Experiments of Multi-element Composite Foundation with Steel Pipe Pile and Gravel Pile

A set of serf-developed apparatus for foundation physical model were utilized to conduct model tests of the multi-element composite foundation with a steel pipe pile and several gravel piles. Some load-bearing characteristics of the multi-element Composite foundation, including the curves of foundation settlement, stresses of piles, pile-soil stress ratio, and load-sharing ratio of piles and soil, were obtained to study its working performances in silty sand soil. The experimental results revealed that the multi-element composite foundation with steel pipe pile and gravel pile contributed more than the gravel pile composite foundation in improving the bearing capacity of the silty fine sand.

基于工业基础类标准的钢结构BIM全数据交互技术

研究了适用于各类钢结构的基于工业基础类标准(IFC)的全数据交互技术,可以导出钢结构模型完整的几何信息与附加属性,使通用建筑BIM软件能够进行模型信息读取并编辑其中的参数化构件;可以将模型全信息导入钢结构主流详图设计软件Tekla进行解析并重生成结构模型,实现模型二次编辑与施工出图。经工程实例验证,该成果应用于钢结构建筑信息模型(BIM)数据交互时信息传递完整、模型转换质量高,避免了钢结构不同设计阶段的重复建模,极大提升了设计效率。

湖中基坑-双排钢管桩围堰受力变形分析

为便于施工,位于水域中的基坑工程通常需要施作围堰来保证施工场地干燥,但目前对围堰变形的研究尚不完善。以南昌艾溪湖隧道工程为研究背景,利用Midas GTS NX有限元软件,研究围堰宽度、拉杆位置对双排钢管桩围堰变形规律的影响,并通过将模拟计算结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性。研究结果表明:围堰宽度有一个合适的范围,过小过大均会造成围堰变形过大。在本工程中,围堰合理宽度范围为3.5~4.5 m,围堰宽度的改变对围堰内基坑开挖变形影响较小;综合两侧钢管桩变形来看,拉杆设置在围堰顶部0.8 m处时两侧钢管桩变形较小。

大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明:软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。

基于有限元模型的地连墙钢支撑预加轴力研究

针对深圳地铁某深基坑项目,采用Adina有限元软件进行三维建模,根据土层参数和地质勘探报告中的数据,将不同的土层属性分配给模型中的各个区域,根据施工进度对深基坑地连墙的钢支撑施加不同的预压轴力进行分析。当钢支撑预加轴力为0时,墙体水平变形量最大可达8mm。当施加100%的钢支撑预加轴力后,墙体水平变形量最小。预加轴力达到51%的钢支撑预加轴力后,桥墩的位移被控制在允许范围内。结果表明,适当增加预加轴力可以有效地控制结构位移,保证深基坑的稳定性。

钢板桩振动贯入诱发场地动力响应分析

钢板桩是基坑开挖围护结构的主要形式之一,其振动贯入土体过程中可能诱发周围场地动力扰动,从而引发一系列工程环境问题。采用有限元模拟探究了黏土场地拉森钢板桩振动打入施工对周围环境的影响规律。首先,采用南水静力模型和哈丁动力模型分别描述场地土的静、动力学特性,并将其植入数值模拟软件;其次,开展了钢板桩振动贯入过程数值模拟,研究了激振频率与工程环境扰动的相关性。结果表明,钢板桩凸侧的土体振动速度一般大于凹侧土体,桩体贯入对径向、竖向扰动比切向大;钢板桩周围土体振动速度随距离增大而呈指数式衰减,随激振频率提高而降低;与振源距离越小处的土体其振动速度受频率的影响越大。

花管土钉抗拔力学模型研究

花管土钉已被广泛应用于基坑工程中,但其抗拔承载机理尚不明确。根据花管土钉的支护原理,分析其三种破坏形式,提出花管土钉的四个受力阶段;基于库仑土压力理论,将滑动土体上方看作均布荷载,推导出花管土钉极限抗拔承载力的计算公式;结合兰州某基坑实例,将《建筑基坑支护技术规程》中的花管土钉极限抗拔承载力计算方法与本文计算方法进行拉拔试验,并对结果进行对比分析。研究表明:花管土钉的破坏模式主要为花管杆体被拉断、出浆锚固体被剪断及出浆锚固体前端土体变形过大;花管土钉的四个受力阶段包括静止阶段、塑性区产生阶段、塑性区扩张阶段和破坏阶段;在花管土钉极限抗拔承载力的组成中,出浆锚固体提供的抗拔力所占比重随花管埋深的增大而显著增大,是花管土钉极限抗拔承载力的重要组成部分。

锁扣钢管桩在基坑围护结构中的变形特性

锁扣钢管桩具有施工效率高、可回收重复利用等优点,逐渐被用于基坑围护结构中。为探明锁扣钢管桩在基坑支护中的受力和变形特点,开展锁扣钢管桩围护基坑开挖相似模型试验和数值模拟。通过对基坑地表沉降以及桩身位移进行监测,发现基坑地表沉降曲线随着开挖深度的变化,呈略微凸起的三角形曲线形式,随着基坑开挖深度的增加,沉降量逐渐增大,地表沉降曲线变为下凹的“勺形”变化。随着开挖深度进一步的增加,围护桩水平位移逐渐增大,上部变形在架设支撑后受到限制,后续开挖引起的桩体最大水平位移点随之下移,围护桩变形逐渐变为弓形。锁扣钢管桩在基坑围护中可以起到很好的限制土体水平位移的作用,为锁扣钢管桩在未来基坑支护中的应用起到了一定的参考作用。

钢管插入式基础锚固机理与承载性能研究

为研究新型钢管插入式基础的锚固机理与承载性能,通过钢管与混凝土的粘结锚固性能试验,基于粘聚带界面接触本构和混凝土损伤塑性模型,采用非线性有限元方法,探讨了锚板的数量、位置和间距对基础损伤破坏模式和承载性能的影响。首先通过有限元结果与试验结果对比,验证了模型和方法的有效性与准确性;然后利用实际工程的等比例模型,对钢管插入式基础的荷载-位移曲线、损伤因子分布及锚板的应力分布系统地分析。结果表明:基础抗拔承载力与锚板的数量及位置有关,双锚板承载能力大于单锚板;单锚板最佳位置为距离钢管顶部1m处,双锚板抗拔承载力随锚板间距增加先增大后减小,双锚板间的最佳间距为0.8m;从损伤的发展和裂缝控制的角度,可以设置“小而多”的锚板。

On composite foundation with different vertical reinforcing elements under vertical loading:a physical model testing study

A physical model facility was designed,built,and setup for conducting model tests on a composite foundation in a soil ground.The model tests were carried out on a composite foundation with different combinations of vertical reinforcement elements in the same soil ground.Via the analysis of the collected data the characteristics of the composite foundation with different reinforcing elements were obtained,including the characteristics of load-settlement curves,column stresses,stresses of the inter-column soil,pile-soil stress ratio,and load-sharing ratios of columns and soil.Results from the model tests reveal the mechanism of a composite foundation with different reinforcing elements quantitatively.It is concluded that both a composite foundation with a combination of steel pipe pile and sand column and that with a combination of concrete pile and lime column have a higher bearing capacity than the composite foundation with only sand columns with the same conditions of soil ground and loading.A composite foundation with lime column and sand column embodies no much better performance than that with sand columns only.

桥梁深水基础大直径双壁钢围堰施工安全风险评价

为准确评价桥梁深水基础大直径双壁钢围堰施工安全风险,针对其评价中模糊性、随机性、不确定性等特点,构建基于最优云熵改进云模型与改进证据理论的风险评价模型。依据研究文献与标准规范,从人、物、管理、环境、技术维度建立风险评价指标体系;基于博弈论思想,运用改进群组G1法与改进CRITIC法确定指标权重;借助最优云熵改进云模型构建基本概率分配函数,引入冲突系数、Jousselme距离、Pignistic概率距离与Tanimoto测度衡量证据冲突程度并修正证据源,再采用改进证据理论融合专家基本概率分配,且依据非对称贴近度原则确定风险等级。上述模型应用于丰都长江二桥2#、3#主墩施工,其评价结果与工程实际相符,验证了该模型在双壁钢围堰施工安全风险评价中的有效性。

多次温度循环对能量桩桩顶位移影响分析

能量桩是一种在承载上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术。但目前对于能量桩在冷、热循环过程中尤其多次冷、热循环情况下的热力学效应研究较少。基于模型试验方法,针对预埋钢管单U型新型能量桩,开展工作荷载作用下多次冷、热循环时的传热特性和承载特性,尤其是桩顶位移变化规律的研究;并开展无荷载作用下单次冷、热循环试验进行分析。试验结果表明,冷、热循环引起的桩体热应变,在加热时桩体内部产生压应力,而在制冷时桩体内部产生拉应力,同时温度引起桩侧不同部位分别产生正摩阻力和负摩阻力。相较于工作荷载,无荷载作用下加热会使桩体位移上升约41%,而一次加热与制冷循环作用后,无荷载作用下桩顶残余位移约为工作荷载作用下的10%。多次冷、热温度循环会导致桩体沉降不断积累。

基坑工程对邻近地铁隧道影响的分析与对策

上海市闸北区大宁商业中心基坑东侧围护体距离已运行地铁隧道的最小净距仅为5.45 m。本文主要介绍了该工程中为控制隧道变形采取的设计技术措施:盆式开挖配合钢管斜坡撑代替大面积支撑、地铁侧坑内被动区采用水泥土搅拌桩加固和遵循时空效应原理的设计开挖工况等。同时针对本工程设计以变形控制为主的特点,采用了三维连续介质有限元法分析了开挖所引起的环境效应,其中土体采用修正剑桥模型模拟。同时采取了不同计算方案对比分析了采用抽条开挖的有效性,为设计和施工提供了有益的参考。

钢管桩与砂桩多元复合地基室内模型试验

通过自行研发的试验装置,对钢管桩与砂桩多元复合地基进行一系列室内模型试验,得到其工作性状:钢管桩与砂桩多元复合地基的荷载沉降曲线特征,钢管桩、砂桩和土的应力特点,桩土应力比特点,各种桩和土的荷载分担比曲线特征.研究表明:本室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状,但从定性上分析钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状是可行的.从试验结果可见:当处理粉细砂类土时,钢管桩与砂桩多元复合地基明显优于砂桩复合地基.

土-筏基钢框架结构动力相互作用试验研究

为了解土-结构动力相互作用,分别在土槽和刚性地基上进行大比例筏板基础-钢框架顶层低频激振,通过改变上部结构刚度而进行了4个工况的试验对比,对采集的信号进行频谱分析和时域分析,得到不同工况下刚框架频率和动力反应,发现土体对结构频率与动力反应的关系呈现出一定的规律,这种规律主要是由上部结构的刚度变化引起的.土槽中的结构比刚性地基结构自振频率有所折减,随着上部结构刚度的增加土槽中的结构自振频率折减增多,试验最大值可达21.63%.结构各层柱的最大剪力、各楼层加速度峰值及位移峰值有明显的变化规律,加速度折减可达30%以上.

钢桥塔塔-基连接的有限元分析

通过对典型的钢桥塔塔-基连接构造形式进行数值分析与简化分析,得到了埋入式连接和螺栓锚固式连接的受力特性,并对埋入式连接和螺栓锚固式连接的力学性能进行了比较和分析。结果表明:埋入式连接整体刚度大,竖向抗压承载力高,但当有弯矩作用时,混凝土基础中可能产生拉应力;在钢桥塔水平向荷载作用下,螺栓锚固式连接有较强的抗弯、抗拔能力,但极限抗压承载力相对较小。

基于操作的钢结构节点参数化建模系统研发

为改变当前主流的基于约束的参数化建模方式复杂、建模效率低下、用户很难掌握的情况,从操作记录出发设计了一套基于操作的钢结构参数化节点制作系统,讨论了基于操作的参数化建模与基于约束的参数化建模在建模方式、系统开发、底层逻辑等方面的区别,介绍了操作实现的原理,研究了参数化节点中逻辑信息的写入,实现了利用工业基础类文件来储存参数化信息的方式.基于操作的参数化建模与非参数化建模在建模方式上基本一致,与基于约束的参数化建模相比提升了参数化建模效率、实现了参数化信息的共享、减少了相似节点的重复制作工作量.最后用实例验证了基于操作的参数化建模方式的优点.

福建大剧院结构设计

根据大剧院的空旷、结构复杂的特点,对结构体系的选择、计算模型进行选取,并给出了该工程采用SATWE和ETABS两种程序计算结果的比较。

低温变形Nb微合金钢铁素体相变的数学模型

以热力学和动力学理论为基础,研究了 Nb 微合金钢热变形过程中铁素体相的形核及长大过程,在形核速率计算中引入变形储能、晶界凸阶及微合金元素的作用,建立了低温变形诱导铁素体相变的动力学模型,分析了热变形参数和化学成分对相变分数和晶粒尺寸的影响．变形温度的降低和变形程度的增加,促进了α相变过程,相变体积分数增加,晶粒得到细化．C 与 Mn 含量增加的效果则相反．模型应用于热轧带钢生产过程的模拟,计算结果和实测结果吻合良好．

型钢后浇带结构模型试验及数值分析

采用结构模型试验与数值模拟分析的方法,对逆作基坑中所采用的型钢后浇带结构在荷载作用下的受力及变形特性进行了分析研究。通过缩尺比例模型试验,研究了型钢后浇带结构试件在集中荷载作用下的挠度变形、应力-应变规律及构件的破坏过程,得到了型钢后浇带结构的极限承载力。对模型试验与数值分析结果进行了对比,验证了数值分析方法的合理性。试验结果表明,型钢后浇带模型试件出现肉眼可见细微裂缝的分级荷载约为设计承载力的60%~90%;裂缝迅速扩展、结构发生破坏的分级荷载最高达到设计承载力的110%;型钢后浇带模型试件出现裂缝及发生破坏的截面均为主梁跨中截面,结构属于钢筋拉屈而产生的破坏;结构发生破坏时,后浇带两侧锚固段的混凝土及型钢结构处于弹性工作状态,并且H型钢锚固段与混凝土之间黏结性能良好,未出现混凝土开裂、型钢拔出等损坏。在基坑逆作施工阶段,型钢后浇带结构能够满足梁板结构的水平传力及竖向变形控制要求。