群桩振动的影响,分析了迭代收敛的条件,并通过算例分析了非线性的影响程度,观察了它与荷载大小的关系.最后,将该方法应用于分析某海上风力发电机组群桩基础的振动特性,得到其阻抗值及位移响应曲线.     

高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗影响因素分析

基础动力阻抗的获取是研究高速铁路桥梁土-结构动力相互作用的关键。本文利用有限元软件ANSYS,对若干影响高速铁路桥梁群桩基础动力阻抗的因素进行了分析。首先,利用ANSYS建立了面向工程计算的桩基础动力阻抗求解模型,并通过将计算结果与薄层法方法进行对比证实了其适用性。其次,基于京津城际线路所在的地质条件和群桩基础的实际情况,分别研究了桩基布置型式、承台埋深、桩身几何特性(长细比)、场地土层分布等因素对高速铁路桥梁群桩基础动力刚度的影响规律,并与各因素对静力刚度的影响规律进行了对比。最后,依据以上研究结果,从动力刚度的角度出发,对既有高速铁路桥梁群桩基础的设计思路进行了若干补充。     

土-结构相互作用对LRB减震桥梁影响的分析

探讨了地震作用下桩基础刚度对采用锯销橡胶支座(LRB)桥梁减震效果的影响，提出以墩底弹簧约束模型模拟群根基础的方法，建立了考虑地基刚度影响的桥梁非线性动力分析模型。算例的非线性时程分析结果表明：结构设计中如采用刚性基础假设，即忽略土—结构相互作用，对普通橡胶支座(RB)和锯销橡胶支座(LRB)都会使设计结果偏于安全，尤其对LRB而言富裕度较大。     

流体渗透系数对饱和土中桩基础阻抗系数的影响

用间接边界元法对饱和土中桩基础阻抗函数进行了分析。由桩基础与饱和土交界面处的协调条件和平衡条件,建立了桩基础与饱和土动力相互作用的控制方程,探讨了饱和土中流体渗透系数对饱和土中桩基础阻抗函数的影响。结果表明：饱和土中孔隙流体对饱和土中桩基础阻抗函数有一定的影响,由于饱和土中孔隙流体与土骨架的相互作用,饱和土中桩基础的动力阻抗与单相土介质中桩基础的动力阻抗有一定差别。     

桩筏基础非线性共同作用数值分析

平面壳体单元模拟筏基，用一维杆单元模拟桩体，用广义剪切位移法和有限层法模拟桩的非线性工作性状和桩－土，桩－桩，土－土之间的非线性相互作用，建立了考虑筏板实际刚度的桩筏基础非线性共同作用分析方法。通过算例分析，探讨了筏板刚度，布桩方式等因素对桩基础非线性共同作用的影响规律。     

软土地层桥梁群桩基础沉降模型

根据软土地层桥梁群桩基础的沉降特性,推导该地质环境下群桩模型试验相似法则,自行设计带承台群桩基础的室内模型并开展试验研究.试验结果表明:在桩身范围内,附加应力随深度衰减,在分布形式上,附加应力分布形式可近似为三角形;同时,桩侧土体的竖向应力随着桩顶沉降的增加而相应的增加,在接近极限荷载产生较大沉降时也没有表现出明显收敛的现象;群桩在施加荷载时(不同施工阶段),桩周上部分土中产生较大的超静孔隙水压力,随着时间逐渐消散,即土体的固结过程需要一定时间;群桩的荷载与沉降关系明显呈现非线性特性,其P-S曲线大致可以划分为线性阶段、屈服阶段和整体破坏阶段3个阶段;且通过试验可知卸载后,各群桩位移回弹很小,经外荷载作用后,产生较大的塑性变形,因而群桩沉降应作为桩基础设计控制条件之一.     

补桩后群桩承载力与效应系数计算及应用

大型基础设施使得群桩基础得以广泛应用,而群桩基础的承载力计算、群桩效应系数的影响因素以及群桩基础沉降等主要问题成为研究群桩的关键。现实情况中会出现地基承载力设计变更,因此要对原有地基进行补桩处理。本文以弹性力学和应力叠加为基础进行理论公式推导,计算补桩后群桩效应系数以及群桩承载力;同时以实际工程群桩基础承载力为依据验证理论公式的正确性。     

超长摩擦群桩承载性状的试验研究

以东营黄河特大桥超长群桩基础为研究背景,采用室内模型试验的方法对超长群桩基础的承载性状进行了研究。室内模型试验完成了3组群桩模型试验,组成群桩的桩数分别为3根、4根和6根。桩身材料以铝管模拟,桩身变形用电阻应变片测试,以获得桩身不同截面的轴力,进而获得侧摩阻力的分布曲线。桩侧不同深度的土压力以埋设土压力盒的方法测得,从而获得桩周不同深度处的土压力值。试验也对桩顶和桩端位移进行测试,获得了超长桩的荷载-沉降曲线。文章对模型试验过程进行了简捷的介绍,重点分析了试验的结论,揭示桩-土-承台结构相互作用的机理。     

成层地基中倾斜受荷群桩的非线性有限元分析

针对轴、横向荷载共同作用或倾斜荷载作用下群桩基础受力问题的复杂性，引入无厚度型接触面单元和“无拉力”分析方法，采用非线性有限元法对倾斜受荷群桩的受力变形特性进行探讨，开发考虑材料非线性、桩-土-承台共同工作机理、桩周地基土体的分层性及不同桩项荷载形式等因素的计算程序，并由此讨论初始应力场及桩项荷载大小、倾角变化对桩身内弯矩与轴力分布的影响曲线。研究结果表明：刚性承台顶的荷载不变而倾角增大时，中桩桩项的弯矩逐渐增加，边桩的弯矩则逐渐减小；当荷载倾角不变而荷载增加时，承台下各基桩的弯矩变化规律则随荷载倾角的不同而变化。