抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明:抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6~10作为群桩距径比的推荐范围。

武汉协和医院质子医学中心结构设计及关键问题

武汉协和医院质子医学中心的建设对结构专业设计提出了特殊要求。详细介绍了项目概况、设计条件,阐述了基础与地下室以及上部结构的设计要点,包括桩基选型、结构分缝、结构方案、大跨等特殊部位处理方法等。针对质子区结构设计,重点论述了沉降控制、振动控制、辐射防护、吊装孔设计等关键问题。设计时通过合理设置结构缝、优化桩基础设计、采用大厚度墙板和重密度混凝土、设计特殊预制梁等措施,较好地解决了上述问题;并运用环境调研、数值模拟、现场实测等方法,取得了良好的效果;结构设计能够满足质子医院的建筑功能需求和特殊工艺要求。

利用旋转双目立体相机的桩体倾斜度测量方法

桩体倾斜度监测在沉桩作业中至关重要,现有方法普遍存在安置过程复杂、工作耗时长等典型问题。针对以上问题,以双目立体设备研制为基础,提出了一种基于双目立体视觉的桩体倾斜度测量方法。首先,该方法通过旋转码盘与相机的高精度标定实现利用码盘旋转角度读数来高效计算相机在任意旋转角度的位姿信息。其次,在双目影像同步采集以及高频倾斜角度测量条件下,设计了一种新的利用提取桩体边线几何的方法来拟合桩体中心轴线方向向量,从而快速计算柱体的倾斜度。实验结果表明,该方法可准确计算相机相对位姿以及柱体倾斜度,倾斜度测量精度可达到优于0.1°,且单次自动测量效率优于10 s,相较于常用的全站仪测量方法,其效率可提高6倍以上,能够满足连续高效且高精度的桩体倾斜度测量需求。

型钢斜前撑在基坑加固工程中的应用

某一层地下室基坑,原支护形式为悬臂灌注桩,在支护结构施工完成后,由于外部条件变化,保护要求和基坑安全等级提高。为解决后续施工中的变形控制问题,采用了型钢斜前撑对原支护进行加固,即在斜向高压旋喷桩中插入H型钢,端部进入持力层,顶部通过外包混凝土牛腿与冠梁形成受力整体,并采用弧形钢板对中支架,以确保型钢斜前撑的可靠性,从而实现基坑安全与稳定。监测结果表明,型钢斜前撑施工效果显著,各项监测指标均满足规范和权属单位要求,且其施工过程便捷,均采用传统工艺,便于操作,可为类似工程提供参考。

数据中心桩基承载力自平衡法检测实践应用

本文以某大型数据中心项目为例,结合工程建设实际情况介绍了自平衡法静载荷桩基承载力检测在数据中心项目高承载力的大直径灌注桩静载荷实验中的应用,并与行业传统桩基检测的堆载法相比较,分析了其在克服场地条件限制、节省工期和保证安全等诸多方面的优点。

高墩自复位隔震机理

为了探讨桩基础高墩自复位隔震机理,用2个弹簧模拟桥墩的提离摇摆,考虑限位钢筋的影响,基于某铁路高墩桥梁,采用非线性时程分析方法,输入3条强震记录,讨论高墩摇摆反应随提离弹簧刚度、基础宽度及参数λ变化的规律。研究结果表明:提离弹簧刚度越小桥墩的摇摆振动越剧烈、摇摆反应越大,墩顶位移随λ的增大而减小、有明显的线性关系,墩底弯矩随λ的变化相对复杂。通过基础宽度、λ及墩-承台的接触刚度调整均可以实现对桥墩摇摆反应的控制。

富水砂层水平旋喷拱棚力学特性模型试验研究

为探究富水砂层中水平旋喷拱棚受隧道开挖及地下水影响的力学特性,对3组不同桩心距的水平旋喷拱棚,分别开展不同开挖进尺及地下水位工况下的模型试验,分析地表沉降,拱棚的挠度、弯矩、轴力及拱棚-地层接触压力的变化规律。结果表明:1)桩心距较小时,地表沉降、桩体纵向轴力及弯矩、周围地层及桩体自身受力变形受隧道开挖及水位工况影响程度降低,但桩体纵向受压区域增大;2)随着桩间咬合厚度的增加,地层受影响区域沿隧道开挖方向前移,当桩心距小于350 mm时(即桩间咬合厚度继续增大),在水平旋喷拱棚的支护下,地层沿隧道开挖方向受扰动区域将不再变化;3)地下水的存在对拱棚的纵向挠度有较大的影响,在富水砂层中,增加桩间咬合厚度即减小桩心距可有效减小开挖面附近的拱棚挠度。

横向载荷作用下刚性桩变位规律研究

目前对横向受载刚性桩的研究主要集中在其承载力方面,对变化规律研究很少。为此提出了利用刚性桩上两点位移求桩上任意一点位移、桩回转中心位置及转角的方法。通过对粉质黏土中的刚性桩进行模型试验与数值计算发现,回转中心位置随位移和载荷的增大,先是急剧下降,然后变缓,最后基本趋于稳定,而且桩埋置参数与土力学参数对回转中心位置的变化规律影响很小;而桩的转角随位移增大近似线性变化。比较发现,由试验和数值计算得到的回转中心极限位置与由极限地基反力法得到的结果相差不大。

分离式高桩基础承台抗震性能分析

通过分析现有高桩承台体系的缺点入手,引入摇摆抗震技术,提出了分离式承台系统,介绍了该体系的基本特性,并从该体系的主要力学特点出发,采用SAP2000有限元分析软件建立了开放式与限位式两种分离式承台数值模型,在分析该模型的可行性之后,在此基础上建立了简支桥梁模型,分析了几项主要的动力响应,包括墩底弯矩、边桩拔出力、墩顶位移以及承台抬起高度,最后分析了该体系的优势以及未来需要进一步研究的方向。

FLAC3D在分析单桩竖向荷载作用下桩-土相互作用规律中的数值模拟研究

FLAC3D是以拉格朗日差分法为基础的一种数值模拟,近几年已广泛地应用于工程领域。用FLAC3D对桩土材料模拟进行简单的介绍,结合单桩在竖向荷载作用下桩对"昔格达"回填土的影响,利用FLAC3D来模拟单桩竖向荷载下桩土作用的变化规律。数值模拟结果表明FLAC3D对单桩竖向荷载下的桩侧摩阻力、桩体轴力和中心点的分布规律进行模拟时效果良好。

全直桩码头结构温度应力计算方法

当码头平台梁系、面板施工完成结构封合时的气温与使用期气温存在温差,将会引起温度应变,使全直桩产生侧向变形和内力。有限元模拟分析认为桩基对上部结构伸缩的约束作用可以忽略不计,温变后上部结构的形状不变。基于梁板系自由温差假设,首次提出了全直桩码头结构温度内力的基桩+刚性平台空间简化计算模式,并给出了相应的计算方法。实例计算结果表明,简化方法计算精度可以满足结构初步设计分析的需要。基桩宜尽量对称布置,使温差作用下桩顶位移的发散中心靠近平台几何中心,以便减小桩顶内力。还指出,在温差作用下桩顶的内力与桩径的4次方成正比,随着全直桩码头基桩大直径化,对温度内力的分析值得重视。

三心圆隧道拱顶沉降的群桩效应及其防护措施

利用MIDAS/GTS有限元程序分析了深圳地区中软土地层中群桩荷载对三心圆类马蹄形隧道的影响,研究群桩布置以及桩与隧道间距的变化对隧道拱顶位移的影响情况。研究结果表明:隧道拱顶位移随桩与隧道间距以及沿隧道走向和法向桩间距的增加而减小,沿隧道走向桩间距的变化对隧道拱顶位移的影响大于沿隧道法向桩间距的变化。隧道因群桩荷载引起的位移的防护措施有:隧道拱顶位移随受荷桩桩长的增加而减小,且受荷桩桩长与隧道埋深比值应大于1,应避免受荷桩桩端处于隧道所在平面,否则将引起最大的隧道位移;采用设置隔离桩的方法减小隧道拱顶位移时,宜增加隔离桩与隧道间距,当隔离桩桩长与邻近桩桩长之比大于1.2时能起到更好的遮拦效果。

分离式承台摇摆抗震及其有限元模拟

为了提供一种桥梁抗震的可选方案,根据摇摆抗震的基本思想,阐述了自复位分离式承台的构想,将传统桥梁桩基础的承台一分为二,使承台上部能够在地震作用下摇摆,从而在基础部位隔断地震传播途径,达到减隔震的目的。分析了该抗震方法的抗震原理,阐释了该抗震方法可能采用的各种构造工艺与施工方式。传统的摇摆抗震数值模拟技术将摇摆接触面区域视为刚体,不考虑接触面的弹性变形,与实际情况不符,故采用了将摇摆区域(文中为承台)采用三维实体有限元模拟的精细化建模方法,并与传统的建模方法进行对比。分析表明:在现有的桥梁抗震设计技术与施工技术支持下,分离式承台具有工程应用的可能性,在有限元模拟中,将摇摆区域视为刚体的做法会放大结构的位移响应,是一种偏保守的做法。

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。

新建桥运营状态下对邻近高铁桥基础水平变形的影响分析

临近既有高铁桥梁新建与之并行的桥梁,新建大跨度桥桩基础将荷载作用传递至较深的土体中,并引起既有桥桩基础的附加变形。运用ABAQUS有限元法,采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,选取新建桥运营状态下的荷载作用,研究对既有桥桩基础横桥向附加水平变形的影响。研究结果表明:新建桥荷载作用会使桩在横桥向产生转动和局部弯曲并产生附加应力;由于承台的约束作用,群桩在桩顶变形较统一,而在桩底有较大差异;在横桥向变形方面,既有桥前排桩对中后排桩有着明显的遮挡效应;适当增加新旧桥中心距可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响;增加新桥桩长可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响,但应避免出现较大反向变形的情况。利用有限元方法根据具体工程要求,可以对工程选址提供指导意见。

电力管廊顶管施工杆塔中心桩位移自动化计算方法

在不同的杆塔结构中,同一种算法的位移值存在较大差距,为提高位移计算精度,在不同的杆塔中心桩偏移条件下设计电力管廊顶管施工杆塔中心桩位移自动化计算方法。基于连通域提取杆塔点云坐标,论述KD树分割原理,计算其时间复杂度,在不同的阈值中确定点云坐标,得到归一化的点云数据;计算不同条件下位移值,将等长横担杆塔的中心桩与长短横担杆塔中心桩作为主要的杆塔结构,创新性地分别计算其中相挂点位于中心点处以及中相挂点偏移情况下的位移值,设计中心桩位移自动检测与计算算法,对应点云数据,获得中心桩位移。实验结果表明,该计算方法所得到的位移值与实际测量值最接近,位移计算精度更高。为保证电力管廊顶管施工杆塔的稳定性,提供了理论与实际参考价值。

适应性生成——常德柳叶湖管理委员会行政中心

柳叶湖管理委员会行政中心毗邻柳叶湖度假区,具有重要的城市节点的功能。文章探讨大湘西地区传统的风雨桥和吊脚楼等建筑形式在城市建筑中的适应性生成,将场地的场所感、地域类型与行政中心的开放性、公共性结合,用线式空间的组织方式串联内部功能,进行了一次将传统空间形式应用于当代行政办公建筑的实践。

基于FME的点云数据生成公路纵横断面解决方案

为解决传统公路纵横断面测量效率不高、精度较低的问题,提出了一种以LiDAR为外业数据采集手段,利用FME编写解决方案实现内业数据自动处理并完成纵横断面提取的方法,并在实际工程应用中进行了可行性验证。首先介绍了传统测量手段的不足和新技术的优势,再分析了纵横断面测量的相关要求,然后利用FME编写了一套从DWG设计线、桩号和左右宽数据、点云LAS数据中自动提取纵横断面数据的程序,最后分析了该方法在测量效率、精度、流程等方面的优势,为基于点云数据的公路纵横断面测量提供了有益参考。

中心岛法支护结构内力及变形计算的地基反力法

中心岛施工法中预留土台具有减小围护结构内力和变形、节约成本、设置灵活等优点在工程中应用日益广泛,然而预留土台作用下围护结构的计算方法还不成熟。本文基于Winkler弹性地基反力法,根据围护结构沿竖向受力模式的不同,提出了一种新的计算分析模型及控制方程组,推导了围护结构内力及变形计算的数学解析解矩阵表达式,并给出解析解解答方法。最后,编制Matlab计算程序进行围护结构内力及变形计算,并与现场监测数据结果进行对比分析来验证解析方法的可靠性,结果证明该方法能够准确计算中心岛施工法围护结构内力及变形。

温州世贸中心大厦超深大直径钻孔灌注桩施工技术

介绍了超深大直径钻孔灌注桩在温州世贸中心大厦桩基工程中的应用情况,对其施工中出现的主要问题进行了分析和处理,并提出了解决措施。