门架式抗滑桩结构模型试验研究

为了对门架式抗滑桩的结构特性有进一步的认识和提升,进行了门架式抗滑桩三维地质力学模型试验与门架式抗滑桩结构模型试验。通过在桩身内部贴置应变片以及桩身的关键位置处放置千分表,来测量在推力荷载施加过程中,门架式抗滑桩的桩身应力变化特点及关键位置点的位移变化特征。试验结果表明：门架式抗滑桩桩前、后排桩桩顶位移大于滑动面处位移,后排桩桩身位移大于前排桩桩身位移;前、后排桩桩身内力均呈现明显的“s”型分布,桩顶应力不为零,其数值随着推力荷载的增大的而增大。     

成兰铁路高陡边坡稳定性分析及加固措施

在我国铁路建设过程中,线路不可避免地布置在高陡边坡坡脚,因此开展高陡边坡稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。通过工程实例,利用有限元强度折减法计算了边坡安全系数,运用不平衡推力法获取边坡的滑坡推力,提出了双排抗滑桩支护的加固方案;通过数值模拟与现场监测综合分析双排抗滑桩的加固效果,并结合降雨和地震工况,开展了不同工况下双排抗滑桩桩后土体变形以及桩前土压力分布规律研究。研究结果表明:1)双排抗滑桩对高陡边坡有较好的加固效果;2)2种不利工况下,边坡位移变化规律基本一致,后排抗滑桩桩后位移更大,前排抗滑桩桩前土压力在滑面位置处发生突增;3)双排抗滑桩能有效防治边坡塑性变形,对双排抗滑桩桩间土塑性变形防治尤为明显。研究结果可为双排抗滑桩在高陡边坡加固中提供指导。     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据．方法通过MidasGTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征．结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1．058mm、42．5mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1．062mm、42．5mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大．结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致．     

双排桩加固边坡地震动力响应分析

借助有限差分软件,模拟双排抗滑桩加固边坡在地震作用下的动力响应特性,重点对桩土的动力响应规律进行分析.结果表明,从坡脚到坡顶的坡面上水平加速度呈递增趋势,剖面水平加速度沿深度呈递增趋势.并分析了不同桩间距及排距下桩身动弯矩与动剪力的分布规律,以及桩间距改变对坡脚水平位移的影响,且确定出了较合理的桩间距.     

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

上拔荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

通过有限元软件模拟了上拔荷载作用下斜桩的承载变形性状并与直桩进行比较,分析了桩身倾角对桩顶位移、极限抗拔承载力、桩身弯矩、剪力及轴力的影响,研究了斜桩-土接触压力、桩侧摩阻力的分布特征,探讨了长径比与斜桩有效桩长的关系.结果表明:在上拔荷载作用下,斜桩桩顶的上拔位移均大于相应直桩.桩身倾角及上拔荷载越大,上拔位移和水平位移越大;斜桩极限抗拔承载力大于直桩,且在15～20°之间存在一个最佳倾角使斜桩的极限抗拔承载力达到最大;桩身最大弯矩均出现在z/L=0.1处,最大剪力均出现在桩顶截面处.在z/L=0.4以下区域,桩身弯矩及剪力几乎全部为零.同一桩身相对深度处,桩身剪力及弯矩都随着倾角的增大而增大;直桩及各斜桩桩端存在真空吸力.倾角对桩身轴力的影响不大;桩-土接触压力的大小与桩身倾角的大小有关.桩与土沿深度方向脱离的范围随着倾角的增大而增大;斜桩左、右两侧摩阻力分布相差较大,其大小与倾角的大小有关;上拔荷载作用下斜桩存在有效桩长.倾角的大小对有效桩长影响不大.     

考虑桩土相互作用的“品”字型抗滑桩计算方法

基于对抗滑桩在滑坡防治工程中的应用研究,提出一种新型组合式“品”字型抗滑桩,抗滑桩由3根单桩通过桩顶连梁连接组成空间结构,具有刚度大、变形小的特点;基于位移土压力模型,建立桩身挠曲线微分方程,后排桩在滑坡推力作用下发生变形并直接作用于桩间土上,引入Boussinesq解,通过对桩间土附加应力的求解进一步计算作用于前排桩的附加滑坡推力;将“品”字型抗滑桩应用于舟曲锁儿头滑坡,通过现场试验和现场监测与理论计算方法所得弯矩值和位移值的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究桩土相互作用的抗滑桩受力机理提供了一定的依据.     

考虑剪切变形影响的桩基m法计算理论

考虑桩基的剪切变形影响,利用单广义位移深梁理论,建立了桩基m法的计算方法,导出了水平位移、转角、弯矩和剪力的初参数表达式和无量纲参数函数的统一表达式,根据桩底边界条件建立了初参数解的计算公式;给出了无量纲参数函数随换算深度和弯剪刚度比的变化图形。研究表明,换算深度小于3.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响较小,换算深度大于4.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响的趋势非常明显,桩基剪切变形的影响程度与桩的边界条件有关。算例结果表明,桩身的剪切变形有增大桩顶水平位移、提高弯矩零点位置、改变弯矩分布特征、扩大桩侧土压力大小等影响。     

砂土中水平受荷斜桩性状模型试验研究

为了解斜桩的水平承载变形性状及荷载传递性状,本文在砂土地基中开展了2组斜桩的水平承载模型试验,研究了桩身倾角及长径比对斜桩水平承载力的影响,分析了水平荷载作用下斜桩桩身轴力、弯矩、剪力及摩阻力的分布特征.试验结果表明:桩长相同时,正斜桩的水平承载力最大,负斜桩的水平承载力最小,直桩的水平承载力居中.水平荷载作用下,正斜桩桩身全长受拉,负斜桩桩身上部区段受压,下部区段受拉,不论正斜桩还是负斜桩,桩身轴力最大值均在桩顶下一定深度的截面.承受相同的水平荷载时,正斜桩的弯矩最小,负斜桩的弯矩最大,直桩弯矩居中,桩较长时,桩身弯矩较小.正斜桩的剪力最小,直桩居中,负斜桩最大,不论正斜桩还是负斜桩,剪力最大值均在桩顶截面,桩顶下一定深度处还存在极值剪力.正负斜桩桩身上部区段均存在负摩阻力,下部区段为正摩阻力.     

基于桩周土加固效应的双排桩承载性状模型试验研究

双排桩在复杂环境条件深基坑工程中具有广泛的应用前景,针对双排桩复杂的承载性状与力学性态,基于相似材料模型试验原理,构建深基坑工程双排桩室内试验模型,对桩间土、桩侧被动区、桩端土体以及未加固等4种工况下双排桩的承载特性进行分析研究。研究表明：当采取桩间土加固措施时,前排桩最大正、负弯矩相对于未采取加固措施时分别降低了32.4%和38.5%,后排桩桩身最大正、负弯矩分别降低了76.8%和55.4%,而桩顶水平位移降低约57.5%,加固效果十分显著。桩间土、桩侧被动区以及桩端土加固均可有效提高双排桩的承载性能,但以桩间土加固效果为最好,主要原因是桩间土加固可显著提高桩间土的变形模量,增强桩土复合承载体截面整体抗弯刚度,从而提高双排桩的承载能力。     

双排桩支护结构变形特点与土压力有限元分析

论述了双排桩支护结构设计的基奉理论、简化模型及内力计算方法;运用有限元建立平面应变模型分析双排桩支护结构,对双排桩支护结构所受土压力取值进行了分析与修正。研究表明,双排桩具有较大的侧向刚度,可有效限制围护结构的侧向变形,应将桩顶与连梁做成刚性连接,以保证有效发挥双排桩的支护效果。基坑开挖面以上桩身所受主动土压力与理论主动土压力值相近,开挖面以下桩身所受土压力介于理论主动土压力与静止土压力之间,并随着深度的增加,愈来愈接近静止土压力值。前、后排桩所受的被动土压力与理论被动土压力值相差较大,后排桩被动土压力值接近静止土压力。     

波浪和地震作用下高桩承台-土-结构动力响应

利用有限元软件ANSYS模拟高桩承台-土-上部结构在波浪和地震共同作用下的内力和变形,采用Morison方程计算波浪力,并对结构水平方向输入El-Centro波进行模拟,根据时程曲线分别选取初始状态和正负加速度最大状态对结构进行研究,研究了桩基础在波浪和地震共同作用下的位移、弯矩、剪力以及轴力的变化,并与地震单独作用下的结构动响应进行了对比分析。分析结果表明,在波浪和地震共同作用下,前排桩所受弯矩最大,同时,桩顶的受力最危险;桩顶轴力分布表现出角桩最大、中间桩最小的分布特征。当波浪力和地震力方向一致时,桩顶位移增大,桩身弯矩和桩顶剪力也随之增加;反之,当波浪力和地震力方向相反时,则桩顶位移减小,桩身弯矩和桩顶剪力也随之减小。     

水平循环荷载下非连接式桩筏受力特性分析

为了研究非连接式桩筏基础在水平静力及循环加载作用下的受力机理,在可视化水平循环加载装置中进行了室内模型试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对其水平刚度、土体位移及桩身内力的影响,并利用数字图像量测技术获取了土体的位移场。试验结果表明:非连接式桩筏基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较桩筏基础相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。非连接式桩筏基础在水平及循环加载下受力特性的揭示可为今后的研究及工程应用提供参考.     

基坑的双排桩支护设计及变形规律

以济南市槐荫区某基坑工程进行双排桩支护设计为例,分别采用有限差分数值软件中弹塑性实体单元和线性桩单元模拟开挖-支护-施工全过程,且考虑桩土相互作用并进行三维动态分析。对基坑坡面水平位移、桩身弯矩、桩身剪力等变化规律进行研究,分析双排桩支护体系的受力机理。通过土体力学参数、桩径、桩长、桩距、连梁等设计参数对基坑变形影响的敏感性进行对比,并就“实体”和“结构”单元桩的计算结果进行比较。研究表明,模拟过程能较好展示双排支护桩施工过程的受力机理,且计算精度较高;不可控参数中土体的黏聚力、摩擦角以及可控因素中的桩身长度、排桩距离等对支护效果影响较大,计算结果可为双排支护桩设计参数选取提供参考。     

基坑的双排桩支护设计及变形规律

以济南市槐荫区某基坑工程进行双排桩支护设计为例,分别采用有限差分数值软件中弹塑性实体单元和线性桩单元模拟开挖-支护-施工全过程,且考虑桩土相互作用并进行三维动态分析。对基坑坡面水平位移、桩身弯矩、桩身剪力等变化规律进行研究,分析双排桩支护体系的受力机理。通过土体力学参数、桩径、桩长、桩距、连梁等设计参数对基坑变形影响的敏感性进行对比,并就“实体”和“结构”单元桩的计算结果进行比较。研究表明,模拟过程能较好展示双排支护桩施工过程的受力机理,且计算精度较高;不可控参数中土体的黏聚力、摩擦角以及可控因素中的桩身长度、排桩距离等对支护效果影响较大,计算结果可为双排支护桩设计参数选取提供参考。     

双排悬臂支护桩受力机理分析

以工程实践为基础，分析双排悬臂支护桩的受力机理，探讨双排支护桩的结构布局和内力分析，将支护结构考虑为门式刚架，在合理假设的基础上，进行桩顶弯矩、剪力计算，为前后排桩间距、嵌入深度等设计提供了理论依据．并以某支护工程为例，介绍了双排桩作为支护结构的设计与施工过程，在施工过程中，于桩顶梁上布置变形观测点，进行基坑侧壁的变形观测，作为检验和评价边壁最终稳定性的依据．实际检测证明，双排悬臂支护桩不仅施工简单便利，无须进行锚杆施工，而且具有位移小、弯矩小的优点。     

水平循环荷载下非连接式桩筏受力特性分析

为了研究非连接式桩筏基础在水平静力及循环加载作用下的受力机理,在可视化水平循环加载装置中进行了室内模型试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对其水平刚度、土体位移及桩身内力的影响,并利用数字图像量测技术获取了土体的位移场。试验结果表明:非连接式桩筏基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较桩筏基础相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。非连接式桩筏基础在水平及循环加载下受力特性的揭示可为今后的研究及工程应用提供参考。     

抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型试验

为了分析抗滑桩在红砂岩风化土路基边坡加固过程中桩身前后的土压力分布规律、桩身应变以及桩身弯矩, 在满足相似比关系的条件下, 建立抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型。在抗滑桩桩前和桩后等间距对称布置应变片和土压力盒, 通过钢结构反力架逐级施加静态荷载, 测得桩前土压力、桩后土压力随埋深以及桩身应变。试验结果表明: 桩前土压力随埋深的分布大致呈三角形, 桩后土压力的分布为两端小中部大, 且同一埋深位置处的桩前土压力明显大于桩后土压力; 桩身应变为非线性形变, 随埋深大致呈抛物线分布; 桩身弯矩初始随埋深的变化不明显, 当达到0. 4L₁ (桩受荷段长) 后随埋深的增加而增大。     

桩筏复合地基水平特性试验

为了分析了竖向荷载、桩数等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律, 进行了桩筏复合地基水平承载性能的室内模型试验。研究结果表明: 筏板水平位移随着桩数或竖向荷载的增加而减小, 筏板水平位移可通过增加桩数与竖向荷载得到限制; 模型桩的桩顶处剪力值最大, 桩身弯矩峰值点在桩身中部位置; 当筏板受竖向荷载减小时, 桩体受筏板传递的水平力也相应地减小, 桩身弯矩及剪力也得到了降低。因此, 调整复合地基的桩数和筏板的竖向荷载可控制桩身弯矩及剪力。