水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

桩锚共同受力的复合式地垄极限承载力分析

本文通过分析在桩前土体抗力较为薄弱的桩锚复合式地垄桩前土体抗力、锚索的极限抗力及锚索的初始抗力三者之间的关系．进而确定吊装施工的桩式地垄限承载力，可为同类地垄的设计计算提供借鉴。     

钢管混凝土拱桥的动力稳定极限承载力研究

从结构极限承载力的角度研究钢管混凝土拱桥在地震作用下的动力稳定性能。基于大型通用有限元程序ANSYS的应用平台,使用其APDL语言,采用B-R运动准则结合动态增量法(IDA)提出用特征响应寻求钢管混凝土拱桥动力稳定极限承载力的研究方法,分析地震动输入方向、结构几何非线性、材料非线性及其结构初始缺陷模式和大小对动力稳定极限承载力的影响,结果表明横向输入对拱桥稳定最为不利,材料非线性的影响比几何非线性影响大,几何初始缺陷会降低拱桥的动力稳定极限承载力,其中以反对称最为不利。最后,通过对一钢管混凝土模型拱桥的振动台试验的分析比较,表明该方法的正确性和工程适用性,可为系统研究钢管混凝土拱桥的动力稳定性能提供理论分析基础。     

钢管混凝土复合桩横轴向承载特性离心模型试验研究

作为水域环境中桥梁桩基施工围堰结构,钢护筒得到越来越广泛的应用,钢护筒与钢筋混凝土桩形成钢管混凝土复合桩,其横轴向承载特性与普通钢筋混凝土桩存在巨大差异。针对水域环境中钢管混凝土复合桩的特点,选取钢管埋深和钢管挤土区土体模量两种研究变量,通过离心模型试验的方法研究了钢管混凝土复合桩的横轴向承载特性,得到了钢管混凝土复合桩的桩侧土抗力曲线、H-y曲线及桩身弯矩曲线。试验结果表明：钢管埋深在12cm范围内增大时,能明显提高钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力,超过12cm后继续增大钢管埋深,钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力仍继续增大,但增幅已不明显;钢管挤土区土体模量的增大能提高钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力,但增幅度较小。研究成果将为钢管混凝土复合桩的设计与施工提供理论依据与技术保障。     

门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析

为了对新型门式钢管脚手架的承载性能有充分的认识,保证其安全性,提出较准确的有限元分析模型以供参考.本文在对由两种新型门架（MF0817、MF1017）组成的三步六跨门式钢管脚手架承载性能进行试验研究并将其简化为平面框架进行稳定计算的基础上,应用有限元分析软件ANSYS对3组脚手架试验方案进行数值模拟计算,包括特征值屈曲分析以及考虑构件的初始缺陷和结构的几何非线性的极限承载力分析,并将有限元分析结果与试验结果及解析解进行对比.分析结果表明,构件的初始缺陷对脚手架的稳定承载力影响较大,有限元分析结果与试验研究结果吻合较好,本文所建的有限元模型能较真实地反映结构实际受力情况.     

门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析

为了对新型门式钢管脚手架的承载性能有充分的认识,保证其安全性,提出较准确的有限元分析模型以供参考。本文在对由两种新型门架(MF0817、MF1017)组成的三步六跨门式钢管脚手架承载性能进行试验研究并将其简化为平面框架进行稳定计算的基础上,应用有限元分析软件ANSYS对3组脚手架试验方案进行数值模拟计算,包括特征值屈曲分析以及考虑构件的初始缺陷和结构的几何非线性的极限承载力分析,并将有限元分析结果与试验结果及解析解进行对比。分析结果表明,构件的初始缺陷对脚手架的稳定承载力影响较大,有限元分析结果与试验研究结果吻合较好,本文所建的有限元模型能较真实地反映结构实际受力情况。     

钢框架高等分析中初始几何缺陷的考虑方法

结构整体和构件的初始几何缺陷是结构产生非线性行为的影响因素之一,在目前的高等分析中常按最不利的缺陷分布来考虑它们的影响。采用蒙特卡罗法可以考虑初始几何缺陷的随机遇合问题,能更加合理地确定初始缺陷的分布规律。通过统计分析得到柱顶侧移和梁跨中挠度的概率密度函数,可由此确定框架可能的最大变形。某一六层单跨框架的计算结果表明:当按缺陷的最不利分布来施加不同的初始几何缺陷时,对框架的极限承载力影响不大,但对框架的侧向变形影响较大:初始几何缺陷越大,框架的最终变形也越大。但按蒙特卡罗法考虑不同的初始缺陷时,与无缺陷框架相比,结构变形增加有限。算例还表明,当框架按高等分析的极限承载力设计时,相应标准荷载作用下的变形不能满足正常使用要求,因此,设计常受正常使用极限状态控制。     

基于梁-土弹簧模型的钢管桩非线性屈曲分析

为研究钢管桩在实际支架体系中的承载稳定性变化规律,以康园路(康桥路-金昌路)一期工程杭钢河钢箱梁桥工程中钢管桩支架体系施工为研究背景,通过“m法”计算得出钢管桩埋置段的桩-土各向连接刚度,并利用梁-土弹簧模型模拟钢管桩埋置段与土体之间的作用关系,运用Midas Civil有限元软件建立钢管桩及桩土联系的数值模型,经线弹性节段屈曲分析大致确定出临界荷载后,施加初始缺陷进行几何非线性分析,过程中着重分析在初始缺陷、钢管桩壁厚影响下的钢管桩线弹性节段的屈曲模态变化、临界荷载变化、几何非线性节段的极限承载能力变化。     

近间距下穿高架群桩的基坑施工可行性

应用平面有限元软件对上海某地道下穿轨道交通11号线基坑施工进行了模拟分析。基坑开挖造成的土体侧向卸载,影响着临近群桩基础的安全。分析结果表明:临近桩基侧移与围护桩变形有一定的相关性,发生最大侧移的地方均位于基坑开挖面处,而围护桩弯矩的发展变化跟支撑位置和刚度有着直接关系;基坑开挖造成的侧向卸载作用对临近桩基的影响明显大于对承台的影响;不考虑桩基侧移的情况下,侧向卸载造成摩擦群桩承载力降低量可忽略;围护结构支护状态的有效性对减少临近桩基侧移和保持群桩承载力起到关键作用。     

深基坑拉锚式双排桩支护结构变形与土压力研究

拉锚式双排桩作为一种新型的深基坑支护结构,具有施工方便、侧向刚度大、稳定性较好等优点。针对南京某基坑工程的拉锚式双排桩支护结构,建立考虑尺寸效应的三维有限元模型,土体材料采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,通过数值模拟研究这类基坑的变形和土压力分布特征,并对拉锚式双排桩支护结构的后排桩长度、后排桩间距、连梁刚度、内坑土体加固等因素的影响进行分析。研究表明:前排桩的侧向位移与常见多道支撑支护结构的变形规律相同,但后排桩的侧向变形类似于悬臂梁变形,最大侧移位于桩顶。二者性状不同,后排桩水平位移明显小于前排桩说明后排桩对前排桩具有一定的拉锚作用,且后排桩长度和土体加固的强度对桩的变形影响较为显著。     

曲桩竖向承载力的确定

本文以钢管桩为例,研究了承受土体水平位移的钢管桩的弯曲性状。并以此为基础,研究了其竖向承载力特性。由此可得出如下结论：承受竖向荷载的垂直桩弯曲时,其竖向承载力将会大大降低。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

扩底桩的抗拔承载力试验及计算

通过对干旱地区黄土中扩底桩的抗拔试验 ,测试了扩底桩在上拔荷载、水平荷载作用下的上拔位移和水平位移以及位移与荷载的关系。研究了极限上拔承载力和抗拔桩的破坏机理。在相同条件下 ,增加扩大端的高度对提高桩的极限上拔承载力是有效的 ,破坏机理为土的减压软化和损伤软化的渐进性破坏。提出了极限上拔承载力的理论计算模式 ,并与实测资料进行了对比 ,理论计算结果与实测值是吻合的     

多年冻土区管桩基础抗拔承载性能试验研究

以青藏直流联网工程为背景,进行上拔和水平力组合荷载作用下管桩基础抗拔承载性能真型载荷试验。结果表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻土上限较吻合,多年冻土层无明显退化迹象。上拔加载过程桩底接触土压力减小,冻结期活动层范围内桩侧土压力明显增大,融化期活动层范围内桩侧土压力大大减小,其余位置土压力变化不明显。冻结期基础位移量显著低于融化期,冻结期抗拔及水平承载力高于融化期,上拔承载力高于水平承载力;上拔荷载与位移关系可采用幂函数模型进行预测。试验所得基础抗拔承载力与规范法计算结果比较吻合,表明冻土地区桩基础抗拔承载力规范计算方法是可靠的。     

Q345十字插板X型钢管节点受压承载力特性研究

介绍了钢管塔结构的横担—主材连接方式,开展了Q345十字插板X型钢管节点受压承载力试验研究;研究了节点的承载力—变形特点、破坏模式,探讨了节点的承载力计算理论,试验研究表明支管受压时十字插板钢管节点发生受压局部屈曲破坏,节点承载力计算值与实验值比较表明日本钢管塔结构的十字插板节点承载力计算理论可以应用于节点的承载力计算,且具有良好的精度。     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

Frequency- and intensity-dependent impedance functions of laterally loaded single piles in cohesionless soil

This paper investigates the frequency-dependent pile-head impedance characteristics of a model soil-pile foundation system under large amplitude loads, inducing soil yielding. Testing was conducted on a scaled single pile embedded in sand under a 1g condition. A laminar shear box mounted on a unidirectional shaking table was used to house the soil-pile foundation system. Quasi-static loads and dynamic loads were applied to obtain the force–displacement relationships and pile-head impedance functions, respectively, through the pile head connected to a loading actuator providing fixity to the pile head in all directions, except horizontal. In the quasi-static case, loads with three different velocities were applied to study the rate-dependent characteristics of the lateral bearing capacity of the pile. The Stereo-PIV system was employed to measure the surface soil displacement around the pile. The lateral bearing capacity changed with the loading velocity, but the soil near the pile showed a consistent failure pattern despite a significant change in velocity. Lateral pile-head dynamic impedance functions were obtained for low-to-high amplitude harmonic loading for a wide range of frequencies. The dynamic stiffness was seen to converge to that of the secant static stiffness with an increase in the amplitude of the dynamic loading for all the excitation frequencies.     

桩周土开挖状态下钢管桩稳定性研究

既有建筑物地下增层时,需利用桩基础支撑上部结构,才能开挖下面的土方。随着桩周土开挖,桩的稳定性会相应降低。设计一可拆卸式模型箱,开展大比尺钢管桩受压稳定性试验。试验结果表明,随着钢管桩开挖比的增加,桩周土对桩身的约束逐渐减弱,桩的极限荷载也逐渐降低。随着钢管桩回转半径的增大,桩的长细比减小,桩的极限承载力相应提高。随着钢管桩初始偏心距的增大,桩的极限荷载明显变小。设置水平支撑后,钢管桩的极限荷载明显提高,设置在桩身中部比设置在桩顶效果更明显。提高支撑刚度后,极限荷载进一步增加。考虑桩的受压稳定性影响因素,提出钢管桩受压极限承载力的计算方法。将文中提出的计算方法得到的桩身极限荷载与试验结果相比可知,其基本变化规律是一致的。轴心受压时,计算值与试验结果平均偏差为10%;偏心受压时,计算值与试验结果平均偏差为8%。     

微型抗滑桩极限抗弯承载力试验研究

对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩共27根试件进行极限抗弯承载力试验,发现桩心配筋桩极限抗弯承载力较低且为脆性破坏,钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩表现出较高的极限抗弯承载力和延性性能。对桩心配筋桩、钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩荷载位移曲线进行分析,将桩心配筋桩受荷分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,将钢管+桩心配筋桩和钢管+H型钢桩分为试件咬合阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段。钢管+桩心配筋桩极限抗弯承载力计算可用钢管混凝土桩极限抗弯承载力乘以1.2的提高系数计算。     

斜桩水平承载力现场试验研究

对上海附近海上风电场的斜桩基础进行现场水平承载力试验,测试采用单向单循环加载,对正反斜桩的水平承载力及水平位移进行测试。对比测试结果发现,正斜水平承载性能比反斜有较大优势。