刚性地下闭合墙基础变位与内力计算方法的研究

一、引 言 地下闭合墙是一种新型的桥粱及其它建筑物的基础。日本在近10余座桥梁上采用了这种基础,经济效果显著。我国有关铁路设计部门正准备引进这种基础的设计和施工技术,但考虑到我国的具体情况和现行的设计规范,需研究出一套适合我国情况的比较实用、简易的设计方法。地下闭合墙是就地挖槽浇灌混凝土,不挖出中间的土壤,施工方法类似钻孔灌注桩和地下连续墙,挖掘量小,对周围地基土扰动也小,基础完成后其墙壁与地基能良好密合,使基础能充分利用与周围地基土的摩擦力来承载,增强了基础与地基共同工作的性能。

地下闭合墙基础的计算方法研究

本文对刚性地下闭合墙基础的计算做了初步研究,建立了基础的力学模型及计算图示,提出了一种在地基处于弹塑性状态下基础变位及内力计算方法。通过对一实桥基础的验证,结果吻合较好。

空间接触单元法分析地下闭合墙基础荷载传递

采用空间接触单元、应用ANSYS软件分析了地下闭合墙基础与土体共同工作的力学特性 ,并对原位基础试验进行了三维仿真的模拟和计算 ,较好地反映地下结构与土体共同受力的特性以及土体的非线性破坏过程 。

差分递推方法分析弹性地下闭合墙基础

本文依据差分理论,给出了地基在弹塑状态下弹性地下闭合墙基础内力与变位的递推计算方法,还进一步讨论了非线性地基反力下的计算。最后由一实桥基础得到验证。

地下闭合墙基础与地基共同工作的空间分析

采用空间接触单元,应用AN SYS软件分析了地下闭合墙基础与土体共同工作的力学特性,并对原位基础试验进行了仿真的模拟和计算,其结果吻合较好.

圆形闭合地下连续墙基础的竖向承载性能研究

使用有限元软件模拟了圆形截面的闭合地下连续墙基础在竖向均布荷载作用下的受力状况,分析和研究了内、外侧摩阻力,端阻力以及承台土反力的形成以及发展过程;进而解释了圆形闭合墙基础在竖向荷载下的承载性能。由模拟分析可知,圆形闭合地下连续墙基础的承载性能中,内、外侧摩阻力和端阻力起主要承载作用,随着荷载的增加,端阻力承载的荷载比例逐渐增大,内外侧摩阻力承载的荷载比例逐渐减少,承台土反力承担的荷载比例从始至终很小,起微弱的承载作用。

矩形闭合地下连续墙桥梁基础竖向承载特性试验研究

针对矩形闭合地下连续墙——一种新型的桥梁基础,进行了闭合墙基础的竖向载荷模型试验,对其荷载传递机理和墙体内、外侧摩阻力以及承台土反力的分布规律与发挥发展过程等作了系统的研究。研究表明:闭合墙基础的竖向承载力由外侧摩阻力、内侧摩阻力、端阻力以及承台土反力四部分组成。外侧摩阻力自上而下发挥,内摩阻力缓于外摩阻力自下而上逐渐发挥,由于承台的"削弱效应",上部墙段的内摩阻力接近于0。承台土反力分布的总体特征是承台角点处最大,边缘处次之,中心区最小。随着荷载的增加,闭合墙侧摩阻力增加趋势变缓,荷载分担比逐步减小,而墙端阻力和承台土反力的增加幅度逐渐变大,墙顶增加的荷载大部分都由墙端阻力和承台土反力分担。

竖向荷载下矩形闭合地下连续墙桥梁基础群墙效应研究

矩形闭合地下连续墙基础(简称闭合墙基础)是一种新型的桥梁基础。通过室内模型试验,对闭合墙基础的群墙效率、沉降比等进行了研究,同时探讨了闭合墙墙间距(即内侧边长)对群墙效应的影响。试验中采用了2组不同截面尺寸的模型墙,其中A组模型墙边长小于B组模型墙,墙厚和墙高均相同。试验研究表明,闭合墙与单片墙在相同沉降下的荷载比一般都大于1,B组闭合墙荷载比和群墙效率均大于A组闭合墙;闭合墙与单片墙在相同墙顶应力下的位移比和沉降比基本都大于1,A组闭合墙位移比大于B组闭合墙。在保持墙厚和墙高不变的情况下,适当增大闭合墙基础的内侧边长可以有效地提高群墙效率和承载性能,从而获得更好的经济效益。

矩形闭合地下连续墙基础负摩阻力模型试验研究

矩形闭合地下连续墙基础(简称闭合墙基础)是一种新型的桥梁基础。通过单片墙与矩形闭合墙的对比性浸水模型试验,对闭合墙基础负摩阻力的作用机理以及浸水后闭合墙基础的竖向承载性状进行了研究。试验研究结果表明:单片墙与闭合墙基础的中性点深度比在0.34～0.64之间,与现场试验实测结果十分接近,且闭合墙基础的中性点位置比单片墙的低。负摩阻力分布曲线大致呈抛物线型,与桩基现场浸水试验结果相似。由于闭合墙基础良好的整体性和防渗特性,当墙周土层浸水发生湿陷变形,土芯不会受到水的影响,因此在负摩阻力作用下,内摩阻力与承台土反力能够得以发挥。闭合墙基础所有竖向荷载均由外侧正摩阻力、内摩阻力以及端阻力和承台土反力四者共同分担,能够有效地阻止墙身附加沉降的继续发展。在相同的湿陷性黄土地层且浸水条件相同的情况下,闭合墙浸水后的附加沉降小于单片墙,表现出良好的抗沉降特性,在一定程度上能减小负摩阻力对桥梁工程的危害。

闭合型地下连续墙竖向承载性状分析

研究目的:采用数值计算的方法,考虑土芯的承载作用,对闭合型地下连续墙基础的沉降特性、内外侧摩阻力、端阻力、土芯顶部反力及其荷载分担比特性进行分析和研究,并探讨基础的荷载传递特性。研究结论:闭合型地下连续墙基础呈整体沉降形式;墙内土芯中上部土体其沉降与墙身基本同步;土芯底部附近的土体以压缩变形为主;基础的竖向承载力由其沉降控制,且具有"端承摩擦墙"的承载特性;墙身内、外侧摩阻力的发挥过程和机制不同,墙身外侧土体以剪切变形为主,其外侧摩阻力由上向下发挥;而内侧摩阻力,只有当土芯底部受到足够大的反力时,土芯才会产生相对于墙壁向上的压缩变形而使其内侧摩阻力由下而上逐渐发挥出来。墙身内侧摩阻力、外侧摩阻力和端阻力存在异步发挥现象,外侧摩阻力先于端阻力发挥,而内侧摩阻力最后发挥,且内侧摩阻力沿深度具幂函数分布形式。

倾斜可液化场地中矩形闭合型地下连续墙桥梁基础动力特性研究

矩形闭合型地下连续墙作为一种新型桥梁基础,在倾斜可液化场地中的动力响应特性还不清楚。基于离心机振动台试验结果,研究在倾斜可液化场地中的不同地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙桥梁基础抵抗土体液化的性能及其位移(沉降、转角和水平位移)特征。通过对比在三种地震动(小震峰值为0.05g、中震峰值为0.13g、大震峰值为0.50g)作用下,远场土体与墙内土芯的动力响应特征,证实了矩形闭合型地下连续墙基础的抗液化性能。综合分析在3种地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,讨论了其在倾斜可液化场地中作为桥梁基础的优劣性;分析发现在中震工况下,在可液化场地中矩形闭合型地下连续墙基础作为桥梁基础的性能最为显著。此外,通过对比有、无承台的两组矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,分析了矩形闭合型地下连续墙基础顶部承台的作用。

黄土地区水平荷载作用下闭合型地下连续墙基础承载性状分析

地下连续墙基础相对于一般桩基础的一个显著特点就是整体刚度大,水平荷载作用下基础一般有两种工作状态和破坏机理:其一是刚性短桩,表现为转动或平移破坏;其二是弹性长桩,表现为挠曲破坏。数值模拟表明:在一定范围内随着墙体埋深的增加,在大小相等的水平荷载作用下,基础埋深越大,其水平位移则越小。但埋深超过30m后,墙体埋深对基础的水平变形影响变得不显著。即当闭合墙体的埋深超过一定深度后,过分的加大闭合墙体的埋深无助于提高基础的水平承载性能。

闭合型地下连续墙内土芯承载性状分析

采用flac3d数值计算的方法,对闭合型地下连续墙内土芯的沉降及承载特性进行分析和研究,并对其承载特性的影响因素进行了探讨。结果表明:外部荷载作用下闭合型地下连续墙内土芯的压缩变形主要发生在土芯底部以上2/5的墙身范围内,其数值大小沿深度方向呈近幂函数形态分布。墙内土芯顶部反力分布的总体特征是承台板下土芯的中点处最大,土芯边中点处次之,角点处最小。墙身深度一定时,极限荷载下闭合型地下连续墙内土芯压缩变形量及荷载分担比随土芯截面尺寸的增大而增大;土芯截面尺寸一定时,极限荷载下土芯压缩变形量及荷载分担比随墙身深度的增加而减小。土体性质的好坏直接影响土芯的荷载分担比,土性越好土芯荷载分担比越大,反之则土芯荷载分担比越小。

矩形闭合型地下连续墙基础地震动力响应分析

基于PLAXIS 8.5有限元软件,对矩形闭合型地下连续墙在地震激励作用下墙体不同位置的加速度、位移等变化情况进行了研究,为进一步对矩形闭合型地下连续墙振动控制提供必要的技术参数。

井筒式地下连续墙水平承载能力模型试验研究

井筒式地下连续墙利用构造接头把地下连续墙段连接成一个平面为封闭形状挡土结构,其刚度大,承载力高。由于基础内部含有大面积的土芯,存在墙内土芯、墙体以及外部土体的相互作用。采用水平单向单循环维持荷载法,通过3个不同截面尺寸的单孔闭合墙水平静载试验,研究闭合地下连续墙基础的水平承载特性。基于墙身内力及位移测试结果,研究了井筒式地下连续墙基础在水平荷载作用下的承载机理,分析了水平荷载-位移特性、墙身位移、墙身弯矩、剪力、转角随深度的分布规律。试验结果表明,闭合墙基础呈整体倾斜破坏特性,墙身弯矩随墙深呈非线性变化,墙身剪力在加载处最大,在墙身弯矩极大值处墙身剪力为0,0点以下,墙身剪力随深度呈"大肚形"变化,并且闭合墙的承载力随着闭合墙边长的增大,深度的提高而提高。

桥梁刚性地下连续墙基础竖向承载特性试验研究

就如何计算和考虑桥梁基础地下墙的竖向、横向承载力和沿墙面的地基土侧摩阻力的问题进行了研究,通过原位黄土刚性地下连续墙的竖向荷载试验以及实心体明挖基础的竖向承载力试验,比较了二者的竖向受力特性,对以后类似地质情况下地下连续墙基础的设计有一定的参考作用。

桩(墙)单位侧摩阻力与轴向应变关系的解析解及其应用

根据弹性力学原理,提出了模型筒桩(闭合墙)的简化力学模型。采用半逆解法先求出桩左右侧受均布摩阻力、桩顶受均布荷载两种情况下的应力分量,根据叠加原理得出桩两侧均受相同摩阻力、桩顶受均布荷载情况下的应力分量。据此推导了普通桩基的轴力和侧摩阻力计算式,分析结果表明,该计算式与传统计算方法是一致的。当桩壁两侧受不同大小的侧摩阻力、桩顶受均布荷载时,仍采用叠加原理求得各应力分量,进而求得桩表面处的轴向应变与单位侧摩阻力关系的解析解。通过矩形闭合墙基础模型试验实例,对该解析解的应用方法加以说明。该解析解的求出,为竖向载荷试验中模型筒桩(闭合墙)所量测的内外侧应变进行数据处理提供了理论依据,进而为基础-土相互作用研究提供了真实、准确的试验结果。

地震荷载作用下连续墙竖向位移及影响因素分析

运用有限元分析软件ANSYS,通过对闭合型地下连续墙施加模拟地震荷载的方式,对其位移特性和影响位移的因素进行了研究,所加载的地震波采用汶川地震时记录的地震波.结果表明:闭连墙墙体弹性模量和墙体厚度对抗震性能的影响非常有限,周围土体的弹性模量对闭连墙的抗震性能有非常显著的影响,可以通过改良周围土体的土体性质来提高闭连墙的抗震性能.