单排斜直交替桩在软土基坑支护中的模拟研究

为了研究斜直交替桩在软土基坑支护中的工作性状,以天津某软土基坑为研究对象,借助有限元差分软件FLAC^(3D),建立三种倾斜角度的单排斜直交替桩基坑支护模型。分析了斜直交替桩位移及地表沉降随倾斜角度的变化规律。结果表明:同等条件下,斜直交替桩的抗倾覆能力优于单排直桩;随着倾斜角度的增加,桩身最大水平位移和基坑地表沉降均逐渐减小。为进一步研究和设计斜桩支护提供了一定的参考依据。

深基坑斜直交替钢管桩复合土钉墙数值模拟分析

依托福建某医院的基坑工程实例,采用数值模拟方法,研究斜直交替钢管桩复合土钉墙支护结构的变形特征及其稳定性。结果表明:坡面水平位移最大变形出现在基坑“腰部”,设计时应适当加强此位置的变形控制;斜直交替钢管桩复合土钉墙支护体系安全可行,其较双排直立钢管桩复合土钉墙及单一土钉墙有更好的变形控制能力和更高的稳定性。

斜直交替基坑支护桩现场实测及机理研究

斜直交替基坑支护结构是利用冠梁将交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩连接到一起形成的无支撑支护体系。已有工程实测表明,斜直交替支护具有较好的抗倾覆和变形控制能力,然而目前还缺乏从桩身受力角度对斜直交替支护受力机理进行系统研究。结合天津市某基坑工程进行斜直交替支护桩现场监测,首次对支护斜桩的桩身受力进行测试和分析,在此基础上利用PLAXIS有限元软件进行数值建模,对斜桩轴力发挥机理以及斜桩倾斜角度、斜直桩排布形式对支护性能的影响展开研究。结果表明,斜直交替支护比单排倾斜桩和双排桩支护桩的桩身轴力更大,斜桩对直桩存在着斜撑效应,且斜撑效应对支护结构变形的控制效果明显,斜撑效应的发挥主要来源于斜桩与被动区土体相对位移产生桩侧摩阻力;同时发现增大斜桩倾斜角度有利于增强斜桩的斜撑效应,使得支护桩侧移减小,但同时支护桩的桩身最大正弯矩会增加;此外,在用桩量相同的情况下,不同斜直桩组合及布置形式对支护变形影响较小,采用一斜两直的布置形式,能够在降低施工难度的同时减少直桩的受力。

主动式斜直交替倾斜桩支护基坑数值研究

随着可持续发展在岩土工程行业日益得到重视,无支撑支护技术得到了大力发展。在此基础上提出一种新型的可以有效控制基坑变形的主动式无支撑支护技术,将主动控制技术与斜直交替倾斜桩支护技术相结合,并利用FLAC3D有限差分软件建立三维模型,针对千斤顶位置、主动控制膨胀位移、主动桩倾角等因素对该技术工作性能的影响展开研究分析。结果发现,主动式控制技术可以很好地应用在斜直交替倾斜桩支护中;同时发现液压千斤顶布置于斜桩桩顶效果最佳;此外,膨胀位移的增加、主动桩倾角的增大都有利于主动控制效果的增强;此外,根据研究结果针对不同工程情况提出一些合理的建议。

液化场地斜直交替群桩-土-桥梁结构动力特性分析

采用FLAC3D有限差分软件,建立了斜直交替群桩-土-桥梁结构的动力相互作用特性分析模型,通过数值计算,分别得到了桩身弯矩、桥墩与桥梁结构的位移以及桩体受力特性的变化规律,并将所得结果与全直桩群桩-土-桥梁结构的动力特性进行对比分析。研究结果表明:斜直交替群桩中的斜桩相对其直桩和全直桩群桩的桩身最大弯矩减小约15%。振动结束后,斜直交替群桩的桥墩与桥梁结构具有残留水平位移,全直桩群桩的桥墩与桥梁结构不存在残留水平位移,斜直交替群桩中的斜桩最大水平力沿桩身呈线性变化,两种模型直桩的最大水平力沿桩身变化均不明显。

不同土层条件下斜直交替群桩-土-结构地震响应特性研究

为研究地震作用下斜直交替群桩-土-结构特性,采用El Centro地震波作为动荷载,FLAC 3D软件为研究工具,分别针对黏土-砂土、黏土-砂土-黏土中建立了数值模型并对这两种工况下土层加速度、桩基受力与位移、上部结构位移等进行了分析。研究结果表明:砂土层对加速度峰值的放大作用比黏土层大,砂土层中加速度峰值比动力荷载峰值的出现时刻明显滞后;弯矩最大值均出现在桩与承台交界处;三层土模型的斜桩最大弯矩比两层土模型小。不同模型之间直桩弯矩的差别较小,桩端土层的构造对桩身弯矩的影响较大,桩端非液化黏土层的嵌固作用能够显著减小斜桩桩身最大弯矩。斜桩与直桩的水平位移基本相同,桩端非液化土层的存在对斜桩竖向位移具有显著影响并对桥墩顶部水平位移具有减缓作用。

不同承台形式斜直交替群桩-土-结构地震相互作用特性分析

为研究不同承台形式斜直交替群桩-土-结构在地震互相作用,利用FLAC3D有限差分软件作为研究工具,采用El Centro地震波作为动荷载。分别建立了斜直交替群桩-土-结构的低承台、高承台数值模型。并对地震作用下可液化土体的孔压比变化、桩基的受力与位移、桥墩顶部的位移进行分析研究。研究结果表明:在地震作用下,土层中孔隙水压力分布是自上而下逐渐增大。振动加速度峰值时部分土体由于发生剪胀孔压出现瞬时负值。砂土层中桩基中部区域容易产生液化现象。同一模型中,直桩的最大弯矩小于斜桩的最大弯矩。在低承台模型中,直桩和斜桩的最大水平位移均发生在桩基顶端,直桩的竖向位移沿埋深是一恒值,而斜桩的竖向位移沿埋深是变化的。在高承台模型中,斜桩的水平位移沿埋深不再是单调变化,最大值发生在砂土层中。高承台模型中斜桩和直桩的竖向位移和水平位移均明显大于低承台模型桩体。两个模型的桥墩顶部最大水平位移出现的时刻基本相同。

基坑斜直交替倾斜桩支护性能模拟分析

本文通过对倾斜桩支护进行调整形成斜直交替倾斜桩,并探究不同斜桩倾角下该结构的支护性能差异。通过使用有限元计算软件PALXISs-3D对不同斜桩倾角的斜直交替倾斜桩进行模拟分析,对比该支护结构在不同斜桩倾角下的桩身位移、桩身弯矩和桩后地表变形得知:增大斜桩倾角能更好地控制该结构的桩身与桩顶位移;桩身弯矩分布形式和大小受到斜桩倾角变化的影响;坑外地表隆起值随倾角的增大而增大,地表沉降值受倾角变化影响不明显;随着斜桩倾角的增大,斜直交替倾斜桩的支护效果、受力性能逐步增强。

斜桩支护在基坑工程中的监测和对比分析

斜桩支护是适用于大面积基坑的支护形式,目前已经在少量基坑工程中应用,但实测结果与分析较少。天津市金钟河大街南侧地块项目基坑工程周边环境复杂且开挖面积较大,采用预制矩形桩斜直交替分布的支护形式,可避免大面积水平内支撑的使用。该文以该工程为背景,介绍了该基坑斜桩支护的结构形式和施工要点,在不同位置处针对性地设置了双排桩支护和单排桩加一道支撑的支护形式,并对比了不同剖面处基坑变形的实测结果,采用有限元软件Plaxis2D对比了3种支护形式在控制桩身变形和坑外沉降方面的特性。监测结果和数值模拟结果表明,在相同开挖深度和支护条件下,斜直交替支护比双排桩支护的桩身变形小,并且在控制坑外沉降方面表现更好,斜直交替支护和带支撑的排桩支护的最大桩身变形较为接近。

直斜交替组合钢管桩支挡结构试验研究

直斜交替组合钢管桩是一种新型的基坑支挡结构,具有施工方便、可循环利用、造价低等优点。已有工程实践证明其支护性能良好,但尚缺乏对其变形和受力机制的深入认识。开展悬臂桩和2种不同夹角(α=10°,20°)的直斜交替组合钢管桩模型试验研究,分析基坑开挖过程中,桩顶位移变化规律、桩身弯矩和变形及土压力分布特征,试验结果表明:相同的基坑开挖深度,直斜交替组合钢管桩的桩顶位移随着夹角增大而减小,悬臂桩桩顶位移最大。悬臂桩桩身弯矩图呈现“鱼腹式”分布特征,而直斜交替组合钢管则为“S”型分布,直斜交替组合钢管桩存在显著的反弯现象,其桩身最大弯矩值随着夹角α的增加而减小。直斜交替组合钢管桩在土压力作用下受力更加合理,斜桩受拉、直桩受压,其破坏模式从悬臂桩的弯剪破坏变化为斜桩与直桩的拉压破坏。此外,直斜交替组合钢管桩支护结构具有三大有益的效应:拉锚效应、重力效应和空间结构效应。拉锚效应和重力效应增加了结构的抗倾覆力矩,而空间结构效应提高了支挡结构的刚度。因此,该支挡结构具有很好的推广应用价值。

斜-竖直交替组合桩加固边坡特性研究

斜-竖直交替组合桩在无支撑基坑支护工程中已逐步得到了应用,并被证明对于控制位移和稳定边坡有良好的效果。为研究斜-竖直交替组合桩加固边坡的力学特性,利用室内模型试验及Plaxis有限元软件对此进行研究。结果表明:斜-竖直交替组合桩相比单排竖直桩在控制位移和提高边坡稳定性方面更为有利;当斜直桩倾角增大时,桩身的水平变形逐渐减小;抗滑桩与坡脚距离增大时,桩身的弯矩和水平变形也会随之增大。在实际工程应用中,应根据场地条件和施工情况加以选择,达到安全性和经济性的统一。