基于三维离散-连续耦合方法的分层介质中桩端刺入数值模拟

使用离散-连续耦合的方法模拟分层介质中桩端的刺入过程,即在桩端刺入影响较大的区域采用离散元模拟,在离桩较远的区域采用连续单元模拟,开发FLAC3D和PFC3D的结合模块,通过交界处离散颗粒与连续单元的相互接触位移作用实现耦合。通过与有关的数值模拟和离心机试验比较可知,离散-连续耦合方法能高效且合理地模拟分层介质中桩端的刺入过程。研究表明分层介质中桩端刺入存在桩端阻力极限值,上覆软弱层对极限桩端阻的大小的影响效果不明显,但上覆软弱层的存在使得分层介质中桩端阻力达到极限值所需刺入深度远小于纯砂中。综合分析桩端土体宏细观参数的变化规律可得:(1)与桩端接触的土体被逐渐压密,与桩端连成整体,颗粒基本不旋转,以竖向位移为主;(2)与桩侧接触的土体颗粒,沿刺入方向发生滑动,颗粒基本不旋转,以竖向位移为主;(3)稍远区域的颗粒受剪胀作用影响剧烈旋转,以斜向下挤扩运动为主。

不同刺入深度下桩端受力模型试验及数值模拟

通过自行设计的可视化模型试验,采用高清相机、显微数码及图像分析等技术,对纯砂中桩端埋入持力层不同深度的桩端刺入试验进行宏、细观研究.对随桩端刺入深度不同而产生相应的桩端刺入的受力、砂土的位移场和应变场及其细观机理进行分析研究.通过开发三维非圆颗粒,重点对纯砂中桩端刺入的室内试验进行PFC软件三轴数值模拟,将土体细观参数变化与宏观力学响应相联系,揭示桩刺入过程中桩端砂土的宏、细观演化机理.指出端阻力的发挥在细观上主要表现为桩端附近颗粒接触力的变化:桩端下部颗粒的压密范围、桩脚附近土体孔隙率和接触数变化趋势是端阻随埋深而变化的主要因素;达到极限端阻后,承载力的略微增加在细观上主要表现为持力层中桩侧颗粒孔隙率减小、接触力增大.

复合地基垫层刺入量模型试验与计算方法研究

为了研究复合地基垫层刺入量有关因素,通过可视化模型箱对不同垫层厚度、密实度、桩径以及桩帽的刚性桩复合地基进行室内模型试验。利用数字图像无标点量测技术,对在加载过程中垫层土体颗粒的位移场进行观测与分析,研究了复合地基垫层的位移场与变形模式,得到了垫层的刺入量、变形范围以及滑动面位置与形状。根据球孔扩张理论推导出垫层刺入量的求解公式,并与模型试验数据进行了对比分析,验证了理论方法的合理性,且理论计算结果与试验数据吻合较好。垫层刺入量的研究对复合地基垫层厚度、桩径等设计具有一定参考价值,垫层刺入量可协调桩土的荷载分担,使桩土共同承担上部结构荷载,为复合地基沉降研究提供了理论依据和数据支持。

分层介质中桩端刺入的室内模型试验及颗粒流数值模拟

利用自行设计的可视化模型试验装置,进行分层介质中桩端刺入的宏细观试验,研究上覆软弱夹层对桩端刺入过程中桩端砂土变形的影响。试验表明,分层介质中桩端刺入存在端阻临界埋深,侧阻渐变趋势不同使得分层介质中达到极限端阻所需刺入深度小于纯砂介质。分层介质在细观上表现出桩端颗粒定向性的不同的演化规律。利用开发的三维非圆颗粒模块,对分层介质中桩端刺入的室内试验进行颗粒流数值模拟,数值模拟结果与室内试验具有良好的一致性。研究成果为进一步揭示桩刺入过程中桩端砂土的宏细观演化机制打下基础。

考虑桩顶刺入变形的刚性桩复合地基桩土应力比计算

对荷载作用下刚性桩复合地基的变形特性进行了分析。在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,基于荷载传递法,引入"等沉面"概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,等沉面上、下桩侧负、正摩阻力均沿桩长均匀分布,导得了刚性桩复合地基桩土应力比计算新公式,该公式综合考虑了桩侧正、负摩阻力,桩体上、下刺入变形以及桩径,桩长和土层性质等影响因素。最后应用所得公式对一个群桩复合地基试验的桩土应力比进行了计算,结果表明,当桩侧摩阻力充分发挥时,计算结果和试验结果较为接近。

微针刺入皮肤过程数值模拟

微针作为一种全新的经皮给药技术,由于无痛性、微创,引起越来越多的关注。研究微针刺入皮肤的力学机理不仅有助于设计最优的微针材料和形貌,也有利于更好发挥微针在药物输送中的作用。利用数值模拟方法,基于大型通用有限元软件Abaqus,考虑不同皮肤层的力学性能及材料的失效和破坏,对微针刺入皮肤过程进行数值仿真,形象地揭示了微针刺入皮肤过程中微针与皮肤的相互作用机理。讨论了刺入过程中皮肤的变形和破坏及微针受力随刺入位移的变化关系,得到了微针刺破皮肤时的刺入力大小,并详细分析了微针形状参数(尖端端面面积、针壁角、壁厚等)对刺入力的影响。通过分析发现微针尖端端面面积以及微针壁角是微针刺入多层结构皮肤的主要控制参数,而微针壁厚对刺入力的影响较小。另外,对比实验结果发现数值模拟结果同实验观察基本吻合。研究结果可能为微针给药系统及微针的优化设计提供了一定的帮助。

复合地基桩体对垫层的刺入量研究

作为研究复合地基荷载传递规律和沉降的一个重要组成部分,桩体刺入变形量的分析与研究将进一步完善复合地基沉降理论,但目前对于桩体刺入量的研究并不多。对现有桩体向垫层刺入量计算方法进行了分析,指出不足之处,提出了更为合理的刺入量计算方法。通过与现有计算方法的比较,表明了方法的合理性。与模型试验结果进行了比较,证明了其方法的适用性。

考虑桩端刺入沉降的桩土自平衡式复合地基设计

复合地基的本质是增强体与地基土通过变形协调共同承担上覆荷载。褥垫层的设置起到了协调桩土变形的作用,但褥垫层工作性状及变形特性尚不明确,其厚度设计仍然参考规范依靠经验判断,往往不能充分发挥地基土的承载作用。目前复合地基设计通常采用褥垫层调节桩土变形,而忽略了桩端刺入沉降协调桩土变形来发挥地基土的承载作用,为了利用桩端刺入沉降协调桩土变形,充分发挥桩间土承载的作用,减薄褥垫层或不设褥垫层并减小设计桩长,以期降低地基处理费用,实现桩土共同承担荷载的目的,建立了通过控制桩端刺入沉降协调桩土变形的自平衡式复合地基设计方法。通过与褥垫层方法对比以及工程实例计算,结果表明,该方法可更好地发挥桩土承载作用,为复合地基优化设计提供参考。

不同桩长对无持力层刺入工况下刚性网格-桩加固路基的影响

根据刚性桩复合地基和桩承式路堤在有持力层刺入工况下的薄弱部位,分析刚性网格–桩复合地基中张拉网、刚性网格和附加桩对薄弱处的加固作用,研究有、无持力层刺入2种工况下刚性网格–桩复合地基受力和变形在不同桩长影响下的变化特征,对刚性网格–桩复合地基是否适用于无持力层工况进行可行性探讨。研究结果表明:在无持力层刺入工况下,刚性网格–桩复合地基大部分边桩弯矩和剪力较大,当桩长缩小,其分布区域向路堤中心方向扩散;当桩长增加,大部分桩桩体荷载比增大,边桩弯矩及剪力、路堤沉降和路堤外侧竖向变形减小;可通过增加桩长,利用PTC管桩放宽中桩截面,减小附加桩桩径,使刚性网格–桩复合地基实现优化并适用于无持力层刺入工况。

产生刺入的复合地基摩阻力计算方法

根据分析复合地基桩土荷载传递机理,指出了目前摩阻力计算公式的不足。以桩土极限相对位移为界限,将桩分为2部分:接触面塑性段和接触面弹性段,对2部分的摩阻力分别采用2种不同的方法计算。采用有效应力法计算塑性滑动段摩阻力,并考虑了侧向土压力变化的影响;在接触面弹性段,假定摩阻力与桩土相对位移为线弹性关系,利用荷载传递法进行计算。由此推导出了摩阻力的计算公式,并可计算得到中性点深度和桩顶、桩端处的桩土应力比。实例表明,该计算方法与现场实测结果吻合较好。

复合地基桩体向垫层刺入量模型试验研究

桩体刺入垫层量的分析研究是复合地基沉降和荷载传递规律的一个重要组成部分,它将进一步完善复合地基沉降理论。然而目前对于桩体刺入量的研究不多。为了解具有垫层复合地基的作用机理、掌握桩土的荷载分担及桩体刺入垫层的规律,进行了不同工况的复合地基模型试验,得到了一系列有益的结论。试验结果对复合地基沉降研究提供了理论依据和数据支持,对其设计起到一定的指导作用。

上覆压力存在条件下防渗墙刺入土体变形的模型试验研究

采用在三轴压力室上改造的物理模型实验室,针对防渗墙墙端与土相互作用的特点,进行了不同上覆压力存在条件下模型墙与土的刺入物理模型试验研究。研究结果表明:不同上覆压力下,墙端阻力随刺入变形呈现较大的差别;相同刺入量情况下,墙端阻力随上覆压力的增大而增加;在一定的上覆压力下,墙端阻力随刺入变形的增加而增大,但存在一个极限值;墙端阻力对墙周围土体影响范围较小,墙端阻力及刺入变形增加土体竖向变形,墙端土体主要表现为竖向压缩变形,墙端平面以上的土体有斜向下运动的趋势。在此基础上提出了描述墙端阻力-刺入变形曲线的数学表达式。

刚性桩复合地基桩端向下卧层刺入量计算方法

刚性桩复合地基桩端向下卧层刺入量的计算,是研究荷载传递规律和沉降的重要组成部分,能够完善复合地基沉降理论。为了研究桩体向下卧层的刺入变形,对下卧层等效单元体进行了受力分析,提出了关于桩端刺入量的计算方法,并对影响因素进行了分析。分析结果表明:刺入量随桩端桩土应力比和下卧层厚度的增大而增大,随下卧层压缩模量、内摩擦角和置换率的增大而减小。最后通过与试桩试验的实测结果进行比较,证明了本文计算方法的适用性。

复合地基桩体向下卧层刺入量模型试验研究

为了解具有软弱下卧层复合地基的作用机理,掌握桩端处桩土的荷载分担及桩体刺入下卧层的规律,做了不同工况下的复合地基模型试验。试验结果对复合地基沉降理论研究提供了依据及数据支持,对其设计有一定指导作用。

砂土中桩的刺入变形与端阻力发挥的初步研究

对桩端周围土体的性状进行了分析,引入考虑桩端土体压缩特性双曲线函数,将桩端阻力的发挥同桩的刺入变形联系起来。采用考虑桩端土体可压缩特性的双曲线函数,对上海地区砂性端承土及现场试桩中端阻力与刺入变形关系进行了分析,结果表明模式是可行的。但在许多方面仍有不确定性,有待深入的研究。

食管异物刺入左肺动脉1例

患者，女，66岁，因误吞鱼骨12h于2013年4月26日到我院门诊诊治。

经筋多针傍入浅刺治疗腰背肌筋膜炎60例临床研究

目的:研究对比经筋多针傍入浅刺治疗腰背肌筋膜炎的临床疗效。方法:将120例患者按就诊顺序随机分为经筋多针傍入浅刺治疗组和传统经穴电针治疗对照组各60例。治疗组取腰背部痛性筋结点,予经筋多针傍入浅刺治疗;对照组穴取痛点阿是穴、华佗夹脊等,予传统毫针直刺电针治疗。两组治疗2个疗程后比较疗效。结果:多筋多针傍入浅刺组总有效率为91.7%,传统电针组总有效率为78.3%,两组疗效比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论:经筋多针傍入浅刺治疗腰背肌筋膜炎具有良好的治疗效果,值得临床推广应用。

钢筋自会阴部纵向刺入椎管致截瘫1例

脊柱脊髓的开放性损伤主要见于战时的火器伤,平时比较少见。我院收治1例钢筋自会阴部纵向刺入椎管致脊髓圆锥及马尾神经完全性损伤患者,报道如下。 患者男性,31岁,建筑工人。自约2m高的斜坡滑下,被一螺纹钢筋刺入体内,双下肢感觉、运动消失1h,于2010年12月17日11Am入院。