南宁大桥锚索地垄有限元仿真分析

基于等效的文克尔弹性地基梁模型,介绍了利用弹簧边界元来模拟桩-土共同作用的方法,并通过有限元软件ANSYS,对南宁大桥带群桩基础的锚索地垄进行有限元仿真分析,取得了良好效果。     

素混凝土回填对钢管桩单桩基础水平承载力的影响分析

通过在软土地基中进行钢管桩单桩基础水平力承载试验,获取荷载与桩顶水平位移的对应关系,得出了素混凝土回填导致钢管桩单桩基础水平承载力降低的结论。采用弹簧约束模拟地基土水平抗力在SAP2000中建立试验桩的模型进行分析,研究了钢管桩单桩基础顶部采用素混凝土回填后受力情况的变化。将地基土扰动产生的不利影响转化为弹簧约束刚度折减系数来分析桩顶水平位移,能够包络试验结果,可以用于指导类似工程中素混凝土回填钢管桩单桩基础的水平承载力计算。     

塔吊偏心设置时桩基础桩顶作用效应分析

工程建设中,将塔式起重机基础与地下室筏板永临结合,使用既有的结构桩作为塔式起重机的基桩,是一种经济高效的设计方案。为准确分析矩形承台上偏心设置的塔式起重机对桩基础的桩顶作用效应,理论推导了新的计算公式,分析了塔吊转动时桩顶受力的变化规律。通过简化的ABAQUS实体有限元模型与理论公式的结果进行对比,验证了理论公式的准确性。现行规范JGJT 187—2019《塔式起重机混凝土基础工程技术标准》的公式仅在桩基础承台接近正方形时适用。对于长宽比较大的矩形承台,使用本文提出的理论公式计算基桩的桩顶作用效应更为准确安全。     

水平及扭转荷载作用下群桩基础受力分析方法

江河与海上的大型结构在船舶撞击、风浪等作用下,其桩基础往往会受到水平及扭转荷载共同作用,极易造成基础倾斜倒塌。针对水平和扭转共同受荷下群桩基础,建立了由刚性承台-弹性梁-土非线性弹簧组成的群桩计算模型。通过水平p-y曲线法、竖向荷载传递法、扭转τ-θ曲线法,计算单桩非线性刚度;群桩各基桩间相互作用和基桩各自由度耦合,通过考虑p乘子和运用考虑推力弯矩影响的基桩受扭计算模型体现。结合牛顿迭代法,对计算模型进行求解,并与大尺寸物理模型试验结果进行了对比。通过参数分析表明在水平和扭转荷载共同作用下,群桩中各基桩桩头剪力分配不均性十分显著;并获得不同承台高度时群桩中基桩轴力变化规律,为复杂荷载下群桩设计提供依据。     

高应变条件下的离散单元虚土桩模型

基桩高应变条件下的动力响应问题是承载力预测、打桩分析等研究的基础工作,同时包含了土体应变历史变化、弹塑性、非线性特点和桩土界面滑移等复杂课题。为了更好地模拟高应变动力条件下的桩底土作用,本文构建离散单元虚土桩模型,并给出计算桩身响应的离散差分数值解法。首先将桩底土看作具有一定扩散角的虚土桩,再将实桩和虚土桩离散为一系列单元;实桩单元之间和虚土桩单元之间分别采用线性黏弹性模型和非线性弹簧–黏滞阻尼器–滑移键模型模拟相互作用,并以流变模型模拟桩侧土作用;以半正弦脉冲模拟桩顶动荷载,结合差分解法计算不同脉冲宽度和幅值作用下的桩顶速度和位移响应;结合ABAQUS三维有限元模型,验证高应变虚土桩模型动力响应计算结果,最后针对虚土桩相关参数进行敏感性分析。结果表明:(1)离散虚土桩模型能够考虑桩底土振动及应力波在桩底土中的竖向波动,并能同时适应基桩低、高应变条件下的动力计算;(2)虚土桩模型能够较好地预测不同激振条件下的桩顶位移和速度响应。其中,桩顶位移峰值随脉冲宽度和脉冲幅值增加近似线性增大,而桩顶速度峰值对脉冲宽度的变化并不敏感,有限元模型与虚土桩模型的计算结果一致;(3)增加虚土桩桩长、减小扩散角、增大桩底土非线性程度、减小桩底土弹性模量及土层模量比均会提高桩顶峰值速度、峰值位移以及残余位移。虚土桩模型使得研究桩底土层分布的影响成为可能,对于高应变条件下的桩底土模拟、完善桩基高应变动力计算理论等具有一定参考价值。     

既有建筑物地下室增层开挖群桩沉降性状研究

既有建筑物地下室增层开挖会改变原有桩基础的沉降性状。采用双曲线模型来模拟桩侧及桩端阻力的发挥函数,并结合剪切位移法求出该模型参数。然后通过荷载传递法,建立增层开挖工况下群桩基础中基桩的控制方程。结合工程实例,利用ADINA有限元软件建立三维实体模型,得到群桩基础中基桩的p–s曲线,并与本文的计算方法进行对比验证。最后,研究了地下室增层开挖工况对群桩基础中基桩沉降性状的影响。分析得出,随着增层开挖深度的增大,方形布桩中心桩的桩顶沉降量在不断增加;在同一开挖深度时,角桩的沉降量最大,边桩次之,中心桩最小;不同的布桩形式对中心桩沉降性状会有一定的影响。     

工字形布桩群桩基础在大跨度拱形建筑结构中的应用北大核心CSCD

大跨度拱形建筑结构在拱脚处会产生较大双向水平推力,因此此类建筑结构的群桩基础基桩数量众多。为研究此类基桩数量众多的群桩基础各排基桩的受力特性,结合某大跨度拱形建筑,采用三维有限元软件PLAXIS 3D建立地基土及群桩基础模型。通过对不同桩中心间距的矩形布桩群桩基础计算各排基桩受到的桩周土体作用力,得到本项目桩中心间距为桩径的2.5倍是较优解的结论。此外,还得到如下一些可借鉴应用于相似项目的有益结论:基桩数量众多的群桩基础的前两排基桩及外侧基桩(不包含最后一排内部基桩)受到的桩周土体作用力较大,可为群桩基础提供较大的抗侧刚度;并以此提出一种能高效抵抗拱脚水平推力的工字形布桩群桩基础。     

均质土层中超长两桩基础承载性状的数值研究

基于三维有限元分析方法,研究了均质地基土中超长两桩基础的承载性状。在有限元模型建立中,为了考虑桩–土共同作用,桩和地基土均用8结点等参单元模拟;为了考虑桩–土间的变形非线性特性,桩–土间设置了一层有厚度的薄单元;桩身混凝土的应力应变关系用线弹性模型模拟,地基土用Duncan-Chang非线性弹性模型模拟,桩周薄单元用河海大学薄单元模型模拟。计算分析表明,基桩的竖向刚度随桩中心距的增大、桩长的增大而增大,但其总小于单桩的竖向刚度;桩侧阻端阻综合群桩效应系数随桩顶沉降、桩中心距的增大而增大,随桩长的增大呈先减小后增大或基本保持不变的变化特点。     

某大型哑铃型承台群桩基础与土体共同作用竖向承载变形特性数值模拟分析

用ANSYS对某特大桥索塔哑铃型承台群桩基础与土体共同作用进行了三维弹塑性有限元分析。利用桩土界面间水平方向位移相容,桩土界面间竖向设置双曲线本构方程的弹簧,能较好模拟竖向荷载作用下特大型群桩基础桩土间相互作用。分析结果表明,数值分析所得承台沉降与承台荷载的关系曲线、桩顶轴力分布、桩顶轴力随承台荷载变化的关系曲线,与其离心模型试验实测成果较一致。在用离心模型试验成果验证数值分析的正确性下,用其数值分析成果进一步深入分析群桩基础的承载变形特性。     

桩径对桩-土-结构共同作用时的抗震性能的影响

根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩-土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构相互作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入进行动力有限元计算。基于此计算模型,在其他条件不变的情况下选择各种桩基直径进行计算,根据计算结果分析讨论了在该模型条件下桩径选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出了优化方案,进行总结并得出结论。     

黄土基坑双排桩支护结构的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型,分析了黄土基坑双排桩支护结构中排距和桩身强度(包括桩的截面尺寸及桩身混凝土强度)对桩位移和弯矩的影响,并且在基坑和桩身情况相同的条件下,比较了单排桩和双排桩。研究结果表明,黄土基坑使用双排桩支护体系比单排桩支护体系在安全性能方面更具有优越性。计算给出了双排桩排距和桩截面尺寸的最佳取值范围,以及桩身所用混凝土的最佳强度等级。本文为黄土基坑双排桩支护结构的设计和施工提供了一定的参考依据。     

基于弹性地基梁法的输水涵闸基坑开挖及支护

利用ANSYS有限元分析软件,结合荷载—结构模型理论中的弹性地基梁法,对某水库的输水涵闸基坑及进水井结构进行建模分析,从而得到结构的受力和变形规律分析,考虑涵闸及进水井地下连续墙和底板结构为弹性介质、考虑基坑周围土体为单向受拉土弹簧,运用弹性地基梁理论结合ANSYS有限元分析软件对实际施工工况进行三维有限元数值模拟,研究结果表明利用有限元节点耦合思想模拟基坑下钻孔灌注桩与土的作用,求得进水井地下连续墙体的弯矩和位移,分析结构的应力和变形规律,以检验结构能否满足设计要求,方便快捷地验算了输水涵闸设计的安全可靠性,对类似的工程分析有一定的参考意义。     

深基坑剪力键支护模型优化研究

为寻求深基坑剪力键支护模型的优化形式,在剪力键支护体系构想与模型试验的基础上,设计了3组剪力键与直立桩之间不同组合形式的试验方案,在模拟基坑开挖过程中,对各方案中支护模型的桩顶水平位移、桩身内力及基坑外侧填土表面的沉降进行监测,同时设计了4个系列12组剪力键模型方案进行有限元数值模拟。结果表明:斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处的剪力键组支护效果优于斜向桩与腰梁连接的节点位于相邻直立桩中间的剪力键组; 腰梁位于直立桩上部的剪力键组支护效果优于腰梁位于直立桩中部和下部的剪力键组; 腰梁高度对支护效果的影响大于斜向桩与直立桩连接节点位置的影响; 剪力键模型的支护效果与斜向桩和竖向的夹角非正相关,并且在实际工程中夹角越大所占用的地下空间越大,基于数值模拟可认为斜向桩与竖向的夹角30°为剪力键支护结构的适宜角度; 斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处、斜向桩与竖向夹角30°且腰梁位于直立桩上部的剪力键组是较优的支护形式,这些成果可为剪力键支护技术的开发与应用中提供借鉴。     

Centrifuge model test on dynamic behavior of group-pile foundation With inclined piles and its numerical simulation

In this paper, dynamic behavior of a grouppile foundation with inclined piles in loose sand has been investigated with centrifuge model tests. The test results are also simulated with elastoplastic dynamic finite element method, in which, not only sectional force of piles, stress of ground, but also deformation of piles are calculated using a three-dimensional elastoplastic dynamic finite element analysis (Code name: DGPILE-3D). The numerical analyses are conducted with a full system in which a superstructure, a pile foundation and surrounding ground are considered together so that interaction between pile foundation and soils can be properly simulated because the nonlinearities of both the pile and the ground are described with suitable constitutive models. Different types of piles, vertical pile or inclined pile, are considered in order to verify the different characteristics of a group pile foundation with inclined piles. The validity of the calculation is verified by the model tests.     

斜桩承台桩基沉降影响有限元分析

马来西亚槟城二桥部分基础采用斜桩双承台,由于其采用斜桩基础,且桩基间距小于规范要求,沉降不方便计算。为控制其变形,需预估沉降值,通过有限元软件建立其中两个最具代表性的斜桩承台的空间模型,分为单承台和双承台两种情况,分析两种情况的沉降情况以及两承台间的相互影响,得出单承台和双承台两种情况下的沉降计算值以及变形情况,进而确定出双承台间的影响系数。同时比较桩身压缩量与总沉降的关系,结果表明沉降主要是由桩身压缩量引起,且总沉降满足要求。     

基于有限元的刚性桩复合地基优化设计

将采用美国CSI公司开发的通用有限元结构分析程序SAP2000对刚性桩复合地基进行计算分析。采用基于有限元分析的整体刚度+面弹簧法对筏板基础进行内力及变形分析。通过调整筏板厚度和群桩的布桩方式来调整筏板内力。结果表明,通过调整筏板厚度和群桩布桩方式可以使筏板内力在满足冲切要求的条件下,达到一个最小值,使得配筋量最优。     

考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型

建立一个考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计算模型。该模型具有如下特点：可计算基坑某一长度范围内每根桩顶处的冠梁刚度系数,给出冠梁的弯矩、位移分布;通过杆系有限元法计算任意开挖深度情况下桩身的内力和位移;可考虑任意排距（包括排距为零,即退化为一排桩）以及前排桩、后排桩长度不相同等情况下桩身的内力和位移。基于这一模型,编制了设计计算软件。计算结果表明：在基坑边壁中点处冠梁水平位移大于其它位置的位移,且随开挖深度的增大位移逐渐增大;在支护结构桩顶部,冠梁的作用限制了水平位移的发展,而支护结构桩的中部则有较大的位移;此外,随冠梁刚度系数的增大,桩体的水平位移明显减小,而弯矩则增大。计算结果与现场实测资料对比表明,两者变化规律具有较好的一致性。     

深基双排桩空间协同计算理论及位移反分析

在考虑排桩-圈梁-连系梁空间协同作用的前提下,提出了一种更适合双排桩实际工作性态的计算方法.并根据信息化施工的要求,提出了实用的反分析计算理论.计算表明,该计算方法在双排桩设计计算中是行之有效的.     

基于ANSYS的水平受载桩桩身受力性能的研究

基于ANSYS有限元软件,建立了钢筋混凝土管桩模型,对成层土中桩身处承受水平荷载的基桩受力性状进行了计算机数值模拟,通过对桩身位移和应力变化曲线的分析,得出了水平荷载下桩身位移和应力的变化规律。     

ANSYS在水泥土搅拌桩复合地基中的实证研究

结合具体的工程实例,通过有限元法对天然地基、单桩、六桩水泥土搅拌桩复合地基进行了沉降计算,通过与实测值比较,证明了有限元分析方法的准确性,为以后工程应用提供了理论依据。