不同水位下钢板桩围堰工作性状有限元分析

为探讨钢板桩围堰体系工作特性,通过建立双排钢板桩围堰体系弹塑性有限元数值模型,采用基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性本构模型考虑土石物的弹塑性性质,采用罚函数接触算法描述界面接触特性,针对不同水位下钢板桩围堰在加载过程中呈现的受力变形特征进行了分析与讨论。计算分析表明:在高水位时外侧钢板桩承受被动土压力,而在低水位时外侧钢板桩承受主动土压力。在极端高、低水位情况下,围堰土石体系均在拉杆内侧端部附近区域存在明显的塑性区,在极端低水位下拉杆外侧端部土石体系附近区域也存在明显塑性区。围堰外水位越低,围堰外侧钢板桩承受的主动土压力越大,外侧钢板桩的正向侧向变形亦越明显,拉杆和钢板桩强度特性发挥的越充分。因此,随着围堰外水位标高增加,拉杆截面正应力变化率呈现逐渐衰减变化特征。     

浅谈淤泥地基双排钢板桩围堰常见问题处理

双排钢板桩围堰是一种新型围堰,特别适用于水深较大、河道较窄的场地。但是对于深厚淤泥地基,由于钢板桩长度限制,往往不能穿透淤泥,在钢板桩施工和钢板桩堰体填筑的时候,常常发上钢板桩下沉以及侧向变形,影响钢板桩的整体性。该文以新填地泵站双排钢板桩围堰为例,分析了淤泥地基双排钢板桩围堰常见问题以及处理方法,对类似工程有一定的借鉴参考意义。     

深水基础钢板桩围堰三维仿真验算分析

针对深水承台所处的地质、水文、土质参数等情况,设计了密扣式拉森钢板桩FSPⅣ型围堰支护方法。根据钢板桩的实际受力情况,采用Midas-Civil三维结构软件建立双排钢围堰空间整体模型,并进行三维仿真验算分析。按钢板桩施工阶段不同,选取6种工况进行加载计算,对三种最不利工况引起的结构变形、钢板桩弯矩、支撑内力进行分析,通过数值模拟与施工过程中的位移监控,较好地预测了支护系统的动态变化趋势,确保了支护结构的精确性和安全性,达到满足工程施工需要、节省投资、缩短工期、提高社会经济效益的目的,也为其他类似工程提供应用参考。     

双排桩尺寸效应的有限元分析

在双排桩支护结构中，尺寸效应（文中主要考虑桩距和开挖宽度）是一个需要考虑的重要因素．为此，采用有限元程序ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型，以接触面的形式考虑了桩土的相互作用，分析了深基坑开挖中双排桩的桩距和开挖宽度等对双排桩支护结构的影响，并且比较了同等桩距条件下的双排桩和单排桩．研究结果表明，比较合理的桩距为（2～2．5）d（d为桩径），基坑的开挖宽度对支护结构内力和变形的影响不可忽略。     

桩间距和桩帽宽度影响土拱效应的现场试验

为了研究桩间距和桩帽宽度对桩承式加筋路堤土拱效应的影响,在广清高速公路拓宽工程庆丰收费站进行了现场试验,实测了路堤荷载下不同桩间距和桩帽宽度下桩帽及桩间土表面的竖向土压力,据此获得土拱高度与桩帽净距的关系.试验结果表明,桩间土表面竖向应力近似均匀分布.当桩帽净距数值超过1.0m以后,土拱高度随桩帽净距的增加而减小.桩帽-土应力比随路堤荷载的增加而增大,随桩帽宽度和桩间距的增加而减小.桩帽荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而增大,随桩间距的增加而减小.桩间土荷载分担比随路堤荷载和桩帽宽度的增加而减小,随桩间距的增加而增大.     

钢板桩围堰止水性能试验及其应用研究

受水荷载作用后,钢板桩围堰结构易产生渗水或大变形,导致施工难度增大,甚至引发工程事故.通过开展钢板桩围堰止水性能试验,对比分析了钢板桩在无止水材料、含沥青类材料或含膨胀性止水材料三种情况下的止水效果,结果表明:在透水层厚t=50 cm时,若钢板桩锁扣处无止水材,其换算透水系数为0.1~1 cm/s;若在锁口处涂抹止水材料,钢板桩整体换算透水系数小于1×10~(-6)cm/s,但钢板桩锁口处局部透水量有一定区别.结合某钢板桩围堰工程实际应用,针对钢板桩止水施工中可能遇到的问题,给出并实施了具体措施.     

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d～2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。     

一类双排桩支护结构参数优化与工程应用

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构。比较分析了一类双排桩三种计算模型之间的差异,在已给出此类双排桩支护结构内力及变形计算方法基础上,结合基本算例,进一步分析竖向弹簧刚度、连梁高度、排距及桩的入土深度对双排桩内力及变形的影响。通过对结果的分析,给出了一类双排桩支护结构设计的参考值。由于弯矩最大值发生在前排桩顶,提出了加强桩顶结点刚度措施的建议。最后结合工程实例对内力变形计算值与实测值作了比较分析,验证了理论分析的合理性,所得结论对一类双排桩支护结构设计具有一定的参考价值。     

桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性试验研究

采用模型试验研究桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度先增大、后减小,峰值在离土顶面0.22H~0.33H(H为地面以下桩长)处,因加载而快速增大;轴力P-深度z曲线呈倾斜的"S"形,桩身上部受拉、下部受压,峰值拉力出现在离土顶0.15H处,峰值压力出现在离土顶0.81H~0.92H处;摩阻力τ-深度z曲线整体上呈倾斜的"C"形,上段出现正摩阻力,下段出现负摩阻力,离土顶面0.18H处是中性点,峰值负摩阻力出现在离土顶面0.7H附近;弯矩M沿深度z先增大、后减小,有1~2个峰值,上部峰值出现在离土顶0.37H附近,下部峰值出现在离土顶0.59H~0.70H附近;间距小的边桩正轴力(包括峰值)和轴力零点埋深变化范围及负摩阻力峰值最大,间距大的边桩次之,中桩的最小;荷载达到复合地基压力Q-沉降s曲线拐点荷载之前,中桩弯矩最大,间距大的边桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;超过该拐点荷载之后,间距大的边桩弯矩最大,中桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;间距大的边桩的弯矩M与土顶面距离z曲线有1个峰值,而中桩和间距小的边桩有2个峰值。     

设计参数对深基坑双排桩支护结构影响的数值分析

以广西南宁轨道交通4号线围合区基坑工程为依托,采用有限元软件ABAQUS建立深基坑双排桩支护结构的数值模型并结合现场实测数据分析双排桩支护结构的位移与变形规律.通过改变双排桩支护结构的排距、桩径、桩身刚度及连梁高度,分析设计参数改变对支护效果的影响.结果表明:双排桩支护结构的最佳排距为4～6倍桩经;增大桩径,桩身位移的减小幅度不大,成本允许时,可以适当增加桩径;桩身刚度增加到一定程度后,对双排桩的水平位移的减小效果趋于不变;连梁高度大于1m时,对双排桩支护效果的提升有限.     

新光大桥桥墩钢板桩围堰的优化设计与监测

新光大桥5#和6#桥墩支护方案采用钢板桩加钢支撑的支护体系，用石粉导渗的不封底方案．文中着重介绍了该围堰支护体系方案的优化设计，并将设计结果和监测结果进行比较，探讨了两者在钢板桩桩身位移上产生较大差异的主要原因：（1）在钢板桩墙受力的初期，桩之间存在相互滑动，致使墙整体刚度显著削弱，变形量比设计值大，后期随着桩之间相互作用的增大，相对滑动被约束，墙的整体刚度得到恢复，此时的变形增量与设计值相近；（2）由于钢板桩间的纵向接头刚度小于钢板桩本身的刚度，致使变形在接头附近集中．文中最后指出，在进行钢板桩围堰支护体系的设计时，钢板桩在不同的受力阶段应取不同的模量，支撑的安全系数应比钢板桩的大．     

基于法向应力突变的双排抗滑桩土拱效应的数值分析

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一.应用有限元软件,采用法向应力突变的新方法分析双排抗滑桩桩后土拱效应,研究了桩后土拱效应发生的机理,分析了桩间距、桩排距、布置方式等影响因素对桩后土拱效应的影响,并结合桩土荷载分担比作了对比分析.分析表明法向应力突变的方法是一种分析土拱效应的有效方法,布置方式对双排抗滑桩土拱效应影响明显,梅花型布置优于平行布置.     

含水率对膨胀土力学性质和非等长双排桩支护变形影响分析

膨胀土的力学性质很不稳定,极易受到水的影响,引起重大工程事故。以成都东郊膨胀土基坑工程为背景,把含水率作为影响膨胀土力学性质和非等长双排桩变形的主要因素;对膨胀土进行室内直接剪切实验,利用Excel对实验数据进行线性回归,分析了含水率对膨胀土抗剪强度τ、黏聚力c和内摩擦角φ的影响规律及原因。结合有限元分析软件MIDAS/GTS对非等长双排桩支护结构进行建模分析,分别讨论了不同内聚力c和内摩擦角φ对桩体最大位移和A、B型桩最大弯矩的影响规律,并给出成都东郊地区膨胀土的建议含水率。     

富水圆砾层深基坑双排桩变形特性

以南宁地铁4号线那洪立交站附属围合区富水圆砾层深基坑为工程实例,对围合区基坑双排桩的桩顶水平位移、桩身水平位移、坑外地表沉降及地下水位进行监测,进而对基坑双排桩支护结构的变形规律进行分析,同时对止水帷幕效果进行评价.结果表明:受基坑开挖及圆砾土性质影响,桩顶水平位移在前期增长较快,受泥岩流变特性影响,停工期的变形呈现一定时间效应;桩身水平位移曲线呈"鼓胀"形,因双排桩刚度大且能够协调自身内力和变形,最大值仅为23.22 mm,桩底处几乎没有产生位移,嵌固稳定性较好;坑外地表沉降曲线受桩侧阻力影响呈"凹槽"形分布,最大值仅为0.12％H(H为基坑深度),基坑开挖对周边地表的影响主要在0.7H范围内的主要影响区;相较于监测起始水位,坑外地下水位最低点为950 mm,表明高压旋喷桩具有良好的止水效果.综合分析在圆砾层中采用双排桩支护结构是可行的,采用高压旋喷桩止水帷幕能满足施工要求.     

桩承式路堤承载特性颗粒流细观模拟

采用离散元法软件PFC2D,建立了桩承式路堤承载特性颗粒流试验模型.分析了路堤荷载下填土颗粒间接触力、应力和竖向位移等的分布规律以及桩土应力比的变化规律,并研究了桩间距、桩帽宽度、颗粒间内摩擦角和颗粒形状等因素对桩承式路堤承载特性的影响.结果表明:填土颗粒中土拱结构主要存在于桩顶1倍桩净间距高度范围内;桩帽宽度越大,桩间距越小,桩土应力比越大但土拱结构稳定性越弱;填土颗粒表面越粗糙,内摩擦角越大,桩土应力比越大且土拱结构稳定性越强;随着路堤荷载的增加,填土颗粒中土拱结构呈现出形成-破坏-再形成的变化规律.     

填方工程中双排桩的设计方案优化

传统的的双排桩应用于高度较大的填方工程时,前排桩与后排桩无法尽早组合形成整体,导致桩体在悬臂状态下进行一定高度的土方填筑,必然导致双排桩的受力特征与挖方工程存在较大差异。为了提高填方工程中双排桩的整体刚度,建议在双排桩腰部增设连系梁,并基于数值分析表明,双排桩腰部增设连系梁后,填方工程中填土与桩体的水平位移大大减小,降幅超过45%,且腰部连系梁以上的前排桩、后排桩、顶部连系梁的弯矩降幅超过75.0%。并进一步对填方工程双排桩的构型进行优化,使原地面以上前排桩的高度仅为后排桩高度的一半,在前排桩的冠梁与后排桩腰梁之间设置连系梁。分析表明,优化后双排桩方案的填土水平位移与桩体控制内力比传统双排桩方案的相应值更小,说明优化方案具有合理性与可行性,且具有侧移刚度大、造价低等的优点。     

粉土中刚性长短桩复合地基承载力发挥度参数影响研究

通过有限元分析,研究了相同承台板沉降下短桩桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度变化对长短桩复合地基中桩与土承载力发挥度的影响.研究表明:相同承台板沉降下,增加桩长、桩径、桩间距,减小褥垫层厚度会提升长短桩复合地基承载力.短桩桩长变化对长、短单桩承载力发挥度的影响较小.增加桩径和褥垫层厚度,会提高单桩承载力发挥度.随桩间距增大,长桩单桩承载力发挥度增加,短桩单桩承载力发挥度减小.短桩桩长、桩间距、褥垫层厚度增大,桩间土承载力发挥度增加;增加桩径,桩间土承载力发挥度减小.     

店埠河钢板桩围堰内支撑受力分析

河水中墩台施工采用钢板桩围堰施工,根据河床地质及水文条件．采用长12m．宽0．4m,厚15．5cm拉森Ⅳ型钢板桩。考虑钢板底部嵌入承台底的土压力和水压力以及每延米板桩臂上动水压力对围堰的影响,检算坑底是否出现涌砂现象。基坑支撑采用先支撑后降水,分层支撑分层降水的原则,在支撑结构的土压力、支撑力和钢板桩的插入深度确定后,即可根据静力平衡条件确定任意截面上的支撑结构所受的弯矩能否满足受力要求。     

高轴压比柱脚拉杆约束方钢管超高强混凝土柱抗震性能试验

为了提高高轴压比方钢管超高强混凝土(SUCFST)柱抗震性能,提出一种在柱脚设置约束拉杆的增强构造方法.开展2根无拉杆约束SUCFST柱和2根柱脚拉杆约束SUCFST柱在高轴压比下的水平低周往复加载试验,研究参数为轴压比和约束拉杆间距.试验结果表明:增设约束拉杆能够显著提高SUCFST柱的受弯承载力、变形性能和耗能性能;减小约束拉杆间距有利于提高大位移角下SUCFST柱的单圈耗能量;增大轴压比对SUCFST柱的变形性能存在不利影响.     

锚索双排桩深基坑开挖受力特性研究

通过对实际工程锚索双排桩深基坑的开挖计算分析,研究矩形布桩方式的双排桩受力变形特征。结果表明:(1)前排桩开挖面以上主要承受被动土压力,开挖面以下主要承受主动土压力;(2)受冠梁的约束,前后排桩顶部位移相同,但桩顶以下前排桩的位移小于后排桩的位移;(3)锚索只对双排桩的剪力分布有较大影响,对弯矩分布、最大弯矩值、位移的影响较小;(4)后排桩基坑开挖面以上土压力为主动土压力,在基坑开挖面以下土压力主要为被动土压力。