盾构扩挖法建造地铁车站的桩-柱-预应力支撑体系参数研究

盾构扩挖法建造地铁车站的施工方案的一个技术关键是在拆除部分管片之前对隧道结构进行加固.综合国内外对于管片破除时的加固措施,提出一种新型的支撑体系:桩-柱-预应力支撑体系.通过有限元分析对支撑体系中钢索预应力施加的位置和大小进行了研究.结果表明:管片开口部位的上下位置均需要施加预应力;远离管片开口部位的对面管片腰部也需要施加预应力,大小约为开口部位的10%;隧道外侧施做排桩有利于控制管片的纵向变形;在不超过混凝土设计强度的情况下,预应力越大,对管片纵向的约束越强.

无粘结预应力板-柱结构抗连续倒塌模式研究

目的研究无粘结预应力混凝土板-柱结构的抗连续倒塌模式,为钢筋混凝土板柱结构防连续倒塌设计提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS对一栋8层的无粘结预应力板-柱结构进行连续倒塌分析,探讨在柱失效工况和板-柱节点失效工况下板、柱以及板-柱节点的应力状况.结果两种失效工况下都以普通钢筋和预应力筋被拉断,板受拉薄膜力失效而宣告破坏;不同失效工况的板面破坏呈现模式存在差异,柱失效体现为屈服线破坏,节点失效体现为冲切裂缝破坏.结论在节点失效工况的初期,从增长速度上来说,无粘结预应力板柱结构普通钢筋和预应力筋应力增长速度较快,在连续倒塌前增长速度较慢;而柱失效工况则与之相反,在柱失效后的初始阶段,失效柱所在跨内其他节点处普通钢筋和预应力筋的应力增长速度较慢,随着连续倒塌极限状态的临近,增长速度逐渐加快.

整体桥预应力桩-土相互作用试验

为探究整体式桥台无缝桥(简称整体桥)预应力混凝土桩吸纳上部结构变形的能力,对3根不同预应力的缩尺模型桩PC-1~PC-3进行了拟静力试验。利用布设于桩身表面的土压力计、位移计、应变片等,研究了预应力混凝土桩的破坏模式和变形规律,并与埋深不同且未施加预应力的混凝土桩对比,进一步说明预应力对柔性桩变形能力的影响;通过与普通混凝土桩的对比,以临界荷载、屈服荷载、峰值荷载为评价指标,分析了预应力对试验桩强度和变形的影响。结果表明:随着预应力度的增大,模型桩的破坏形态由多条裂缝向1条主要裂缝转变;PC-2和PC-3主要裂缝出现位置分别较PC-1沿埋深方向增大0.4倍和0.6倍桩径,说明预应力度的提高增大了桩-土相互作用区域,且效果较增大桩基埋深更为显著;随着位移荷载的增加,PC-1的桩身拉、压应变分布率先出现不对称,而PC-2和PC-3在更大位移荷载时仍保持对称,通过与不同埋深未施加预应力的混凝土桩对比发现,相较于增大桩基埋深,施加预应力可以更为显著地提高桩基的弹性工作范围及桩身的整体性和抗开裂能力;通过分析比较模型桩的桩身承载比可知,提高预应力度可改善桩身受力性能,并可更充分发挥桩周土的承载能力;PC-2,PC-3的正向临界荷载、屈服荷载以及峰值荷载相较于PC-1均有提高,屈服荷载分别较PC-1提高了17.8%和42.3%,说明预应力度可以增大混凝土桩的弹性工作范围,提高变形能力;PC-1的等效刚度退化速率较PC-2,PC-3更快,说明施加预应力可减缓混凝土桩的刚度退化;与PHC管桩等效刚度理论计算值对比发现,PHC管桩理论计算值偏安全,可应用于PC桩的等效刚度计算。

后张预应力混凝土平板-柱结构简捷设计方法

基于后张预应力混凝土平板－柱结构体系内力分析的直接设计法和平衡荷载的概念，建立了通过裂缝控制方程计算确定预应力筋用量，通过正截面承载力方程和构造要求。计算确定非预应力筋用量的简捷设计方法。

预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移计算模型

为探究预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移曲线与延性的影响因素并精确模拟其荷载-位移曲线的变化趋势,对7根不同加载偏心距与张拉水平的预应力碳纤维筋型钢混凝土柱进行偏心受拉试验,在试验的基础上建立预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:加载偏心距与预应力张拉水平为试件荷载-位移曲线及其延性的重要影响因素;荷载-位移计算模型计算值与试验值二者吻合较好,表明此种模型能较好地反映预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱的受力和变形过程。

预应力管桩桩-土动力p-y曲线研究

通过有限元软件ABAQUS建立以振动台试验为基础的数值模型来研究桩-土水平位移的变化规律。并使用P-Y曲线法分别对预应力管桩在不同加速度峰值、不同桩型以及不同土体类别的条件下桩与土的变形进行了研究。研究表明,随着地震加速度峰值的增大,淤泥质粘土地区的桩侧土体以及桩身都会提前出现破坏。两桩、三桩、四桩桩身水平位移随着水平荷载的增大变化较单桩变化大,在相同水平地震荷载作用下,桩数越多,水平位移变化越大,其中三桩和四桩位移变化规律接近,四桩具有承受较强地震荷载的受力性能,体现了群桩受力的优势。

FRP/RC预应力杂交柱在轴向荷载作用下的应力-应变关系分析

由于FRP包裹混凝土柱能够显著提高柱的抗压强度 ,杂交柱已成为土木工程修复加固领域的新热点。但复合材料只有在混凝土的横向变形较大时 ,才能发挥应有作用。如何使高强复合材料和混凝土更好地协同工作 ,充分发挥两者的特性 ,就成为制约杂交柱结构应用的一个关键问题 ,给复合材料施加预应力无疑是解决这一问题的有效方法。针对预应力杂交柱利用增量法提出了新的分析模型 ,进行了参数分析 。

桩-锚-斜抛撑支护体系在复杂环境中的应用研究

文章以多支点模型为研究基础,利用理正深基坑设计软件建立桩-锚-斜抛撑支护模型,模拟某复杂环境下深基坑开挖工程,分析了多支点、复杂环境状态下桩-锚-斜抛撑支护体系在开挖过程中的受力状态和变形特性。结果显示,该支护体系改善了支护结构的受力和变形状态,而且基坑使用效果明显,说明桩-锚-斜抛撑支护体系具有合理性、科学性和经济性,应用前景良好。

桩土作用下墩柱-盖梁-箱梁体系的横桥向抗震性能分析

以某三跨连续桥梁为参照,建立墩柱-盖梁-箱梁体系,分析考虑桩土作用与只考虑墩柱底固结时,体系在横桥向地震作用下,墩柱、盖梁、箱梁的受力情况以及结构动力特性等方面的区别。分析结果显示,考虑桩土作用,使用土弹簧模拟的方法,与只考虑墩底固结的方法相比,体系的整体的刚度减小,结构的基本周期变大,地震力减小,体系的横桥向抗震效果增强。桩土作用对体系的横桥向抗震性能分析有较大影响。并在此结果上对桥墩的参数进行优化,以改善桩土作用下墩柱-盖梁-箱梁体系的横桥向抗震性能。

预应力板-柱结构地下车库的设计探讨及经济对比

文章针对板-柱结构地下车库的预应力设计,将有限元方法并与常用的等代框架法进行对比,探讨了柱帽对结构内力的影响。作者对考虑柱帽影响的预应力次弯矩与等代框架法的计算结果进行了对比,并讨论了板中预应力筋及普通钢筋的配筋方式及计算普通钢筋时柱上板带和跨中板带预应力筋的分配比例。最后,针对一个工程实例将预应力设计方案与非预应力的设计方案进行经济对比,得出在板柱结构中采用预应力是一种经济可行的方法。

预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验研究及数值分析

整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大,难以满足桥梁的纵向变形,提出一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型(无、有预应力),并对其进行水平低周往复荷载试验,通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等研究其耗能能力及抗震性能。结果表明:无预应力阶梯桩的破坏位置在3倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为8~10 mm;有预应力阶梯桩的破坏位置在6倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为10~15 mm。说明预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能,并满足整体桥水平变形需求。采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行参数分析发现,预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力。

新型预应力装配式圆钢管柱-柱节点连接的受力性能研究

针对装配式圆钢管柱-柱节点的连接,本文提出一种新型的预应力索装配式柱-柱节点的加强式连接。借助于有限元软件ANSYS,对该新型预应力索装配式圆钢管柱-柱连接进行数值模拟,与非装配式的整体圆管柱相比,分析研究不同工况条件下不同构件的变形、新型连接的接触面应力的重分布以及其抗震性能。结果表明,偏心荷载作用下非装配式构件的竖向位移小于新型连接构件的竖向位移;非装配式构件的管底约束水平反力小于新型连接构件的水平反力,新型连接构件的接触面应力重分布的范围是圆截面直径的0.625倍;低周反复荷载作用下各构件的滞回曲线均表现出明显的刚度衰减,因新型预应力连接的接触面摩擦力会使得能量耗散掉一部分,其抗震性能较好,验证了该新型预应力索装配式圆钢管柱-柱节点连接的可行性。

陡坡段双桩-柱基础简化计算方法及影响因素分析

陡坡段双桩-柱基础与普通桩基存在较大的差异性,其承载变形特性更为复杂。首先,在探讨陡坡段双桩-柱基础承载机制的基础上,针对纵、横坡向双桩-柱基础分别提出了对应的简化分析模型;其次,基于桩侧受均布力的基桩内力变形分析方法建立出陡坡段纵、横坡向双桩-柱基础简化计算方法,并通过实例对比分析验证了该方法的可行性;然后,采用典型工程案例系统分析了桩径、滑坡体厚度、剩余下滑力集度及地基水平抗力系数的比例系数等因素对基桩桩顶水平位移与桩身最大弯矩的影响规律,结果表明,各因素对两者的影响规律相似,基桩受荷段的陡坡效应显著,而承载变形段的深度效应则不明显;最后,建议工程设计时应优先考虑增大桩径,但不宜大于2.5 m,另可调整基础位置以减小剩余下滑力的影响,进而减少工程失稳风险,而不同工况的分析结果曲线则可用于工程优化设计。

硬壳层对管桩复合地基桩-土应力比的影响

为研究就地固化硬壳层对预应力管桩复合地基桩-土应力比的影响,以绍兴钱滨线泥浆池路段为背景,开展现场试验和数值模拟分析,研究路堤荷载作用下预应力管桩复合地基的受力和变形;从桩-土应力比的角度,着重探讨硬壳层对桩基复合地基承载性能的影响规律;分析路堤高度与桩帽净间距之比、桩帽宽度与桩帽净间距之比等设计参数对桩-土应力比发展的影响机制.研究结果表明:硬壳层的存在能够有效提高桩基复合地基的承载特性;在本文试验条件下,就地固化硬壳层的预应力管桩复合地基最大水平位移发生在地表以下5~6 m处,区别于传统桩基复合地基的土体水平位移沿深度逐渐降低的规律;桩-土应力比在23~37,高于传统桩基复合地基.

大轴力桩基托换梁-柱接头模型试验

深圳地铁百货广场桩基托换工程 ,采用“梁抱柱”托换方案 ,由于托换柱轴力大、梁 -柱结合周长小、接合处承受剪力大、接头处于斜交状态 ,接头受力复杂 ,因此接头强度是托换成败的关键。本文对接头选型进行了一系列试验研究。对一般凿毛、锚筋、企口、预应力、企口 +锚筋 +预应力五种不同接头形式进行的 1∶4模型试验表明 :一般凿毛涂刷截面剂接头不能满足接头抗剪承载力的要求 ;加锚筋可以提高承载力约 5 0 % ;企口接头可以提高承载力 80 %以上 ;施加预应力可以有效地防止梁体裂缝 ,但如果单纯施加预应力 ,会导致柱 -梁斜交面产生剪切破坏 ,反而降低接头抗剪承载力 ;采用企口 +锚筋再施加预应力的接头 ,各项承载力可以迭加 ,初始滑移荷载和极限承载力均最大 ,分别达 2 84倍和 3 3 8倍托换荷载。进一步的 1∶2接头模型试验结果表明 ,企口 +锚筋 +预应力接头初始滑移安全系数大于 1 8,与 1∶4试验结果吻合。为检验实际托换过程接头性状 ,仍采用企口 +锚筋 +预应力形式进行了 1∶4整体模型试验 ,其结果表明 :在实际托换过程中接头不会出现初始滑移 ,故采用企口 +锚筋 +预应力的斜交构造是可行的 ,可以保证托换过程和使用过程中梁 -柱接头强度的安全性。

锥形-有孔柱形组合管桩复合地基荷载传递特性分析

锥形-有孔柱形组合管桩复合地基属于一种新型的地基处理方法,相关计算理论仍处于探索性阶段。通过室内模型试验,分析竖向荷载作用下锥形-有孔柱形组合管桩复合地基荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩土应力比的变化规律,揭示其荷载传递特性。研究结果表明:1)相同荷载作用下锥形-有孔柱形组合管桩复合地基沉降小于无锥有孔管桩,在一定锥度范围内,锥度越大复合地基总沉降越小,复合地基极限承载力越大;2)相较于无锥有孔管桩复合地基,锥形-有孔柱形组合管桩复合地基桩身侧摩阻力有更好的发挥;3)复合地基桩土荷载分担比随着桩身锥度的增大而减小。研究成果能为锥形-有孔管桩复合地基理论研究提供实践基础,并对其应用推广和优化设计起辅助作用。

预应力锚索-土钉墙复合支护技术在建筑深基坑工程中的应用探讨

本文结合工程实例和工程地质情况,详细阐述了高层建筑深基坑支护工程设计方案,并对预应力锚索-土钉墙复合支护施工技术及现场监测方法进行了深入探讨和总结。

地下立体交通工程桩-撑体系深基坑监测浅析

通过在兰州西站综合交通枢纽二期项目-兰州西津路下立交工程的应用实践,对地下立体交通构筑物工程中"围护桩-支撑体系"类深基坑的信息化监测,与传统施工监测相比较,具有测点布置及监测内容多样化的特点,能够及时发现并时时掌握基坑及周边建筑物的各项变形特征,并采取相应的有效措施,从而最大限度的提高基坑的安全稳定性,对真正实现信息施工,具有相当重要的意义。

桩-锚复合支护体系在软土基坑工程中的应用

本文结合工程实例和工程地质条件,详细分析了在有淤泥湿软土层的深基坑工程采用灌注桩-锚杆复合支护结构体系的设计与施工技术方案,并着重对预应力锚杆施工技术和基坑位移监测进行了详细阐述,供同行参考借鉴。

锥形-有孔柱形组合管桩群桩沉桩效应试验研究

为研究锥形-有孔柱形组合管桩群桩沉桩挤土效应,对锥形-有孔柱形组合管桩群桩沉桩引起的超孔隙水压力时空消散规律进行了研究。基于室内模型试验,对锥形-有孔柱形组合管桩群桩沉桩引起的超孔隙水压力进行监测和分析。结果表明,通过增加桩身开孔数和减小锥度,可降低锥形-有孔柱形组合管桩群桩沉桩引起的超孔隙水压力峰值,降低的幅度在13.96%~17.94%;超孔隙水压力的消散速率随着深度的增大而增大,随着径向距离的增大而减小;与其他布孔方式相比,星状布孔方式的桩身,其群桩沉桩引起的超孔隙水压力峰值更小,消散速率更快。总之,锥形-有孔柱形组合管桩能够提高桩基础的施工质量和稳定性,研究成果能够为锥形-有孔柱形组合管桩的工程应用提供一定的参考。