桩土作用

摘要： 桥墩受车辆撞击,可能发生强烈的动力响应,甚至产生破坏,对桥梁结构及行车安全造成很大威胁。为了更精确地分析桥墩受车辆撞击的动力响应,为桥梁防撞设计提供理论依据,比较分析是否考虑桩土作用所得计算结果的差异,从而探究考虑桩土作用对计算结果的影响。以郑州四环线某桥为背景,通过LS-DYNA软件基于有限域土体法、等效嵌固法、等效弹簧法建立桩土作用模型并建立墩底固结模型,分析桥墩受车辆撞击的动力响应及损伤特征。在分析中,选用福特F800(8 t)轻型货车作为碰撞车辆,设置3种车辆行驶速度为初始碰撞速度,并假设车辆沿横桥向正面撞击桥墩。计算结果显示:应用墩底固结模型和桩土模型计算桥墩受车辆撞击的动力响应,由前者得到的撞击力和横桥向墩顶位移偏小,而撞击力持时偏大;采用3倍、5倍和8倍桩径法所得横桥向墩顶位移依次增大,但撞击力峰值依次减小;由3倍桩径法、弹簧法和有限域法所得横桥向墩顶位移差异不大,由后两者与8倍桩径法所得撞击力峰值的差异较小。研究结果表明:考虑桩土作用与否对分析结果有明显影响,撞击力峰值主要是在车辆发动机与桥墩碰撞时产生;桩基边界约束条件对计算的撞击力峰值影响显著,在等效嵌固法中增大桥墩刚度会使墩顶位移减小,而墩底固结模型使墩顶位移最小;采用各桩土模型,其损伤机理与损伤部位相似,即桥墩受撞击部位主要发生冲剪破坏;桥梁各构件的连接处也往往会出现较大应力,是易损部位。

摘要： 桩土接触变形为非线性问题,相互作用机理复杂。为了分析高桩承台群桩基础的桩土作用,文中用Drucker-Prager弹塑性模型模拟土体的材料非线性,建立高承台群桩-土体的有限元非线性数值模型,分析并总结了不同参数对群桩受力的影响,其中桩长径比和桩距径比对群桩效应影响较大。可供群桩基础设计提供参考。

摘要： 为分析桩-土作用对整体式承台连续刚构桥的地震反应影响,以国网高速G75兰州段弯沟特大桥主跨(64+115+64)m连续刚构桥为背景,分别建立两种有限元动力分析模型(考虑/不考虑桩-土作用模型),采用时程分析方法,选用3条地震波分别从桥梁纵向及横向进行激励,对比分析了两种模型在线性阶段的反应特点。分析结果可为该类桥梁抗震设计提供一定参考和依据。

摘要： 新挖航道下穿已有高铁工程的施工过程中,航道基坑-周围地层-高铁桩基是一个共同变形的复杂体系,应从整体上对下穿段进行加固,如何选取既安全可靠又经济合理的加固方案,是设计阶段密切关注的问题。以京杭运河二通道(杭州段)新开挖航段为工程背景,基于强度折减法建立了不同开挖工况以及不同加固方案下的数值模型,讨论了整个开挖过程中滑移面情况和桥墩的变形,分析了不同的加固结构对土体位移及桥墩变形的影响规律。结果显示:围护桩与水泥搅拌桩在土体位移的减少和控制桥墩变形方面效果显著,且两者侧重阶段不同,而在河床底面铺砌混凝土对地基加固的效果不是十分明显。总体来说,围护桩、水泥搅拌桩、混凝土护坡三者配合使用可以在整个开挖过程中减少土体位移及桥墩变形。

摘要： 基于某桥梁基础PHC管桩工程,建立FLAC^(3D)桩土模型,计算分析不同桩顶荷载下的桩顶沉降、桩端沉降、摩阻力产生情况,分析PHC管桩桩土作用特征,同时将实测结果与模拟计算结果进行对比,验证FLAC^(3D)模型的有效性,以期为同类项目提供借鉴。

摘要： 工程上惯用的抗滑桩形式一般为竖直型,由于设计保守通常会造成钢筋与混凝土等材料的浪费.对比与传统抗滑桩结构,介绍了一种新的抗滑桩的结构形式,并对其工作机理与理论方法加以说明,同时结合河南某公路滑坡T型抗滑桩应用实例进行内力计算分析.结果表明:该种抗滑桩结构可以通过悬臂段的支撑反力来抵消部分桩前滑坡推力的影响作用,在一定程度上可以减少桩身结构的材料用量及自身长度,代替桩锚联合体系,可以更经济有效地适用于滑坡治理工作中.

摘要： 标准装配化的中小跨径山区公路梁式桥周期短、地形适应性强、经济效应显著,在我国山区应用广泛,但由于路线的固定、上部结构的装配标准化和山区地形的沟壑纵横,导致诸多桥梁桩址不可避免立于陡崖等不良地形之上,桩-土作用复杂、边坡稳定性问题敏感,合理的桩身临坡距离能够保证边坡稳定性和桩基施工工程中的安全性.针对陡崖坡段边坡稳定性问题,笔者利用ABAQUS建立非线性有限元模型,采用强度折减法以桩身至桩前临坡距离为参数进行了不同临坡距对边坡稳定性、土体位移和桩土接触状态的影响特征分析.研究结果表明:高陡边坡属于天然不利地段,边坡安全系数小于1,潜在滑动面形状较陡且位置在坡脚之上;随着桩基临坡距的增大,极限状态下边坡土体的整体位移和桩前土体的脱开范围先变小后趋于不变,考虑临坡距对边坡稳定性、位移和桩土接触状态的影响,建议陡坡坡顶桩基临坡距离应不小于10 m.

摘要： 某拟建地铁停车场运用库上跨高铁隧道群,基础采用桩基础形式,共24根,位于两高铁隧道之间.桩基与隧道的最小净距为3 m,同时近距离跨越三条高铁隧道群.由于高铁隧道顶土体松散、桩顶荷载大、桩距隧道近等特点,桩基施工及桩基荷载可能对隧道产生影响.建立了三维有限元数值模型,模拟了桩基础承担的荷载通过桩土作用,对既有隧道结构应力、变形产生的影响,同时分析了群桩基础叠加效应对既有隧道的影响.

摘要： 考虑桩土作用的桩基础设计将是未来精细化设计的发展方向.文章通过建立桩-土非线性有限元模型,分析了设备支架单桩基础在竖向和水平荷载作用下桩身最大正应力的发展情况,结果表明:桩身应力随着荷载强度的增大而线性升高;由于桩身开裂导致有效截面减小,水平荷载下的应力模拟值要高出规范值30％～45％.在竖向荷载作用下,桩身应力很少成为控制设计的因素;在水平荷载作用下,仅需少量配筋即可满足桩身应力要求,桩基承载力由桩体水平位移控制.

摘要： 现有跨海桥梁抗震分析研究仍选用陆地地震动而忽略了海底与陆地地震动间的差异,且处于海洋环境中的桥梁下部结构在长时间流水冲刷下,桩周土体流失进而导致结构稳定性降低.本文以某跨海大桥引桥段为例,利用ABAQUS建立有限元计算模型,考虑桩土作用和动水压力等因素影响,采用概率地震需求分析方法对不同冲刷环境下陆地和海底地震动作用下的桥墩、支座进行易损性分析.通过绘制桥墩、支座超越概率易损性曲线和超越概率增幅柱状图研究桥梁关键构件在海陆地震动和不同冲刷深度下的损伤发展规律.结果表明:对比陆地地震动作用,海底地震动作用下的桥墩更易损坏,且随着土体局部冲刷深度增加,桥墩破坏概率持续提高;冲刷深度对桥墩纵桥向破坏超越概率影响更为明显,同等强度地震动激励下,桥墩纵桥向破坏超越概率高于横桥向.支座较桥墩在相同工况作用下更易发生破坏,海底地震动作用下其破坏超越概率增幅普遍高于陆地地震动作用下;随着冲刷深度增加,支座破坏超越概率逐渐提高,且随着地震动强度的增加,相较于陆地地震动,海底地震动作用下支座破坏超越概率受冲刷深度的影响更加明显.

摘要： 桩土作用的时间效应是影响基桩极限承载力的一个重要因素,很多学者对桩土作用的时间效应进行过很深入的研究、分析.本文对具体工程实例的钻孔灌注桩在15年前后的单桩竖向抗压静载试验进行综合对比,其承载力提高幅度超过55％,对这一结果从施工工艺和质量控制等影响因素进行了全面、综合的分析.

摘要： 为研究小跨径Ⅴ型刚构墩刚度对桥梁结构受力的影响,采用桥梁博士Ⅴ4.0桥梁分析软件结合工程设计实例,通过调整Ⅴ型刚构墩的尺寸和桩土作用条件来改变V墩刚度,对小跨径Ⅴ型刚构墩刚度对结构受力的影响进行研究分析,结果表明对于小跨径Ⅴ型刚构墩连续梁桥,桥墩刚度越大,桥墩内力越大,不考虑桩土相互作用,主梁和桥墩内力大幅提高.这证明小跨径Ⅴ型刚构墩刚度变化对结构的影响和大跨径Ⅴ墩刚构桥研究结论一致,设计过程中应在满足强度要求的同时优先选择低刚度桥墩.不考虑桩土作用,直接墩底固结的模型对刚度敏感的结构体系内力影响较大,使结构内力大幅提高,对于刚度敏感体系必须考虑桩土相互作用的影响.

摘要： 基于柔性荷载下刚性桩复合地基绕流滑动时的桩土作用分析,改进了用于稳定分析的修正密度法.滑动面圆心外侧填料密度不作修正,拉中性面以上的正摩擦力增大桩间土密度,拉中性面以下的负摩擦力减小桩间土的密度,并考虑了桩身抗拉强度对拉中性面位置和桩间土修正密度的影响,将端阻力的反力换算到桩端土密度中.分析表明,滑动面圆心外侧填料和桩间土密度修正方法的变化对稳定安全系数影响较小,存在软土下卧层时,桩端土密度修正对稳定安全系数影响较大.工程实例证明改进后的修正密度法分析结果与工程实际符合较好.

摘要： 自升式平台是近海石油开发中最主要的移动式平台,被国内外广泛使用.通过对现役自升式平台的结构特点进行分析,简要介绍了自升式钻井平台的分类、桩靴形状和桩土相互作用中的穿刺现象;探讨了国外对桩土相互作用机理的研究情况,重点阐述了国外对桩土相互作用的实验研究和土体本构模型的发展及数值模拟方法;而后对国内的研究情况进行了总结,提出了在自升式平台桩土相互作用方面应该深入探讨的问题.

摘要： 为了研究桩土对16x104m3全容式LNG储罐基础隔震地震响应的影响,基于ADINA建立有限元模型,外罐体采用三维实体单元,内罐采用壳单元,流体采用势流体单元,桩土与隔震层采用弹簧阻尼单元,在0.34gElcentro地震波地震激励下,应用时程分析方法进行地震响应分析,并与理论解进行对比.结果表明:桩土作用下LNG储罐基础隔震地震响应减震效果明显,但晃动波高有所放大;基础隔震对于减小内罐的地震反应优于外罐;理论解和有限元解相比总基底剪力、总基底弯矩较为接近;晃动波高的理论解小于有限元解.从反应实际情况出发,有限元解是可行的.

摘要： 与传统双塔悬索桥相比,大跨度3塔悬索桥由于中间桥塔缺乏有效的纵向约束,导致结构整体刚度的进一步降低,因而其动力问题可能将更加突出.本文以在建主跨为1080m的3塔双跨悬索桥——泰州长江公路大桥为背景,采用MIDAS/CIVIL软件对其结构动力特性及其抗震性能进行分析,揭示了大跨度3塔悬索桥动力和抗震性能的特点,并探明了桩土作用和结构非线性等因素对大跨度3塔悬索桥动力和抗震性能的影响,为大跨度3塔悬索桥的动力性能分析和设计提出建议.

摘要： 静压沉桩过程中地基土产生超孔压,沉桩后孔压消散土体再固结将引起桩基附加沉降.本文考虑变固结系数条件下桩周土体超孔压的径向消散,并结合分层总和法,推导了分层地基土中静压沉桩后土体的固结沉降解.在此基础上,基于桩土相互作用机理,建立土体再固结过程中桩基承载平衡微分方程并得到了桩基沉降的计算方法.研究了桩周土体固结沉降随深度及离桩轴距离的变化规律,探讨了上部荷载和桩周土体固结共同作用下静压桩的沉降机理.研究结果表明:静压沉桩结束后,桩周土体固结沉降值随深度和离桩轴距离的增加而减小;桩周土体再固结沉降引起桩土界面产生较大的相对位移,导致桩侧出现负摩阻力并产生沉降.随着时间的推移,静压桩的沉降逐渐趋于稳定.

摘要： 静压沉桩过程中地基土产生超孔压,沉桩后孔压消散土体再固结将引起桩基附加沉降.本文考虑变固结系数条件下桩周土体超孔压的径向消散,并结合分层总和法,推导了分层地基土中静压沉桩后土体的固结沉降解.在此基础上,基于桩土相互作用机理,建立土体再固结过程中桩基承载平衡微分方程并得到了桩基沉降的计算方法.研究了桩周土体固结沉降随深度及离桩轴距离的变化规律,探讨了上部荷载和桩周土体固结共同作用下静压桩的沉降机理.研究结果表明:静压沉桩结束后,桩周土体固结沉降值随深度和离桩轴距离的增加而减小;桩周土体再固结沉降引起桩土界面产生较大的相对位移,导致桩侧出现负摩阻力并产生沉降.随着时间的推移,静压桩的沉降逐渐趋于稳定.

摘要： 静压沉桩过程中地基土产生超孔压,沉桩后孔压消散土体再固结将引起桩基附加沉降.本文考虑变固结系数条件下桩周土体超孔压的径向消散,并结合分层总和法,推导了分层地基土中静压沉桩后土体的固结沉降解.在此基础上,基于桩土相互作用机理,建立土体再固结过程中桩基承载平衡微分方程并得到了桩基沉降的计算方法.研究了桩周土体固结沉降随深度及离桩轴距离的变化规律,探讨了上部荷载和桩周土体固结共同作用下静压桩的沉降机理.研究结果表明:静压沉桩结束后,桩周土体固结沉降值随深度和离桩轴距离的增加而减小;桩周土体再固结沉降引起桩土界面产生较大的相对位移,导致桩侧出现负摩阻力并产生沉降.随着时间的推移,静压桩的沉降逐渐趋于稳定.

摘要： 静压沉桩过程中地基土产生超孔压,沉桩后孔压消散土体再固结将引起桩基附加沉降.本文考虑变固结系数条件下桩周土体超孔压的径向消散,并结合分层总和法,推导了分层地基土中静压沉桩后土体的固结沉降解.在此基础上,基于桩土相互作用机理,建立土体再固结过程中桩基承载平衡微分方程并得到了桩基沉降的计算方法.研究了桩周土体固结沉降随深度及离桩轴距离的变化规律,探讨了上部荷载和桩周土体固结共同作用下静压桩的沉降机理.研究结果表明:静压沉桩结束后,桩周土体固结沉降值随深度和离桩轴距离的增加而减小;桩周土体再固结沉降引起桩土界面产生较大的相对位移,导致桩侧出现负摩阻力并产生沉降.随着时间的推移,静压桩的沉降逐渐趋于稳定.

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明公开了一种挤土排土钻杆、螺旋钻、桩机和挤土排土桩施工方法。所述挤土排土钻杆包括杆体，杆体分为上杆段和下杆段；和螺旋叶片，螺旋叶片设在杆体上，螺旋叶片分为设在上杆段上的排土叶片段和设在下杆段上的挤土叶片段。根据本发明的所述挤土排土钻杆、螺旋钻、桩机及和挤土排土桩施工方法，同时具有排土成孔和挤土成孔的优点，提高了桩的承载能力，减少了排土量，不会造成缩径断桩，且孔底无成渣，在钻孔过程中无震动噪音。

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。

摘要： 本发明公开了一种挤土排土钻杆、螺旋钻、桩机和挤土排土桩施工方法。所述挤土排土钻杆包括杆体，杆体分为上杆段和下杆段；和螺旋叶片，螺旋叶片设在杆体上，螺旋叶片分为设在上杆段上的排土叶片段和设在下杆段上的挤土叶片段。根据本发明的所述挤土排土钻杆、螺旋钻、桩机及和挤土排土桩施工方法，同时具有排土成孔和挤土成孔的优点，提高了桩的承载能力，减少了排土量，不会造成缩径断桩，且孔底无成渣，在钻孔过程中无震动噪音。

摘要： 本发明公开了一种可动态监测桩柱与土相互作用分布力的桩柱系统，其包括桩柱模型和纵向测力计，桩柱模型包括桩柱基座、中间桩柱模型和顶部桩柱模型，在桩柱基座的顶部纵向叠加有若干中间桩柱模型。优点：通过在桩柱模型的不同高度位置设置纵向测力计，可以对桩侧不同深度位置的桩柱与土体的竖向相互作用力进行测量，同时，在桩柱模型的不同高度位置还设置了水平测力计，可对不同深度地基土体与桩柱的水平作用力进行测量。并且，桩柱主体可以重复使用，在对不同材质、不同尺寸、不同粗糙度桩体进行试验时，只需要更换桩柱表层即可，一方面可以降低试验成本，起到节能环保的作用，另一方面可以加快试验进度，提高效率。

摘要： 本发明涉及一种被动桩多种位移模式下桩‑土相互作用的模型试验装置与方法，包括：承重底板；设置在承重底板一侧的竖向滑轨；安装在所述竖向滑轨上的水平顶升机构；水平传力机构：包括与所述水平顶升机构相连接的L型承载板、以及设置在所述L型承载板上的活动板，所述活动板可绕L型承载板转动，且活动板的转动中心轴与水平顶升机构方向垂直，在L型承载板与水平顶升机构之间还设有压力传感器；安装在承重底板另一侧的层状模型箱：其由若干个方形框架上下叠放而成，在层状模型箱内还铺设有填土，在填土内埋设有待测被动桩；以及遮挡机构。本发明可以简单、高效、直观地监测多种位移模式下桩周土体的变形特征以及桩体的响应规律。

摘要： 本实用新型涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。

摘要： 本发明公开了一种利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置及其测试方法，装置包括支撑框架和模型槽放置板，支撑框架上固定的滑轨固定板上设置有两条滑轨；模型槽放置板的下表面固定安装有与滑轨配合的滑轮，模型槽放置板的上表面设置有模型槽和限位装置；模型槽上方的支撑框架上连接有模型桩固定板，模型桩固定板上开设有安装孔；模型桩与滑轨大致垂直的侧面上安装有振弦式传感器；滑轨固定板上安装有推动模型槽沿滑轨滑动的千斤顶；千斤顶的对面侧放置有激光光源系统与激光光源系统垂直侧设置有用于采集模型槽内图像的图像采集装置；图像采集装置、氦氖激光器、千斤顶和振弦式传感器均与控制器连接。

摘要： 本发明公开了一种利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置及其测试方法，装置包括支撑框架和模型槽放置板，支撑框架上固定的滑轨固定板上设置有两条滑轨；模型槽放置板的下表面固定安装有与滑轨配合的滑轮，模型槽放置板的上表面设置有模型槽和限位装置；模型槽上方的支撑框架上连接有模型桩固定板，模型桩固定板上开设有安装孔；模型桩与滑轨大致垂直的侧面上安装有振弦式传感器；滑轨固定板上安装有推动模型槽沿滑轨滑动的千斤顶；千斤顶的对面侧放置有激光光源系统与激光光源系统垂直侧设置有用于采集模型槽内图像的图像采集装置；图像采集装置、氦氖激光器、千斤顶和振弦式传感器均与控制器连接。