“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层 深基坑工程中的应用研究

以济南黄金国际广场项目深基坑工程为例,针对土岩组合地层的特点,采用“吊脚桩”桩锚支护及两桩一锚布设方式的设计方案。对基坑设计、锚索试验、基坑监测等内容进行介绍,现场进行了锚索验收试验,试验结果符合设计要求。监测结果表明,基坑支护结构变形、周边建筑物沉降等均处于安全状态,远小于报警值,说明“吊脚桩”桩锚支护在土岩组合地层深基坑工程中的应用效果非常好,同时大大节省了造价,短缩了工期。本文的相关设计方法、试验、监测成果可为类似工程提供借鉴。     

土岩二元结构地层地区吊脚墙基坑支护研究

以广州地铁21号线员村站基坑工程为例,针对土岩二元结构地层地区,基坑可分为上下两段进行计算,上段采用“吊脚地下连续墙+内撑（锚索）”的墙撑（锚）体系,下段采用岩质边坡锚喷体系,计算结果对比现场监测结果表明：（1）推荐算法适用于土岩二元结构地层吊脚墙的计算;（2）吊脚墙锁脚锚索对墙脚水平位移起明显控制作用,位移受锚索预应力大小的影响较大;（3）虽然吊脚墙的支护体系较常规支护体系水平位移大15%左右,但位移控制水平能够满足规范要求,并且该支护体系能够有效节省工期和投资。     

邻近建筑物的滨海土岩组合基坑支护结构变形分析

以邻近建筑物的滨海土岩组合基坑工程为例,选用微型钢管桩-锚杆-土钉支护方式,基于现场实测数据和PLAXIS有限元软件,探讨不同土体本构模型对基坑开挖引起支护结构变形问题的适用性,在此基础上,研究本案例支护形式中两个关键因素(锚杆预应力系数、微型钢管桩抗弯刚度)对支护结构变形的影响规律。计算结果表明:HS、HSS模型中基坑开挖引起的地表沉降模式相似,与实测值的变化趋势一致。随着基坑开挖深度的增加,MC、MCC模型计算的桩身水平位移值与实测值的误差逐渐增大,HSS模型能较准确地描述邻近建筑物超载、基坑开挖卸载引起的桩身水平位移的变化规律。不同锚杆预应力系数η、微型钢管桩抗弯刚度情况下,桩身水平位移最大值均出现在地表处。第一道锚杆的预应力系数η对锚杆和地表处水平位移的控制具有显著影响,取第一道锚杆处桩身水平位移为零,可以确定η的取值范围,根据基坑周围环境对水平变形的要求,选取合适的η目标值,最后根据η目标值确定钢管桩抗弯刚度,从而使锚杆-微型钢管桩形成变形协调的支护体系。     

组合荷载下超大群桩受力变形模型试验研究

李子沟特大桥是内昆线上的重点工程 ,采用了超大群桩基础。为了进一步完善对超大群桩基础的力学行为的认识 ,应用模型试验分析了在组合荷载作用下超大群桩基础的内力分布特点、群桩的承载性状和受力变形特性。试验结果表明 ,最大弯矩发生在与承台连接附近的桩身处 ,弯矩沿桩身向下随荷载由线性或非线性递减。对于组合加载与水平纵向加载 ,弯矩的极值、沿桩身的变化趋势和受荷载的影响范围不同     

移动荷载作用下半无限体的动力响应解

以Duhamel积分为基础，采用Fourier变换和Floquet变换等方法，给出了移动荷载作用下半无限体中任一点的动力响应在时域、频域和频率-波数域内的表达式。该公式的推出，在交通荷载作用下，可为土体和结构的动力响应分析提供一定的理论基础。     

吊脚支护桩在康大凤凰国际基坑中的应用

根据青岛市特殊的地层及基坑案例,对长螺旋吊脚桩支护结构设计、计算和应用进行了介绍和分析。工程实例表明,该支护结构与传统有嵌固支护桩一样能有效控制基坑变形。     

门架式锚拉桩支护结构在土岩组合基坑中的应用

以福建地区典型的土岩组合地层条件为背景,对深基坑支护结构、止水方案的选取进行分析对比,介绍了锚拉桩在土岩组合地层中的近似设计计算方法。基坑现场监测结果表明:门架式锚拉支护体系在当地土岩组合地层中具有很好的实用性,在控制基坑水平位移、施工空间受限及不利于锚杆施工的地层等方面优势较明显,为类似土岩结合地区深基坑支护设计工程提供借鉴。     

移动荷载作用下Winkler地基板的等参元分析

采用基于Mindlin板理论的8节点等参单元和Newmark逐步积分法,对Winkler地基上的弹性薄板和厚板在移动荷载作用下的动力响应进行了分析,并与已有的薄板有限条法分析结果进行了对比。考察了荷载移动速度、地基基床系数、系统阻尼比对地基板动力响应的影响。分析结果表明,系统存在固有的共振速度,地基基床系数是确定共振速度的最重要因素,薄板与厚板的挠度响应模态有很大差异。结果证明了该方法的有效性和准确性,对实际工程有重要的应用价值。     

长短桩组合支护在深厚软土基坑中的应用研究

基坑的支护桩通常采用等桩长布置,而在深厚软土地区的基坑工程中,围护桩需要嵌入软土以下的好土,所以桩长较长,等桩长布置的情况下经济性较差。为了研究部分围护桩嵌入好土的长短桩组合支护在深厚软土基坑中的作用及表现,采用现行设计方法计算全长桩支护和全短桩支护情况下围护桩的结构内力和变形,由此估计采用长短桩组合支护情况下围护桩的变形应介于全长桩支护和全短桩支护之间;进一步通过三维数值模拟对不同长度的长短桩组合支护进行对比分析,确定了合适的短桩桩长,然后将分析结果用于指导实际项目设计并对项目展开监测。研究表明：（1）长短桩组合支护的短桩桩长可截取至全长桩支护条件下围护桩弯矩计算的第二个反弯点,实现短桩与长桩共同受力、协调变形;（2）论文中给出的基于现行设计计算软件的长短桩组合支护设计计算方法是可行的;（3）长短桩组合支护设计方法可有效节约工程造价。研究成果可为深厚软土基坑工程提供参考。     

土岩组合地区基坑开挖对扩展基础桥墩沉降影响研究

针对在建基坑工程对既有桥梁造成影响的问题,依托徐州土岩组合地区某地铁基坑工程,通过研究软土地区基坑开挖墙后地表沉降预测理论,推导出该工程的墙后地表沉降曲线。通过Midas数值软件模拟与现场监测综合分析的方法,研究了基坑开挖对墙后地表和扩展基础桥墩造成的沉降影响。研究表明:在整个开挖过程中,基坑周边地表沉降曲线呈"勺形"分布,第三层土体开挖对地表沉降的影响最大;桥墩与相同位置地表在各开挖阶段的沉降量分别占其最终沉降量的比例基本一致;基坑开挖对桥墩造成的倾斜角度会随桥墩下卧土体沉降曲线的变化而变化,桥墩受基坑开挖造成的沉降影响会随其基础埋深的增加而减弱。该研究可为类似工程设计和施工提供参考。     

移动荷载下瞬态振动的三维移动坐标有限元分析

针对移动荷载引起地基振动问题的特点,在随荷载移动坐标系下建立有限元方程进行分析,能够与常规有限元方法较好地符合。建立了可用于移动坐标有限元法的黏弹性边界,从而有效地模拟波在边界的透射。以Euler-Bernoulli梁模拟轨道和路基的作用,以三维实体单元模拟黏弹性分层地基,得到的数值模拟结果能够与瑞典Ledsgård地区高速铁路实测数据较好地吻合,表明移动坐标有限元法可以有效地分析此类问题。     

路堤荷载下柔性桩复合地基沉降实用计算方法

根据等应变假设得到的复合地基加固区复合模量计算公式与实际路堤荷载下柔性桩桩土间的非等应变事实不符,因此,路堤荷载下复合模量法计算的沉降量多小于实测值。通过二维有限元方法分析了路堤荷载下复合地基变形特性。采用分层总和法反算加固区复合模量,提出了复合模量计算修正方法;并通过参数分析得到了各主要影响因素对复合地基加固区变形特性的影响;对比桩体设置前后下卧层变形差异,对下卧层沉降计算方法进行修正。由此建立了有限元方法与工程实用的分层总和法之间的联系,将有限元方法实用化,分别得到了路堤荷载下柔性桩复合地基加固区和下卧层的沉降实用计算方法。实例计算证明了所推荐方法的有效性。     

旁孔透射波法检测既有建筑物桩基的三维有限元分析

介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,对这种无损检测方法在既有建筑物桩基础检测中的应用进行了三维有限元分析。建立了三维桩-土模型并计算动力响应,分别给出了饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并分析了P波时间-深度特征与桩身的相关性。研究表明,旁孔透射波法具有简单易行、无损等优点,可以有效地检测既有建筑物的基础。     

层状地基上弹性地基梁的有限元-边界元耦合分析

将地基视为多层各向同性弹性体,对Euler-Bernoulli梁进行有限单元离散分析,对地基-梁接触面采用边界积分法求解,根据地基-梁接触面的竖向位移协调和光滑接触条件,应用有限元与边界元耦合的方法推导出各向同性成层弹性地基上的Euler-Bernoulli梁的半数值半解析解。基于文中理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比,验证了文中理论的正确性,对比分析了分层地基与等效均匀地基两种模型上的弹性地基梁。研究结果表明,分层地基与等效均匀地基两种模型上弹性地基梁性状差异较大,实际弹性地基梁计算中应采用分层地基模型。     

BEM analysis of the interaction factor for vertically loaded dissimilar piles in saturated poroelastic soil

This paper focuses on an analysis by the boundary element method (BEM) of the pile-to-pile interaction for pile groups with dissimilar piles of different pile lengths embedded in saturated poroelastic soil. The behaviour of the poroelastic homogeneous soil is governed by Biot’s consolidation equations. The pile–soil system is decomposed into extended soil and fictitious piles. Considering the compatibility of vertical strain between fictitious piles and soil, the second kind of Fredholm integral equations were obtained to predict the axial force and settlement along pile shafts numerically. For the analysis of the interaction factor, two loading conditions for a two-dissimilar-pile system were proposed: (a) only one pile is loaded and (b) each pile is subjected to a load proportional to the pile length. Furthermore, the two-pile system was extended to pile groups with a rigid cap to capture the optimum design where each pile shares the same loading at the pile heads. The optimum results require shortening the peripheral piles and elongating internal piles, and the consolidation effect needs to be considered due to the adjustment of loading distribution among piles.     

波浪作用下加固软基上大圆筒结构稳定性分析

在大型通用有限元软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软黏土的循环强度与D-P屈服准则相结合,基于拟静力分析建立了波浪循环作用下考虑软土地基弱化效应的大圆筒结构稳定性计算模型。结合某工程,对大圆筒结构的稳定性进行了分析。结果表明,考虑地基循环弱化效应时,大圆筒结构的稳定性安全系数显著降低;打设排水板对地基加固后,结构稳定性安全系数显著提高;在同一圆筒入土深度下,随着地基加固深度的增加,大圆筒结构稳定性安全系数明显增大。考虑地基循环弱化效应时大圆筒结构稳定性安全系数减小程度在30 %左右,建议在实际设计中应考虑软土地基循环弱化效应对大圆筒结构稳定性的影响。同时在地基不满足承载要求时,打设排水板加固软土地基是提高大圆筒结构稳定性的有效途径。     

软土地层高承台桥梁群桩基础横向承载特性研究

高承台群桩基础是高速铁路桥梁基础的一种常用形式,受到风、地震等荷载作用影响,常常需要承受较大的横向荷载。采用室内物理模型试验和三维有限元程序ABAQUS对软土地层中单桩、群桩的横向承载特性进行了研究,软土采用修正剑桥黏土本构模型,试验结果与有限元计算结果吻合较好。群桩研究方案包括了桩数的变化以及桩间距的变化。结果表明,群桩基础的基桩平均横向承载力（总承载力/桩数）较单桩基础显著增加,且水平荷载方向桩间距越大,其横向承载力越大;群桩基础基桩受力存在三维空间效应,不同位置基桩受力大小排序为角桩最大,其次为边桩,最小为中间桩,弯矩极值差异可达20%,群桩基础桩周土影响范围距外围基桩边缘净距离约为16D (D为桩径)。桩与桩相互影响效应对群桩水平承载不利,承台约束效应对水平承载有利。探讨了考虑上述两种效应的群桩效应系数计算方法,通过计算验证了该方法在软土地区高承台群桩基础横向承载力计算中的适用性。     

Modeling the interaction between fluid flow and particle movement with discontinuous deformation analysis (DDA) method

Coupled hydro‐mechanical processes in granular media represent the interaction between solid particles movement and fluid flow during external and/or internal loading. The processes attract attention in geotechnical engineering since they cause many disasters such as landslide, slope collapse, boiling/quicksand and soil liquefaction, etc. This study presents a numerical method combining discontinuous deformation analysis (DDA) for mechanical calculation and finite element method for fluid flow simulation to model the interaction between solid particles' movement and fluid flow from microscopic point of view. The term of hydraulic pressure was newly formulated and introduced to the original DDA. The simplified examples are given to verify the new method, and the computational results correlate well with the theoretical calculations, further development is also considered. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

软土隧道横向抗震分析的简化响应位移法

响应位移法能够反映软土隧道在地震荷载作用下的动力反应特性,是一种简便实用的隧道抗震设计简化分析方法。以方形截面隧道为例,采用地层－结构整体动力有限元方法,验证了响应位移法的准确性与合理性;为了简化响应位移法的计算过程,基于平面应变假定,采用弹性理论的复变函数方法推导了土弹簧刚度的解析表达式,并与有限元解进行了对比分析。将土弹簧刚度的解析表达式应用到响应位移法的计算中,同时采用地层剪应力及自由场地震反应位移的简化计算模式,将简化后的响应位移法和整体动力有限元法进行了对比分析,验证了简化方法的可行性。     

三峡水库水位波动条件下滑坡抗滑工程效果的数值研究

抗滑桩是三峡库区滑坡治理工程中常用的措施,在三峡水库长期的周期性水位波动条件下,抗滑桩工程效果如何,即是否能够保证滑坡的整体稳定,是目前迫切需要研究的重要课题。选择三峡库区巴东县新县城的谭家坪滑坡次级滑坡-白水沟滑坡为研究对象,在分析工程地质条件和设计资料的基础上,建立二维有限元计算模型,选择合理的岩土力学参数和桩计算参数;利用ANSYS 软件,依据不同的模拟方案,分别模拟分析了滑坡在仅考虑自重、自重加暴雨在水位变化条件下的变形和稳定性状况以及抗滑桩的工程效果,即滑坡在设桩条件下的变形和稳定情况。结果表明：①白水沟滑坡破坏机理为牵引式。在暴雨和水位下降条件下,滑坡稳定性降低;周期性水位变化后,滑坡稳定性逐步下降,最终失稳;②依据自重和暴雨工况,考虑175 m降至145 m水位进行的抗滑桩设计,起到了明显的抗滑效果。③周期性水位波动后,滑坡变形破坏逐步加剧,说明抗滑桩虽然起到了的抗滑作用,但阻滑效果逐步下降。因此,在滑坡抗滑工程设计时应考虑该因素的影响,适当提高安全储备。