港口靠船桩工作性状计算的双参数法

港口靠船桩是承受重复性荷载或多循环荷载的一种横向承载桩。双参数法能较好地描述靠船桩 (单桩、群桩 )的桩土工作性状。用双参数法进行计算时 ,所给的地面条件必须由重复荷载或多循环荷载作用下实测出来。根据现场试桩资料 ,标定桩土参数 ,即k =mx1/n的指数l/n、桩土相对柔度系数α、桩土综合刚度EI等值 ,可以用来设计试桩附近局部地区同类条件下的其它长桩。对于没有进行试桩的某些工程 ,可以联合运用双参数法和p -y曲线法进行桩的分析     

考虑桩土作用独桩海洋平台横向振动特性研究

采用动Winkler弹性地基梁模型模拟桩土问动力相互作用，并考虑了流体与桩问相互作用，通过组合成层土中、水中桩单元的刚度阵，推得了独桩海洋平台连续系统横向振动的动刚度阵及在波浪力作用下平台甲板处的频率响应函数，进而求得了在确定性波浪力及随机波浪力作用下桩身任意点的位移响应。最后，通过算例研究和分析了在随机波浪力作用下成层土参数、甲板上重量及冲刷淘深等因素对平台振动响应的影响。     

多向不规则波作用下九桩群桩效应试验研究

小尺度群桩应用广泛,一直是学者研究的重点,小尺度有别于大尺度桩柱,由于桩柱周围存在漩涡的脱落,使得受力特性复杂。以往的研究过程中,波浪主要采用单向不规则波浪,并且试验模型多以两桩或三桩组成的群桩结构为主,桩数相对较少。多向不规则波与群桩结构的作用特点有别于单向不规则波且研究较少。通过物理模型试验,针对多向不规则波对于9桩桩排群桩结构的作用进行了研究。首先综合考虑KC1/3数和相对桩径的影响,提出以参数KCLD 1/3数来衡量群桩的效应,并分析了正向力与横向力随着参数KCLD 1/3数和相对桩距的变化关系,研究了群桩中不同桩位桩柱波浪力的变化规律和方向分布宽度对于群桩波浪力的影响。研究结果表明,群桩中各桩的正向力随着方向分布标准差的增大而减小,而横向力在相对桩距较大时随着方向分布标准差的增大而增大,同时群桩中不同位置桩上的波浪力具有较大的差异。     

作用于并列双桩桩列上的波流力

本文通过实验研究测定了双桩并列时在不规则波和水流共同作用下在不同桩距条件下桩柱所受的正向力与横向力,分析了正向力、横向力及其合力的时域及频域特性,给出了正向力、横向力和合力群桩系数随相对桩距和KC_p数的变化规律.文中还探讨了双桩并列时合力值及其方向与单桩合力值和方向的比较.     

桩柱上波浪力的概率分布

本文试验研究了规则波和不规则波作用下,桩柱上正向力和横向力的瞬时值分布和峰值分布。给出了分布参数随KC数变化的规律。     

考虑桩土相互作用的高桩码头体系等效阻尼比及Pushover分析

为考虑桩土相互作用的高桩码头体系等效阻尼比,将地震作用下高桩码头的滞回耗能定义为各桩塑性铰耗能和桩-土相互作用耗能之和,桩-土相互作用耗能根据p-y曲线和Masing准则定义的滞回环确定,码头结构的塑性铰总耗能为各桩塑性铰耗能的总和,按照正弦激励下一个振动循环内高桩码头体系与相应单自由度体系粘滞耗能相等的原则,推导得到了高桩码头体系等效阻尼比计算公式,并对两个高桩码头进行了Pushover分析。分析表明,土体耗能对高桩码头体系阻尼贡献较大,根据码头各桩塑性铰出现顺序和转动情况计算码头的等效阻尼比更符合实际情况。     

横向荷载作用下桩侧极限土抗力的上、下限分析

比较和分析了几种典型的P-Y曲线后发现,桩侧土体在横向荷载达到或接近极限土抗力后会发生塑性流动或软化。因此,极限土抗力的合理取值将影响桩侧土体的稳定性分析。将横向荷载下桩土相互作用的三维解问题简化为二维解处理,并运用土体塑性极限分析理论,采用摩尔-库仑屈服准则和相关联的流动法则,构造机动许可的应变率场和静力许可的应力场,推导出横向荷载作用下适用于粘性土的桩侧极限土抗力的上、下限解。利用南海某平台场址的工程地质钻探资料,计算了横向荷载作用下桩侧极限土抗力的真正极限荷载(Pu),并与由典型的P-Y曲线计算的Pu值作了比较。计算结果表明:在不排水抗剪强度较大的土层,由极限分析上、下限解计算的Pu值与由Reese硬粘土P-Y曲线、Matlock软粘土P-Y曲线和Sullivan统一法P-Y曲线计算的Pu值相差较大;在不排水抗剪强度较小土层,由极限分析的上、下限解计算的Pu值和由其它几种典型的P-Y曲线计算的Pu值吻合较好。极限分析上、下限解受深度影响,深度对桩侧极限土抗力的影响是随其增加而逐渐增大的。验证结果表明,计算的极限土抗力上、下限解的合理性较好,这对高层建筑、核电站、近海采油平台、海岸码头等建筑工程的桩基础设计具有重要的工程意义。     

水流作用下斜桩局部冲刷及流场变化试验研究

为研究水流作用下斜桩周围局部冲刷特性及流场变化并掌握斜桩同垂直桩的差异,本研究在不同流速条件下开展了包含反斜桩、垂直桩、正斜桩等多种工况的水槽试验,测量分析了斜桩的冲刷历时曲线、床面形态、沿程流速分布、最大冲刷深度等数据.结果表明:清水条件下斜桩周围局部冲刷坑及桩后沙丘尺度明显减小;斜桩桩前最大冲刷深度随倾角的增加而逐...     

基于能量法的大直径超长钢管桩溜桩问题分析

海洋桩平台采用大直径超长桩,由于桩、锤的重量很大,沉桩过程中经常发生溜桩现象。因此为了便于打桩控制,判断溜桩的范围是非常必要的。结合实际工程对溜桩的过程和发生机理进行了探讨;利用PCPT原位测量资料,基于能量法建立了判断溜桩范围的分析计算方法。针对南海油田典型的平台桩沉桩过程中的溜桩问题进行了分析计算,验证了所提出的方法的合理性,可供桩设计以及沉桩施工参考。     

V⁃H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究

用于海洋平台的吸力式桩桶基础作为一种新型平台基础正逐渐成为人们研究的重点。为研究吸力式桩桶单桩基础的受力特性,对V-H（竖向—水平）联合荷载作用下的吸力式单桩基础桩土的承载特性进行了数值模拟,并将数值模拟的有限元解通过与API规范中对p-y曲线的计算方法进行对比来验证有限元模型的可行性,最后采用分级作用力的加载方式对其破坏包络曲线进行绘制,并推导出相应的函数表达式。研究表明,采用ABAQUS有限元分析软件对吸力式桩桶进行数值模拟是可行的,随着对吸力式桩桶所施加V-H联合荷载的不断增大,吸力式桩桶所能体现的应力和弯矩极限值也在随之增大,其位移变化主要在施加荷载的区域附近,最后在联合荷载作用下所体现的极限承载状态,即包络曲线大致呈四分之一的椭圆形状。     

桩基尺寸对砂土中水平受荷桩-土作用力的影响

p-y 曲线法在水平受荷桩的设计中得到了广泛应用,然而近年来在海上风机超大直径单桩基础设计中受到了学术界和工程界的质疑,当前研究表明,桩基尺寸是产生这一问题的主要原因。本文通过三维数值仿真技术,研究了砂土地基中水平受荷桩-土作用特征的演变规律,探讨了当前超大直径单桩设计方法存在的主要问题及产生的原因。计算结果显示：超大直径单桩基础因其桩径大、长径比（入土长度与直径的比） 小的尺寸特征,在水平荷载作用下桩土作用具有明显的三维空间效应,即除受水平向土反力外,还受到桩端水平向的摩擦力、沿桩身不均匀摩阻力产生的抵抗力矩及桩底不均匀土反力提供的抵抗力矩;进一步研究表明,后三类抗力对桩基水平承载力的贡献占比与桩基尺寸有关,即桩基直径越大、长径比越小,这些抗力的贡献越大。因此,在水平受荷超大直径单桩承载特性计算与分析的过程中,除当前水平向p-y 弹簧提供的抗力外,还应考虑桩底的水平剪力、桩身摩擦力和桩底反力不平衡产生的抵抗力矩。     

不规则波作用于双桩桩列上的横向力

实验研究了双桩并列和串列时不规则波浪作用于各桩上的横向力(同步测定了正向力);分析研究了横向力的时域特性和频域特性,给出了各桩的升力系数和横向力群桩系数随相对桩距和KC数的变化规律,还探讨了横向力和正向力的合力与正向力之比以及合力系数的变化规律。     

涌潮作用下桩式丁坝横向动力特性现场试验及数值分析

结合在钱塘江盐官河段对涌潮作用下桩式丁坝动力特性进行的现场测试,首次将有限差分法应用于求解桩式丁坝框架结构受涌潮瞬态荷载作用时的动力响应。其桩周土模型采用Winkler假定,应用有限差分法将桩式丁坝框架结构的各梁柱单元离散后联立起来,从而求得整个结构的动力响应。通过参数研究揭示了结构的形式、结构的刚度、土的剪切波速(即反映桩土相对刚度)对桩式丁坝框架结构横向振动的影响。通过与现场测试结果比较可知,理论计算值与实测值基本吻合,验证了该方法的精度和稳定性。该方法计算过程简单,克服了传统的静力法不能考虑结构的惯性力以及土的粘滞阻尼和动刚度的缺点,对工程实际具有一定的指导意义。     

破碎波冲击直立桩柱的大比尺试验研究

波浪破碎是海洋中最常见的现象之一,其能够对海洋中的结构物产生巨大的波浪力作用。本文在大比尺波浪水槽通过聚焦波的方法生成了极端波浪和不同破碎阶段的破碎波浪,并对其冲击桩柱过程中的点压力进行了测量,进而采用连续小波变换的方法,对桩柱上点压力的分布及大小进行了细致分析。结果表明,多次重复试验下,相比非破碎极端波浪,破碎极端波浪产生的点压力离散性更强;波浪破碎程度越大,测点位置越靠近波峰,则点压力离散程度越大;破碎波的最大点压力出现在1.2倍的最大波面附近,且其大小可达3倍的最大静水压力;基于点压力小波谱,不同破碎阶段破碎波产生冲击作用不同,对于波浪作用桩柱前波浪已经发生破碎的情况,其冲击区域更大,点压力分布更复杂;而对于桩面破碎的情况,其造成的波浪总力更大。     

单一地层平台插桩地基土破坏模式及插桩深度有限元分析

自升式平台插桩是地基土在桩靴荷载作用下发生连续塑性破坏的过程,当地基极限承载力等于桩靴荷载时插桩完成。经典土力学极限承载力理论对土体潜在滑动面做了假设,无法有效分析土体内部的破坏过程。因而,研究采用有限元极限分析法对单一地层中插桩时地基土渐进破坏过程进行了模拟,并与Skempton、Terzaghi公式计算的极限承载力进行了对比,取得了较为一致的结果,同时对插桩深度进行了预测。     

海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展

本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。     

海上风电大直径加翼桩水平承载性能研究

为改善海上风电大直径钢管桩的水平承载性能,基于ABAQUS有限元软件对单桩改进形式的加翼桩结构进行了系统研究,计算分析了软黏土地基中加翼桩在水平荷载作用下桩身弯矩、应力、位移、桩身泥面处倾斜率和极限承载力,研究了加翼桩面积、形状、埋深和刚度等翼板参数对加翼桩水平承载性能的影响规律,根据加翼桩的桩-土作用机理,参考现行规范模式提出适用于软黏土地基大直径钢管桩的P-Y曲线。研究结果表明,加翼桩通过在泥面处设置翼板可降低桩基泥面处倾斜率50%、提高桩基极限承载力60%以上,加翼桩水平承载性能明显优于单桩。     

建立海洋平台管节点PSN曲线的贝叶斯方法

针对管节点疲劳试验的小样本特点,探讨了建立ＰＳＮ 曲线的贝叶斯方法。在贝叶斯方法中,ＰＳＮ曲线的统计参数作为随机变量处理,首先根据贝叶斯定理求出参数向量的后验概率密度,然后建立ＰＳＮ曲线的贝叶斯方程,最后再编程计算。算例表明,与传统的ＰＳＮ 曲线相比,贝叶斯ＰＳＮ 曲线更加安全可靠     

小直径组合桩的波浪力实验分析

本文给出小直径孤立桩、两个桩和2×2个桩的波浪作用力实验结果。在波浪水槽中以0°,45°,90°三个波浪方向测量了各桩所受的纵向力和横向力,文中讨论了组合桩之间的干扰效应,给出了干扰系数随KC数和桩距的变化。     

水平荷载作用下砂土中非柔性桩的p-y曲线修正

中国近海风机大多采用长径比10～20范围内的非柔性桩基础,而现有规范方法主要针对长径比大于20的柔性桩,对我国风机基础的适用性一直存在争议。本文利用有限元法研究砂土中非柔性桩的水平受荷响应,主要关注容许范围内的桩基倾斜,因此采用硬化土小应变本构模型描述砂土的应力应变关系。建立钢管桩-土三维有限元模型进行变参数分析,探究土体相对密实度、桩基直径对初始地基反力模量的影响;讨论了正切双曲线函数和双曲线函数描述土体弹簧刚度(即p-y曲线)的合理性;最终提出了适用于砂土中非柔性桩的修正p-y曲线表达式,并通过与三种不同砂土相对密实度与桩基组合工况下的有限元结果对比,验证了修正p-y公式的合理性。结果表明：土体相对密实度、桩基直径与初始地基反力模量均呈正相关;双曲线函数更适合描述非柔性桩的p-y曲线;修正后的p-y公式提高了水平荷载作用下非柔性桩响应的预测精度。