CFG桩基坑内施工对基坑周围环境稳定性的影响

在地下工程中,由于天然地基承载力不足,带有地下室的主体结构采用CFG桩复合地基。因为CFG桩长螺旋钻施工设备限制,地下室底板下的CFG桩必须在深基坑开挖一部分后进行施工。在某深基坑工程中,随着CFG桩的施工,基坑周围地表出现明显开裂现象。为探究其原因,结合该基坑工程实例,利用FLAC3D软件,通过数值模拟分析考虑渗流作用下CFG桩基坑内施工对基坑周围地表变形的影响规律,并把计算结果同实际监测数据进行对比分析。研究结果表明:CFG桩在部分开挖基坑内施工的快速取土作用对基坑内被动土压力区产生扰动,削弱原有的被动土压力,导致基坑周围土体变形。基坑周围地表变形的影响范围超出2倍基坑深度的监测范围,因此,部分开挖基坑内施工CFG桩的基坑工程周围环境的监测范围应在满足国家规范要求的基础上适当增大。根据计算结果建议类似基坑工程监测范围距基坑边缘的距离采用基坑开挖深度与基坑底面以下CFG桩长之和。类似基坑工程设计应加大支护结构和止水帷幕深度,施工时从基坑内部向外部隔桩跳打,并适当增加工期,将有利于降低由于CFG桩基坑内施工对基坑周围土体的影响。     

竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩三维有限元分析

预应力抗拔灌注桩通过对桩体施加预应力产生的抗拔力可以有效阻止裂缝发展,在承载力不变的前提下降低桩基钢筋用量,节省工程成本。借助有限元数值分析方法,通过各种符合抗拔桩工作性状的参数的合理假定,对竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩的工作性状及桩-土动力相互作用进行了研究。结论表明:桩径增大和桩长增长将导致桩顶位移量减小;预应力抗拔灌注桩与普通桩相比具有更好的变形协调能力和承受上拔荷载的能力。     

插桩过程对临近平台桩基础的影响研究

由于大型自升式钻井船的插桩位置通常距离海上钻井与采油平台较近,桩靴的插入过程可能会对临近平台的桩基础承载力和稳定性产生不利影响。以实际工程为背景,运用球孔扩张理论推导挤土效应产生的水平附加应力大小及其范围;提出一种近似考虑动力挤土效应的拟静力数值模拟方法,分析桩靴下沉到不同深度处时的桩基承载力、桩身应力和最大水平位移,并与静力分析结果进行对比。研究表明,桩靴插入过程对周围土体产生巨大的挤压和扰动作用,使得桩基承载力降低,桩身应力变大,最大水平位移增加;与静力法计算数值相比,由挤土效应导致的单桩承载力下降6%~8%,桩身应力增大30%~80%,桩身最大变形量增长1倍。     

考虑地基土和轴压力影响的桥墩撞击响应模型

车辆撞击已成为世界范围内桥梁破坏的重要原因之一,桥梁防撞设计具有十分紧迫的工程需求。本文基于Euler-Bernoulli梁理论和Winkler地基模型,建立了考虑桩周地基土和墩柱轴压力影响的桥墩动态弹性响应模型;采用Laplace变换和逆变换相结合的方法进行数值求解,得到了桥墩的撞击动态响应,分析了地基土剪切波速、轴压力、桩径和桩长对桥墩撞击响应的影响。研究表明,地基土剪切波速和桩径对桥墩撞击响应有重要影响,桥墩变形和柱底截面最大弯矩均随剪切波速和桩径的增大而减小,撞击点截面剪力随剪切波速和桩径的变化很小;在实际桥墩的轴压比范围内,轴压力对桥墩撞击响应的影响很小;桥墩变形随桩长的增加而增大,桩长对柱底弯矩和撞击点截面剪力的影响很小。     

综合纠倾法在高层建筑物纠倾中的应用

对某高层建筑物倾斜的原因进行分析,根据该建筑物的场地特性及结构形式,采用加芯高压旋喷桩止倾和堆载-排水固结-开挖沟槽-扰动砂石综合法对该高层建筑物进行了纠倾加固施工。工程实践表明,对于高层建筑物采用堆载-排水固结-开挖沟槽-扰动砂石综合纠倾法能保证整幢建筑物安全、均匀地回倾,为今后其他类似工程提供参考。     

地震区跨活动断层桥梁桩基动力时程响应分析

为了研究强震区桥梁跨活动断层时,桩基在地震中的动力响应,以海文大桥为工程背景,利用Midas GTS有限元软件建立其强震区桩-海床岩土体-断层耦合作用的数值模型,研究不同强度(0.20g～0.60g)的50年超越概率为10%的地震波(后文简称5010地震波)作用下,桥梁桩基加速度、位移、弯矩及剪力的动力时程响应特性。结果表明：上部大厚度松散土体对桩身加速度有放大及滤波作用,而基岩对桩身加速度几乎不产生作用;断层上、下盘桩基础的桩顶水平位移随输入地震动强度的增大而增大,但达到振幅的时刻一致;上、下盘桩基础桩顶竖向位移时程响应都在50 s以后产生永久沉降;桩身最大弯矩截面处时程响应均在40 s以后产生永久弯矩;应重点考虑上部覆盖层软硬土体界面和基岩界面的抗弯承载力设计,及桩顶和基岩面附近的抗剪承载力设计;上盘桩基础按桩身加速度、弯矩、桩顶水平位移等动参数控制设计,下盘桩基础按动剪应力控制设计。     

强震作用下桩-土-断层非线性动力相互作用特性

为研究强震区跨断层桥梁桩基非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用MIDAS/GTS有限元软件,建立了桩-土-断层相互作用模型,分析0.20~0.60g地震动强度下断层上下盘桩基加速度响应、桩顶水平位移、桩身弯矩以及桩身剪力响应情况。结果表明:覆盖层土体对桩身加速度放大作用明显,且随着输入地震动强度的增大,放大作用逐渐减弱;覆盖层对地震波的滤波作用显著,随着输入地震动强度的增大,滤波作用逐渐减弱;上盘桩基达到桩顶峰值加速度的时刻滞后于下盘;随着输入地震动强度的增大,上、下盘桩的桩顶产生的永久位移和水平位移峰值逐渐变大,上盘桩顶产生的永久位移和桩顶峰值位移均大于下盘,产生显著的"上盘效应";不同强度地震动作用下,断层上、下盘桩基弯矩均在上部土层界面处达到峰值,剪力均在基岩面处达到峰值,下盘桩基弯矩和剪力峰值大于上盘桩基,呈现出显著的"下盘效应"。在桥梁桩基抗震设计时,应着重考虑断层上、下盘桩基的差异和不同强度地震作用对桩基承载特性的影响。     

高速铁路桩板结构对瑞利波的被动隔震试验研究

为研究高速铁路桩板结构被动隔震效果,以减震率作为隔震性能评价指标。通过模型试验分析不同几何参数的桩板结构隔震性能,并绘制减震率等值线图以描述其隔震区域。基于试验得到以下结论：桩板结构可以有效阻隔瑞利波,增加桩长、桩径和承载板厚度,并减小埋深与桩间距,可以提高隔震性能并增大有效隔震面积。减震率增长幅度随桩长、桩径和承载板厚度增大而减小,故桩径和桩间距参数宜控制在0.33至0.67之间,桩长参数宜控制在0.40至0.80之间,且应尽可能减小埋深。当砼使用方量相同时,隔震效果从强到弱依次为：桩长、承载板厚度和桩径。     

异形效应下Y形桩沉降和单桩极限承载力研究

Y形桩反拱圆弧面侧摩阻力存在不均匀分布现象,侧摩阻力的异形效应导致沉桩过程中的荷载-沉降规律区别于传统桩型,异形效应下的沉降计算单桩极限承载力确定等问题有待研究。通过侧摩阻力、端阻力模型及其产生的附加应力模型,计算不同荷载作用下的桩端沉降,通过荷载-沉降规律预测Y形桩单桩极限承载力。沉降及极限承载力理论计算值与静载试验结果吻合良好。分析了桩长L、外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ这5个变量对Y形桩沉降及极限承载力的影响,在其他参数不变时,相同桩顶荷载作用下Y形桩单桩沉降随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而减小,随模板弧度θ的增大而增大;Y形桩单桩极限承载力随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而增大,随模板弧度θ的增大而减小。     

长短管桩在含浅部持力层的地基中的应用研究

在含良好浅部持力层的地基中采用长短桩基础,可以充分发挥浅部持力层这一天然资源的良好承载性能。本文依托张家港地区某静压管桩长短桩工程实例,对含典型浅部持力层的地基中长短管桩的承载特性进行了研究。现场测试和计算分析结果表明,桩端置于浅部粉细砂层的短桩与桩端置于深部粉质粘土层的长桩的单桩承载力接近,设计极限荷载下,短桩桩顶沉降明显大于长桩,但均小于一般桩基沉降控制标准;长短组合桩中,短桩主要用于、提高承载力,长桩主要用于控制沉降。本文结果可为长短组合桩理论研究和优化工程设计提供有益参考。     

高边坡桥墩倾斜机理分析与安全性评价

高陡边坡桥墩同时承受上部结构传递的竖向荷载和桩周土体的侧向压力,墩柱受力性能复杂,易出现病害,影响桥梁安全。结合某高速公路桥墩倾斜的工程实例,对高陡边坡桥墩倾斜的机理进行分析,并对倾斜桥墩的安全性能进行评价。通过考虑边坡土体和桥墩的相互作用,采用数值方法对高陡边坡桥墩的受力特征进行研究,分析了墩柱倾斜和开裂的机理,并基于不同荷载下墩柱的内力组合,对墩柱的承载力进行评定。结果表明,边坡潜在滑移面受扰动后产生的坡体推力是引起墩柱倾斜的主要原因,坡体推力与车辆荷载及汽车制动力组合后,桥墩的承载力将不能满足设计要求。     

液化微倾场地群桩-土动力相互作用p-y曲线特性

基于OpenSees计算软件建立液化微倾场地群桩-土动力相互作用有限元模型,分析液化微倾场地饱和砂土p-y曲线特性,系统研究了场地倾斜角度、桩径、地震作用幅值和基桩位置对饱和砂土动力p-y曲线特性影响。研究表明:土体即将液化时,桩基土反力达到峰值;土体液化后,土体表现出了流体特性;土反力峰值、桩土相对位移峰值和初始刚度随场地倾斜角度增加而增大;桩径越大,液化砂土的耗能效应越明显;随着地震作用幅值的增加,桩土相对位移峰值和土反力峰值也随之增加;液化微倾场地上坡桩受到的土体侧向流动力大于下坡桩。     

双向地震作用下液化水平和倾斜场地-桩基-桥梁结构地震反应的差异研究

根据已经完成的液化侧向扩展场地-群桩基础-上部结构体系大型振动台试验,在有限元软件OpenSees中建立了可液化倾斜场地振动台试验的有限元模型。通过与试验结果对比,验证了数值模型的可靠性。基于此,建立了典型水平和倾斜液化场地-桩基-桥梁结构体系的数值模型,讨论了双向地震作用下水平和倾斜场地体系地震响应的差异,结果表明:相比水平场地,倾斜场地超孔隙水压力在峰值阶段波动幅度更大,土体的侧向位移增加明显,尤其是在饱和砂土中部位置;倾斜场地中桩基础的破坏程度更大,可液化层中部桩基曲率最大可增大约13倍,桩身水平位移显著增加;而水平场地桥墩曲率比倾斜场地桥墩曲率大,建议在液化场地桩基设计中应考虑场地倾斜带来的影响。      

高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响

为探究高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响,基于OpenSees程序建立了实桥有限元模型并进行弹塑性时程分析,通过对比不同自由桩长模型的时程曲线、峰值响应及滞回特性,分析了自由桩长对桥梁地震响应的影响.结果表明:自由桩长增加会减小桥梁刚度;地震作用下,随自由桩长增加,主梁、支座及自由桩顶的水平位移增大,且...     

海洋平台打桩过程中溜桩对桩基影响的研究

打桩过程中突然快速的溜桩可能造成脱锤,桩体破坏,引发安全事故。由于溜桩的产生往往造成打桩锤击数的预测值与实测值具有较大的偏差,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。本文选择我国东海两个工程实例,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基承载力的影响。计算分析显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的明显降低;现场动测试验结果显示,溜桩发生后在发生溜桩的土层的桩体侧摩阻力接近于零,而桩端阻力没有明显的异常,说明溜桩导致的承载力降低主要来自于侧摩阻力的减小。在本文的实例中,溜桩导致的桩基承载力的降低最大可以达到桩基承载力计算值的17%。     

海洋平台打桩过程中溜桩对桩基影响的研究

打桩过程中突然快速的溜桩可能造成脱锤,桩体破坏,引发安全事故。由于溜桩的产生往往造成打桩锤击数的预测值与实测值具有较大的偏差,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。本文选择我国东海两个工程实例,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基承载力的影响。计算分析显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的明显降低;现场动测试验结果显示,溜桩发生后在发生溜桩的土层的桩体侧摩阻力接近于零,而桩端阻力没有明显的异常,说明溜桩导致的承载力降低主要来自于侧摩阻力的减小。在本文的实例中,溜桩导致的桩基承载力的降低最大可以达到桩基承载力计算值的17%。     

桩式地震表面波屏障减震试验与数值分析

在双层均质土地基条件下,以桩长和桩间距为参数,采用模型试验法和数值分析法研究屏障桩对地震表面波的减震效果。研究结果表明,设置屏障桩可有效减弱地震表面波在土体中的传播,使桩后方减震区域加速度响应明显减弱;屏障桩长度和间距均对地震表面波在土体中的传播影响显著;在桩长试验中,减震率变化同时受桩长和地基土层影响,实际工程中应根据地基中土层分布情况进行桩长设计;在桩间距试验中,减震区域减震率达46%～56%,桩间距宜取约1.5倍桩径。     

湿陷性黄土层桩基侧摩阻力的试验研究

本文依托西安市东北二环立交工程实际,通过现场黄土层浸水试验以及桩基静载试验,研究在湿陷性黄土层中桩基侧摩阻力和桩端阻力的发挥情况、桩基负摩阻力取值问题及桩周土的沉降变化情况,并分析了其实验结果。在总结国内工程界多次试验结果的基础上,给出了湿陷性黄土层负摩阻取值的科学合理方法及应考虑的因素,并分析了影响负摩阻大小取值的因素和引起桩周土沉降差异的因素。研究结果表明：①本工程桩基提供负摩阻力段控制在3～9 m之间,取值建议为-2.0～-5.0 kPa;②桩基上的负摩阻值与特定桩长和地质环境有关,同时与湿陷下沉量及土的粘聚力大小也有关系。从而建议在西安平原地区,黄土层较小时（桩长20 m以上,湿陷层5 m以内）,可不考虑湿陷性对桩基承栽力的影响。本次试验为未来工程实践中湿陷性黄土层的沉降的研究及桩基负摩阻力的取值提供了参考依据和工程实践经验。     

土-桩-钢框架结构动力相互作用特征研究

利用振动台模型试验和有限元数值模拟的方法对土质地基-群桩-钢框架结构体系动力相互作用的规律和特征进行研究,并讨论了基桩长径比对于体系动力相互作用特征的影响。试验地基土体模型为均匀粉质黏土,剪切波速约为213 m/s;群桩基础由9根长2.0 m、直径0.1 m的基桩3×3对称布置;上部结构模型简化为三层钢框架结构。本文研究结果表明：土-桩-钢框架结构体系的阻尼比相较固定基础情形有所增加,输入相同地震动时其地震反应小于固定基础情形;动力相互作用体系中运动相互作用的贡献与惯性相互作用相当,不应忽略;随着基桩长径比的增大,运动相互作用增大,钢框架结构的加速度反应增大。     

高速铁路桥梁-桥墩-桩基础-地基耦合系统的地震反应

高速铁路中的桥梁常采用灌注桩基础以控制沉降,地震作用是桩基础的设计工况之一。建立桥梁-桥墩-桩基础-地基为一体的耦合系统非线性三维数值分析模型,以典型地震波为输入,考虑上部结构和基础的共同工作、土-结构动力相互作用、材料非线性和土层对桩的侧阻及端阻作用,开展三向地震作用下的动力有限元计算,并对地基主要土层压缩模量、桩体材料弹性模量、桩径和桩长进行参数敏感性分析。计算结果表明:现行的桩基础设计方案能有效控制地震荷载作用下桥梁的变形;地震过程中的不同时刻,桩侧阻发挥程度不同且不可忽略,以单纯的梁单元模拟桩的动力学行为的适用性值得商榷;桩长和地基主要土层压缩模量对桥梁地震反应影响最大,桩体材料弹性模量的影响次之,桩径的影响最小。