水流作用下桩基局部水沙动力特征数值模拟

基于VOF方法追踪水气界面,利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述,通过嵌套网格技术建立三维数值水槽,湍流采用RNG k–ε模型,泥沙运动基于Van Rijn方法。基于验证后的数值水槽模型,开展水流作用下高桩承台结构局部水动力和冲刷规律研究,讨论不同来流条件下桩基桩周流场分布、泥沙输运和床面局部冲刷特征。结果表明,桩基冲刷特征受冲刷时间、流速、水位、水流攻角等来流条件的影响,同时也受桩间距的影响。当流速较小时,高桩承台桩基各桩之间相互作用较小,泥沙冲淤形态彼此独立,与单桩冲刷特征相似。流速较大时,前桩对后桩出现较为明显的遮蔽作用,前桩水流涡旋影响后桩,后桩周围流速明显降低,此时泥沙冲刷坑彼此相连构成群桩整体冲刷坑,且在最后排桩桩间形成条状冲刷坑,冲刷深度最大。

G3铜陵长江公铁大桥桥塔基础设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥,桥塔采用钢筋混凝土门形结构。3号桥塔基础比选了钻孔桩基础与沉井基础方案,4号桥塔基础比选了钻孔桩基础与地下连续墙基础方案,综合考虑基础受力性能、经济性、施工风险等,均推荐采用钻孔桩基础方案。3号、4号桥塔塔座高4.5 m,承台分别为厚7 m的圆形-哑铃形和矩形-哑铃形结构,基础分别采用68根和64根φ3.0 m钻孔桩,桩长分别为95 m和79 m,按摩擦桩设计。承台系梁采用ANSYS软件进行实体有限元分析,系梁横向受力主筋、竖向抗剪箍筋采用优化分区配置,满足受力要求。

砂土场地桥梁群桩基础延性抗震性能分析

采用严格的增量动力分析(IDA)方法对砂土场地桥梁群桩基础的延性性能开展了系统研究。基于砂土中单墩-群桩基础体系振动台试验验证了数值模拟方法;以实际工程为背景,考虑与结构、土体相关的9个参数,建立了一系列分析模型;将7条实际地震记录作为输入,进行了系统的增量动力分析。基于计算结果,对地震下桥梁群桩基础的损伤破坏过程进行了验证,提出了表征群桩基础延性性能的位移、转角、强度3个指标,并揭示了各性能指标随结构、土体参数的变化规律。结果表明,群桩基础在易修复状态下的平均位移延性系数为2.52,平均水平承载力为首次屈服状态的1.41倍;极限状态下平均位移延性系数为3.62,平均水平承载力为首次屈服状态的1.47倍,延性性能可观且稳定;承台转动引起的桥墩漂移率最大不超过0.7%,不控制抗震设计。

竖向荷载对高承台群桩基础侧向位移影响规律的振动台试验

基于大型振动台模型试验,以高承台群桩为研究对象,模拟了地震作用下高桩承台基础的振动响应,通过超静孔压比(简称孔压比)、加速度和地基土位移研究饱和砂土液化场地竖向荷载对桩基侧向位移的影响规律。结果表明:近桩区域受桩基竖向荷载影响最为显著,孔压比与竖向荷载呈负相关关系,桩基两侧孔压比差值与地基土浅层加速度是造成桩基侧向位移的主要原因;地基土对台面输出加速度主要起放大作用,且随着竖向荷载的增加,加速度放大系数显著减小;在振动输入与竖向荷载相同的条件下,地基土在地震动作用下引起的侧向流动及显著变形极大影响了桩基的侧向位移;竖向荷载为9%桩基极限承载力条件下,桩基倾斜角为4.80°,侧向位移较小,结合地基土抗液化能力,桩基抗倾覆能力最优。

基于现场试验的CFG桩复合地基桩帽与垫层效应分析

【目的】柔性垫层和桩帽对CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降均有较大影响,但目前柔性垫层与桩帽在现场试验中如何共同影响复合地基特性仍有待进一步的研究。【方法】以CFG桩复合地基软基处理的某路段作为工程背景,在土工格栅层数不变的情况下,对垫层厚度为100 mm、200 mm、300 mm,桩帽尺寸为0.8 m、1.0 m、1.2 m组合下的形式进行了现场原位试验,研究了CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降特性。【结果】现场试验表明:随着垫层厚度由100 mm增大到300 mm,桩土荷载比减小了51.5%,桩土应力比减小了52.5%,总沉降量增大了7.9%;随着桩帽直径由0.8 m增大到1.2 m,桩土荷载比增大了29.0%,桩土应力比减小了29.2%,总沉降量10.4%.本文区域地质条件,宜选用垫层厚度100 mm、桩帽直径为1.2 m的CFG桩复合地基形式。

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区基础设计

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区采用了巨型钢框架结构体系,基础形式为群桩基础,满足了基础内力大、沉降控制要求高的要求。介绍了巨型框架结构以及基础设计内力大、沉降控制要求高等特点。以中原文旅城欢乐世界一期雪世界项目滑道高区的基础设计为例,详细介绍了该工程地质概况、桩型选择、基础设计原则;进行了基桩承载力计算和验算,并分别采用YJK和ABAQUS对基础的沉降进行分析。其中ABAQUS模型考虑了桩、土、承台的相互作用,克服了传统计算方法不能细致分析桩身弹性压缩、实体深基础侧阻力和应力扩散等的不足。

海上风电高桩承台基础结构的受力特性

为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.

桥梁承台深基坑钢板桩围堰施工成本预测分析

制订桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工方案,并根据施工方案设计现场劳动力与材料等施工参数;利用鸡群算法优化极限学习机的权重与偏置,把经过优化后的权重和偏置输入极限学习机模型中,构建最好的极限学习机模型;在最佳极限学习机模型内输入施工参数,输出施工成本预测结果,完成桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工成本预测。以贵州省重点工程——乌当(羊昌)至长顺高速公路工程TJ-8标段羊昌河大桥为研究对象,进行相关的试验测试。试验结果证明:该方法可有效预测桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工时,钢板桩围堰打入阶段与基坑清淤及支撑阶段等不同施工阶段人工费与材料费等成本,成本预测的残差与相对误差均较低。

海上风电倾斜螺旋群桩基础适用性分析

根据实际工程数据,通过有限元软件进行倾斜螺旋群桩基础与传统高桩承台群桩的设计与选型,并对二者在多种荷载工况的承载特性进行定量对比分析。结果表明:在承载性能方面,螺旋群桩基础竖向承载性能以及抗侧刚度都明显优于普通群桩,在相同的荷载情况下,结构位移和变形都相对很小;从经济指标来看,相同用钢量下,螺旋桩高桩承台基础倾斜率和沉降变形均能满足设计要求,而普通桩高桩承台基础均无法满足,若要满足使用要求需要付出更大的代价,综合经济和工程性能考虑,倾斜螺旋群桩基础是更理想的选择。

海上风电机组高桩承台基础结构参数对结构动力响应规律的影响

随着“3060双碳”目标的提出,风能作为可再生能源的重要组成部分,大力发展风电已成为了能源战略的主要组成部分。为达到降本增效的目标,本文通过对高桩承台基础的结构参数开展进一步分析,揭示其影响规律。采用GH Bladed软件分析当海上风电机组高桩承台基础结构的桩身直径、钢管桩壁厚和布桩半径变化时,对塔顶动力响应规律的影响。结果表明:在外部载荷和环境参数一定的条件下,当桩径、壁厚和布桩半径变化时,塔顶的最大位移和加速度均有不同程度的变化规律。总体而言,随着桩身直径、壁厚和布桩半径的增加,塔顶位移的动力响应均呈现逐渐减小的趋势。

塔吊基础与深基坑支护结构相结合的设计与施工技术研究

以罗湖食品大厦项目为例,提出了将塔吊基础与深基坑支护体系相结合的设计与施工技术。该技术阐述了一种不在既有内支撑结构范围外单独设置高桩承台塔吊基础的情况下,充分利用深基坑支护结构体系,使塔吊基础与深基坑支护结构体系相结合,并最终完成了塔吊基础与深基坑支护体系相结合的设计与施工。该技术与传统在内支撑结构范围外单独设置塔吊基础的技术相比,不仅减少了单独设置高桩承台塔吊基础的成本,同时有效解决了基坑支护结构施工期间垂直运输难的问题,取得了较好的经济效益,具有较大的推广价值。

基于既有桩基承台的塔式起重机复合基础建造方法研究

在超高层基础施工时,需要同步施工塔式起重机基础。桩承台作为超高层常用基础形式,一般需要将塔式起重机基础预埋件布置在桩承台中心位置,以获得最优承载力。限于结构平面布置或塔式起重机作业安全距离的限制,无法将塔式起重机基础布置于承台中心,进而无法保证塔式起重机基础的受力安全性。针对上述问题,提出了基于既有桩基承台的塔式起重机建造方法,该方法可结合超高层原有桩基承台和筏板兼作塔式起重机基础,避免了塔式起重机基础的补桩等施工措施,显著节约了钢筋、混凝土等材料成本、人工成本和工期成本。

转体施工桥梁桩基内力的非均匀性及调控

为研究转体工况下桥梁承台处于单点受力模式时群桩桩基内力分配非均匀性及其影响因素,本文以跨襄北编组站转体施工斜拉桥为例,建立弹性支撑拉压杆模型计算桩基反力,分析承台厚度对桩基内力分配非均匀性的影响。建立承台-桩基有限元模型计算转体工况下桩基内力及分布规律,并与实测结果进行对比,研究柔性承台施加预应力对桩基内力分配的影响。结果表明:承台相对刚度系数大于4时,满足刚性承台要求,群桩内力相对均匀分布;当承台相对刚度系数小于等于4时,为半刚性或柔性承台,群桩内力表现为中心桩大于四周桩的非均匀性,且相对刚度系数越小,非均匀性越显著;对半刚性及柔性承台合理施加纵横向预应力,能够有效改善群桩内力分配不均匀性的问题。

精轧螺纹吊底平台在大体积高桩墩台中的应用与创新

从工程实际出发,对墩台施工水上作业平台工艺进行对比分析,介绍精轧螺纹吊底平台的工艺特点、原理、流程及操作要点。结合全直桩基墩台结构特点,对桩基与上部结构连接方式的设计进行创新,在钢管桩外侧设置4块扇形钢板,并围焊成环形,与精轧螺纹吊底平台共同形成一种新型组合支承结构,提高吊底和底模的周转率,加快工程进度,确保大体积高桩墩台施工的安全和质量,经济和技术效益明显。可为类似墩台施工、钢管桩与上部结构连接方式设计提供参考。

现浇挂板式钢筋混凝土挡墙施工重难点及方案分析

文章分析了目前城市水利工程中应用较多的现浇挂板式钢筋混凝土挡墙的施工重难点,介绍了常规施工方案的优缺点,结合某工程中现浇挂板式钢筋混凝土挡墙施工方案应用实际,进行施工方案对比,结果表明:新的施工方案在保证混凝土外观质量、结构耐久性、节约工期等方面更有优势,可为类似结构的施工提供借鉴。

山区陡坡地段桥梁墩台防护方案分析

在山区公路工程建设过程中,受地形地貌限制,陡坡地段桥梁墩台的防护至关重要,需要根据地层信息、坡高坡率、结构形式、危岩分布以及桩基外漏等因素确定防护方案。宜宾至昭通高速公路二期工程位于云贵高原与四川盆地的结合部,海拔介于570~2240m,高差1670m,山高谷深,属于典型的山地构造地形。结合该项目实况,文章从影响因素、方案分析、控制要点、现场典型案例四方面进行分析,并应用定性和定量相结合的分析方法,提出相应的处治措施,从而确保陡坡地段墩台安全稳定。

大型储罐外底板阴极保护系统投运异常调查分析

本文通过对某新建油库大型储罐外底板外加电流阴极保护系统投运时出现输出电流异常原因的调查分析,发现采用混凝土钢筋桩基-承台基础的大型储罐基础内钢筋与周边防雷接地极存在搭接电导通问题,从而影响储罐外底板阴极保护系统的正常投运;本文针对该问题提出了解决措施及建议。

复杂海域大型单壁钢吊箱围堰施工技术改进及应用

秀山跨海大桥副通航孔桥桥位处风大、水深、急流、潮差大等复杂条件和恶劣施工环境,给承台围堰选型、沉放控制、承台施工及吊箱拆除带来了极大困难,为解决承台围堰施工技术难题,保证承台施工质量和安全,通过水文调查、研究分析,确定了合适的围堰结构;施工中对钢吊箱整体结构和细部构件进行了改进和设计创新,采取了钢吊箱整体制作、整体吊运、精确定位结构及快速沉放技术,实现钢吊箱围堰快速安拆和周转使用,解决了水流力和波浪力引起的围堰下放精度难以控制的技术难题。

复杂承台群桩基础桥墩局部冲刷及冲坑形态研究

为研究水动力条件变化对复杂承台群桩基础桥墩局部冲刷的影响,以深圳市东宝河大桥主墩基础为研究对象,通过大比尺(1∶15)正态物理模型试验分析了桥墩基础在半掩埋条件下的局部冲刷坑形态、尺度及冲刷过程在不同水流偏向角度、水动力条件下的动力响应。结果表明:桥墩受小角度偏转水流的冲刷作用普遍增强;周边新建工程实施后,桥墩周围水深变小、流速变大,伴随着冲刷坑影响范围增大,水流偏向角为0°和5°时最大冲刷深度分别增加17%和16%;受复杂承台结构和群桩阻水效应的联合影响,沿桥墩轴线方向产生的3个冲刷坑尺度依次递减,至冲坑末端为沙脊淤积;冲刷坑在立面上呈现出从倒圆锥变化至半椭圆形态,且随着高程增加,冲刷坑水平方向尺寸增幅放缓而横截面面积显著增加。研究成果可为类似复杂桥墩型式的桥梁安全运行提供参考。

基于BESO算法的高桩承台式水平轴风力机支撑结构优化

研究大型水平轴风力机塔筒的合理支撑结构形式对风力发电结构系统安全至关重要.针对高桩承台式水平轴风力机,基于反比例型删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,拓扑优化风力机塔筒结构,根据计算流体动力学方法和桩土相互作用原理,建立考虑桩土作用的风力机结构风致动力响应数值模型,比较分析优化前后风力机结构动力响应特性,验证结构优化方法的可靠性.经拓扑优化得到新的高桩承台水平轴风力机支撑结构,相较于初始结构,优化后的支撑结构风致动力响应显著降低,成果可为高桩承台式水平轴风力机支撑结构设计优化提供技术参考.