边坡上桩基施工对既有边坡影响的数值分析

为了分析边坡上桩基施工对边坡稳定性的影响,对在边坡上的桩基整个施工阶段进行数值模拟,分析自然状态、桩基周围场地整平、桩基成孔、桩基浇筑等阶段对边坡稳定性的影响。结果表明:桩基成孔阶段边坡最易发生失稳风险,且最易在坡角处先发生破坏,桩基浇筑完成后边坡稳定性会因桩基抗滑作用而提高;因此需加强成孔阶段的防护,并在施工前对边坡坡脚进行加固处理,可提高边坡稳定性。

盾构隧道近距离侧穿立交桥桩基的变形影响分析

[目的]盾构掘进会引起附近桥梁基础发生位移变形,降低桥梁基础承载能力,为此结合某工程实例对盾构隧道近距离侧穿桥梁桩基的变形影响进行研究。[方法]依托合肥地铁5号线盾构侧穿立交桥桩基工程,建立三维数值模型,分析盾构施工引起的桩基横向水平位移、纵向水平位移以及桩基沉降规律。[结果及结论]研究结果表明,桩底横向水平位移呈现“离开—靠近—离开”隧道的动态变化,桩身横向水平位移近似“C”形扰曲曲线,位移沿桩深呈先增大后减小的变化趋势,极值位于桩深9~10 m处。桩底纵向(平行隧道轴向)水平位移表现为“双峰”形曲线,盾构通过桩基后,桩身发生与掘进方向相反的纵向位移,在盾构通过桩基12 m后桩身纵向水平位移出现回弹变化,表明盾构掘进对桩基的纵向变形影响一定程度上是可逆的。桩基沉降变化呈陡峭趋势,同侧桩基距离隧道越近沉降越大,且远侧隧道开挖会引起桩端二次沉降,最大沉降值发生在4号桩基桩底处,沉降值为4.94 mm。

盾构隧道近接斜交侧穿桥梁桩基变形计算方法

以圆形截面桩为例,基于修正后的Loganathan公式,利用文克尔弹性地基梁模型、m法计算理论和荷载传递法,建立盾构隧道近接斜交侧穿既有桥梁桩基的变形计算方法.通过现场监测结果验证计算方法的工程适用性,并利用该方法分析侧穿桥梁桩基施工引起桩身水平挠曲变形的主要影响因素.结果表明:桩身水平位移和桩顶竖向位移的理论计算结果与监测结果之间的最大误差分别不超过14.6%和2.7%.与现有方法相比,所提方法的计算结果更接近实测值.入土段桩身水平挠曲程度与隧道轴心和桩基中心轴线之间的水平距离、隧道侧穿斜交角呈负相关;最大水平挠曲位移与隧道侧穿斜交角呈负相关.当水平侧穿距离为6.0 m时,最大水平挠曲变形为7.4 mm;当隧道盾构侧穿斜交角为70.0°时,入土段桩身最大水平挠曲位移为15.4 mm.

不同溶洞处治措施对桩基承载特性的影响研究

为探究不同溶洞处治措施对岩溶发育区桩基承载特性的影响,通过有限元软件建立溶洞-桩-岩土体耦合作用模型,对比分析溶洞高度变化情况下,2种不同的溶洞处治措施(回填法和钢护筒跟进法)对桩基承载特性的影响。结果表明:随着溶洞高度增加,2种处治措施下桩基竖向承载力都呈降低趋势;溶洞高度小于10 m时,不同处治措施对桩基竖向承载力影响可忽略,溶洞高度大于10 m则需考虑处治措施对桩基竖向承载力的影响;在回填法处治的溶洞范围内,桩身轴力降幅较大,桩侧摩阻力增加显著,在钢护筒跟进法处治的溶洞中桩身轴力与桩侧摩阻力则基本不变;与钢护筒跟进法相比,回填法更有利于发挥桩侧摩阻力;溶洞高度增加时,2种处治措施下桩侧摩阻力比重均逐渐减小,桩端阻力比重逐渐增大,达到桩基极限承载力时,回填法处治后的溶洞较钢护筒跟进法桩端阻力占整体比例更小。

基于离散单元法的渗流侵蚀作用下桩基位移与承载特性研究

随着城市地下空间桩基与隧道立体交叉分布体系的日渐复杂,隧道渗流侵蚀引发的桩基稳定性问题越发突出。然而,目前关于隧道破损引发渗流侵蚀方面的研究工作主要聚焦于侵蚀发生机制方面,其与邻近桩基的相互作用尚欠关注。因此,在物理试验揭示渗流侵蚀机制的基础上,通过建立土体临界细粒含量表达式,量化表征了地层侵蚀形态;随后,采用随机定量删除细颗粒的方法,基于离散单元法DEM建立了多区域侵蚀地层模型,进而分析了不同桩基位置、沉桩方式、桩基荷载和基础类型条件下桩基结构的侵蚀响应特征。结果表明,桩基受侵蚀后均产生不同程度的下沉位移,并在不平衡力的驱动下向侵蚀区倾斜;桩端阻力受损后随桩体下沉逐渐上升,侧摩阻力损失则基本无法恢复。此外,不同沉桩方式与桩基荷载下,桩体的位移与阻力变化模式基本一致,主要是变化量的不同;相比单桩,群桩具有更好的抗侵蚀能力。

水流作用下桩基局部水沙动力特征数值模拟

基于VOF方法追踪水气界面,利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述,通过嵌套网格技术建立三维数值水槽,湍流采用RNG k–ε模型,泥沙运动基于Van Rijn方法。基于验证后的数值水槽模型,开展水流作用下高桩承台结构局部水动力和冲刷规律研究,讨论不同来流条件下桩基桩周流场分布、泥沙输运和床面局部冲刷特征。结果表明,桩基冲刷特征受冲刷时间、流速、水位、水流攻角等来流条件的影响,同时也受桩间距的影响。当流速较小时,高桩承台桩基各桩之间相互作用较小,泥沙冲淤形态彼此独立,与单桩冲刷特征相似。流速较大时,前桩对后桩出现较为明显的遮蔽作用,前桩水流涡旋影响后桩,后桩周围流速明显降低,此时泥沙冲刷坑彼此相连构成群桩整体冲刷坑,且在最后排桩桩间形成条状冲刷坑,冲刷深度最大。

海洋环境及振动荷载联合作用下注聚平台桩基承载力特性研究

针对老区油田注聚开发过程中注聚泵长期持续高频、大幅值振动导致注聚平台桩基荷载大幅增加的问题,本文构建了海洋环境及注聚泵振动荷载下注聚平台桩土耦合整体及局部分析模型,进而研究了海洋环境及注聚泵振动对注聚平台动力响应及桩基承载力的影响规律。结果表明,注聚泵的振动会显著增加注聚平台桩基的基础承受的荷载,且随着注聚泵开启数量的增加,桩基承受的荷载呈线性增长趋势。与自重条件下桩基所受荷载相比,最大增长约35%,会导致桩基承载力安全系数明显降低。

水下岩溶对河道桥梁桩基注浆影响分析研究

为研究河底岩溶地质对桥梁河道桩基注浆的影响,保证岩溶地质条件下的桥梁桩基的施工质量与安全,基于聊泰铁路黄河公铁桥主桥2#墩注浆工程,阐述了该工程注浆施工时发现的问题以及新的注浆方案,并对注浆情况进行分析,探讨水下岩溶地质对桩基施工的影响,供同类工程参考。

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

高原山区微型群桩基础承载特征及竖向-水平联合荷载研究

为探究高原山区微型群桩基础的承载特性以及水平、竖向荷载耦合作用(V-H联合荷载)的影响,揭示联合荷载相互作用规律,在高原山区微型群桩基础现场试验的基础上,采用FLAC 3D对三种单一荷载情况进行数值反演,并对不同荷载比例下微型群桩基础的V-H联合加载进行模拟。结果表明:①抗压和抗水平试验中,承台效应明显,荷载-位移曲线为“缓变型”;抗拔试验中,曲线为“陡变型”。②联合荷载下,施加水平荷载会削弱桩基竖向承载能力,水平荷载比例较大时,桩身抵抗力矩和桩侧极限摩阻力增大,荷载-上拔位移曲线突变点消失;在竖向荷载的影响下,存在临界荷载比n,下压-水平联合荷载中n 1=3.9,上拔-水平联合荷载中n 2=0.76,荷载比>n时,桩基水平承载力被削弱,<n时,桩基水平承载力提高。③联合荷载下,水平承载力与荷载比的倒数呈四次函数关系,竖向承载力与荷载比的倒数呈二次函数关系;联合荷载下的屈服包络线与单向极限荷载垂线所围空间分为“破坏区”与“安全区”,有别于单向加载的桩基承载特征,且桩基存在一个最优解,使各方向承载力均能得到充分发挥。

软土区堆载对桥梁桩基偏位影响及纠偏措施

软土区过大堆载将造成邻近桥梁桩基产生明显偏位,对桥梁安全服役极为不利。结合某堆载致软土区桥墩偏移工程案例,考虑软土侧向变形时效性特征,开发软土固结-蠕变材料模型子程序,建立堆载-桩基-桥墩有限元模型,研究堆载作用下软土区桥墩-承台-桩基结构的时效性偏移特性,揭示桥墩-承台-桩基结构横向偏移机理,并针对现场条件提出有效合理纠偏措施。结果表明:随着堆载时间的延长,桩身响应沿深度分布发生显著变化,且堆载引发的软土时效性横向变形致使作用于桩侧的横向附加压力逐渐增大,但其沿深度的分布范围基本不变,并且主要分布在软弱土层深度范围内;基于桩身截面承载极限弯矩的评估,所研究桥墩各桩基仍处于安全状态,但应注意承台与桩基连接处以及软弱层与硬土层界面处的弯矩;提出的卸载+高压旋喷桩加固纠偏措施可以达到预期纠偏效果。

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明:输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。

桩基对平原地区泵闸底板温度应力的影响机理研究

平原软基上大型混凝土结构普遍采取桩基基础,其施工期开裂机理与桩基约束和自身约束有关.以HTG泵站底板为例,线单元模拟实体桩基,建立了基于内置桩单元和温度场等效算法的施工期温度应力分析方法;考虑线弹性和非线性地基模型,对内置单元桩基与实体单元桩基两种方法进行了对比,证明内置桩单元方法的合理性;开展了不同地基材料及桩基特性参数(如直径、间距、长度等)的敏感性分析,揭示桩基对泵闸底板温度应力的影响机理.研究结果表明:采用线单元桩基能够较好地模拟桩基对混凝土底板温度应力的作用,且较实体桩基在建模、计算上更为简便;参数敏感性分析表明,地基变形模量、桩长及桩间距对底板温度应力影响较为显著,桩直径影响较小.

第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——桩基础的发展现状综述

桩基础仍是研究的热点和发展最快的基础型式。根据国内外近年来桩基础研究取得的相应成果,重点介绍了①桩基础设计新方法;②桩基的新类型;③桩基施工新技术;并提出了未来桩基发展的新趋势。

高铁桥梁补桩后桩基沉降数值模拟

以某既有线铁路桥梁桩基补桩工程为研究对象,介绍了地基的地层情况,采用有限元软件分析了帮宽补桩自重工况和活载工况下桩基及承台的沉降。结果表明:①在帮宽补桩自重工况下老桩最大沉降为1.4 mm,新桩沉降分别为1.8 mm和1.9 mm,相邻的新老桩基最大沉降差0.5 mm,满足规范限值要求;旧承台边缘位置沉降0.15 mm,帮宽承台边缘沉降2 mm,桥墩所在位置沉降1.35 mm;新老承台接缝面最大主拉应力为0.334 MPa,满足规范中混凝土抗拉限值要求。②在列车活载作用下:在荷载达到8000 kN时,桩基沉降最大值为3.07 mm,最小值2.77 mm,在桩基沉降最大值达到2 mm时,荷载为6405 kN。

既有桩基-结构安全可靠度分析

为研究既有建筑桩基失效前后低水位抗压工况和高水位抗浮工况对桩基和主体结构力学形态的影响,验证工程项目的安全性,以国内某城市中一广场营销中心桩基-结构工程作为研究对象,考虑部分桩基失效和不同工况,通过有限元数值模拟对桩基-结构力学形态进行分析,得到桩基失效前后不同工况对桩基和主体结构受力情况和安全性的影响规律,同时结合桩基检测合格率的概率分布进行可靠度分析。结果表明,该项目桩基质量可靠,满足要求。

桩基失效对桩基-结构影响的数值模拟研究

为研究桩基失效对桩基-结构的影响,以某既有桩基-结构工程为例,基于地层结构法建立三维数值模型,分析不同工况下桩基失效引起的桩基和主体结构应力变形情况。根据应力、变形分布特点分析并总结规律,对桩的承载力、底板抗裂、结构安全性进行分析评估,为评估项目安全可靠度提供数值参考。研究表明,该工程两根受力最大的桩基发生失效不会影响桩基-结构的安全。

寒区冻土桩基承载特性研究现状与展望

冻土地区季节性的温度变化、大气升温以及人类工程活动加剧,常引起桩基冻胀融沉、倾斜、混凝土开裂等灾害,造成桩基的承载力降低,给寒区冻土桩基带来新的更大挑战。通过回顾国内外相关文献,对冻土桩基的承载性能目前的研究现状进行了总结。从特殊的冻土性质出发,描述了冻土桩基体系主要的受力形式及其作用特征;从桩–冻土界面力学特性试验及荷载传递机制两个方面,阐述了冻土区桩–土界面力学特性变化机制;从试验研究、理论分析以及数值模拟三个方面,阐明了冻土桩基承载性能变化规律及分析、预测方法;归纳了冻土区桩–土体系温度、水分、应力应变等方面的监测技术。对寒区冻土桩基承载特性未来的研究提出了展望。

超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析

为提高超高层建筑的安全性,提出一种超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析方法。建立函数关系式,分别计算柔性桩和刚性桩的极限承载力,分析桩侧摩擦力、桩端阻力以及桩长变化参数对承载力的影响;考虑超高层建筑安全系数和土层性质,利用恒载、活载指标评估复合桩基的荷载效应,建立随机变量计算模型获得不同可靠度指标的标准差,在融合各参数指标下完成对复合桩基承载力可靠度的最终计算。经仿真证明,所提计算方法得到的计算值与实际测量值非常接近,说明该方法的分析结果准确度较高,具有一定的应用价值。

组合式密排桩基防波堤透浪特性研究

针对新型组合式密排桩基防波堤的透浪特性问题,基于现有密排桩基防波堤研究成果,通过物理模型试验,开展此新型结构透浪特性的多因素分析研究,并在试验结果的基础上,拟合出组合式密排桩基防波堤透浪系数的计算公式。结果表明,增设桩间肋板和桩后插板等组合式措施对减少透浪系数均有影响,其中增设桩间肋板对于相对桩间距小的密排桩基结构效果甚为明显。