海岸软土地基桩-土相互作用的数值模拟及应用

桩基础是高桩码头整体结构受力的关键。通过建立桩-土的理论受力模型,对桩体、土体及其相互作用进行理论分析,采用傅里叶级数收敛法对对称的模型进行求逆简化,为计算机求解给定方向。在ANSYS有限元分析软件中通过APDL语言对桩-土相互作用模型进行编程化建模和加载,计算后得出桩体、土体的整体变形规律和桩侧摩阻随桩深的变化规律,将模型计算结果与现有的试验结论进行分析对比。结果表明:傅里叶级数收敛法在对称模型刚度矩阵求逆过程中可以将许多元素变为零,以增加计算机的计算效率;桩体、土体的整体位移在不同荷载作用下发生微小差异,桩土摩擦阻力呈分段线性分布,其中在入土深度32 m处应力达到最大值,在工程中应对该处布置更多纵向持力钢筋。     

超厚软土层条件下码头超长摩擦桩分析

福建霞浦核电厂大件码头拟建位置具有40～50 m的超厚软土层,码头桩基采用的超长摩擦桩的桩-土间相互作用较短桩和中长桩相比更为复杂,很多问题均属设计规范的临界模糊范围。采用有限元法对超长桩在水平和竖向荷载作用下的位移、内力和侧摩阻力进行全面的计算分析,总结超厚软土层中超长摩擦桩的桩身节点水平位移和内力的分布趋势:对于超长摩擦桩,同一土层分层提供侧摩阻力更加合理,且泥面50 m以下的桩侧摩阻力会随着土层深度的增加继续增长,增长速率较50 m以上更快。     

桩-网复合地基承载及变形特性的三维数值分析

采用有限元程序,利用数值分析的方法,讨论了桩-网复合地基承载及变形特性。对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比的变化规律进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及分层地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基中土表面沉降及差异沉降的影响。     

基于PLAXIS 的板桩结构非线性有限元分析

利用岩土工程有限元软件PLAXIS对某板桩码头模型进行非线性有限元分析,得出板桩的变形、板桩的弯矩和剪力分布、桩周的土压力分布;并分析荷载作用下板桩墙后的地基土的沉降和应力状况。与弹性线法和m法的计算结果进行对比和分析,验证了PLAXIS软件的精确性和可靠性,说明用PLAXIS软件求解板桩结构的合理性。     

大直径超长嵌岩桩承载特性分析

大直径超长嵌岩桩在工程中应用广泛,但其荷载传递机理和承载能力特性的研究仍不够深入。针对现有现场试验研究和数值分析的不足,基于马来西亚槟城二桥工程,对大直径超长嵌岩桩承载特性进行数值模拟和现场试验研究。通过对比发现,有限元计算结果与自平衡法的实测数据有较好的吻合性,但由于土动摩阻和孔隙水压力影响,静动法测试结果比自平衡法大30%左右。大直径超长嵌岩桩侧摩阻力从上而下逐步发挥,且沿深度非线性分布现象明显。实际总的桩侧摩阻力占荷载90%,远小于桩土极限侧摩阻力。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

浮式再气化平台锚定嵌岩桩内力分析

基于国外某浮式再气化平台锚定嵌岩桩设计,介绍水平分层钢管混凝土复合截面参数和刚度计算,描述往复荷载及岩质条件下的P-Y曲线绘制方法并采用ANSYS软件编制通用程序实现桩土相互作用的P-Y曲线仿真模拟。讨论不同地质模型、往复荷载和非往复荷载作用下桩的P-Y曲线、嵌岩深度、荷载作用高程以及岩石单轴抗压强度对锚桩内力的影响。研究成果可为浮式再气化平台锚定嵌岩桩设计与施工提供参考。     

几种自升式平台桩土作用有限元简化方法的比较

文章以某一自升式海洋平台桩腿结构作为研究对象,在分析环境载荷作用下自升式海洋平台桩腿—土相互作用机理的基础上,结合通用有限元软件ANSYS,对于如何在有限元建模中正确地考虑桩腿—土的相互作用的问题进行了研究,建立了完整的海洋平台桩腿模型,并分别采用了三种不同的有限元建模方法来模拟土层和桩腿之间的相互作用,通过有限元计算结果与实际检测样本数据的比较,分析了三种简化方法的准确性和可行性。     

接触面单元对单桩位移应力的影响分析

在用有限元法分析桩土相互作用的研究中,采用不同的接触面单元得到的结果必然不同。通过分别引入Goodman单元和Desai单元进行单桩有限元分析,研究接触面单元对桩土接触面力学特性及单桩位移应力的影响。分析认为:在桩顶荷载较小时两者的桩土接触面力学特性以及单桩的位移应力差别很小;桩顶荷载较大时,采用Goodman单元计算所得的桩顶沉降小,接触面剪应力大,轴力沿桩身递减快,桩端阻力和沉降都较小,单桩的竖向抗压极限承载力较大。     

几种自升式平台桩土作用有限元简化方法的比较（英文）

文章以某一自升式海洋平台桩腿结构作为研究对象,在分析环境载荷作用下自升式海洋平台桩腿—土相互作用机理的基础上,结合通用有限元软件ANSYS,对于如何在有限元建模中正确地考虑桩腿—土的相互作用的问题进行了研究,建立了完整的海洋平台桩腿模型,并分别采用了三种不同的有限元建模方法来模拟土层和桩腿之间的相互作用,通过有限元计算结果与实际检测样本数据的比较,分析了三种简化方法的准确性和可行性。     

低强高压旋喷桩复合地基承载的影响因素

基于高压旋喷桩复合地基有限元模型,研究低强高压旋喷桩正三角形布置和正四边形布置时,桩体弹性模量、桩长、土体内摩擦角对复合地基承载特性的影响,并分析高压旋喷桩的有效桩长。结果表明:正四边形布置时土体的最大竖向沉降量是正三角形布置时的93%,桩体最大竖向应力值是正三角形布置时的97%,采用正四边形布置要优于正三角形布置;随着高压旋喷桩弹性模量的减小,土体最大沉降量增大,桩体最大竖向应力减小;随着土内摩擦角的增大,土体最大沉降量减小,桩体最大竖向应力减小;当采用正三角形或正四边形布置时桩长超过10 m时桩体最大竖向应力基本不变,因此低强度高压旋喷桩有效桩长约为10 m,与文献计算结果和设计取值基本一致。     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

高回填软土地基中基桩负摩擦问题

高回填软土地基中由于沉降而使基桩承受一定的负摩擦作用。结合工程现场试桩,采用有限元数值模拟及经验公式估算方法对桩基负摩擦问题进行研究,初步掌握了洋山地区基桩负摩擦的分布规律,可供类似工程设计参考。     

高桩码头桩后回淤对桩的影响数值分析

以某国际集装箱码头为例,利用ABAQUS有限元分析软件,采用Mohr-coulomb准则,建立了高桩码头与土相互作用的三维数值模型。分析在不同回淤深度下对桩基的影响情况。分析结果表明:高桩码头桩后回淤对结构产生不利影响。当回淤深度大于3 m时,在距离桩顶2 m位置处,桩基的拉应力最大值大于抗裂应力,结构出现裂缝。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

半刚性水泥搅拌桩软基加固三维数值模拟

半刚性水泥搅拌桩加固处理的海堤软基沉降计算等问题基本以复合地基法为主。为对比分析复合指标与实体桩计算结果的差异,结合某斜坡式海堤工程实例,以岩土有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,分别采用实体桩及复合指标建立水泥搅拌桩海堤软基加固稳定性分析的空间弹塑性有限元数值模型。结果表明,实体桩模型能够较清晰地模拟出桩间土体的"土拱"效应、桩头平面处桩土间的沉降差,以及水泥搅拌桩对于桩间土体的"约束"作用,更为真实地反映软土地基的位移及应力分布情况。分析成果对类似工程以及半刚性桩加固处理软基的数值模拟计算具有一定的参考意义。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

桩土作用下斜桩对高桩码头岸坡稳定性的影响

考虑船舶撞击力、堆货荷载等外荷载对码头岸坡与后方桩台的作用,利用ABAQUS有限元软件对高桩码头布置斜桩的后方桩台与岸坡土体进行模拟,并对其桩土相互作用和结构稳定性进行分析。对位移场、应力场等云图中的模拟结果进行分析,结果表明：斜桩承受水平荷载能力优于竖向荷载,与直桩可以很好地形成遮帘作用,保证岸坡土体和结构物稳定。     

欠固结地基边坡与桩基相互作用分析

当边坡地基土处欠固结时,不仅要考虑边坡区桩基负摩阻力的影响,而且应考虑边坡土体对桩基的侧向挤压。但是目前主要规范和手册对后者并无具体规定。针对该问题,结合接岸工程设计,基于PLAXIS岩土工程有限元数值模拟软件,采用软土模型和摩尔-库仑模型对欠固结地基边坡土体与近岸桩基相互作用进行分析。结果表明:边坡稳定计算在不考虑桩基作用的情况下偏于安全,但是桩基设计不考虑边坡土体固结变形的影响是不安全的。建议桩基设计应考虑边坡土体侧向土压力对桩的作用,特别是欠固结地基边坡与桩基相互作用其受力特点复杂,边坡土体后期固结变形对桩基影响更加明显,设计时应引起重视。