地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

有限元法作为滩涂光伏阵列桩基设计计算方法的适用性研究

【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段,光伏阵列桩基在土建工程中占比很大,对投资有显著影响,目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范,其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法,探索有限元方法对此的适用性,【方法】以既有滩涂光伏桩基设计方案为例,依据行业规范方法进行竖向、抗拔、水平承载工况复核计算,同时使用有限元超载法和强度折减法进行计算和分析。【结果】分析及对比结果显示:两类方法所依据的力学机理基本相同,计算得出的承载力规律一致,安全系数值接近,沉降值接近;竖向承载和抗拔工况,有限元法得出的安全系数略大于规范方法;水平承载工况,有限元法得出的安全系数略小于规范方法;对于滩涂光伏阵列桩基而言,竖向承载力安全系数最低,是承载力设计的控制工况;抗拔承载安全系数最高,远高于规范要求值,不是控制性工况;水平承载安全系数居中,有较充足的安全裕度,该工况容易满足要求。【结论】结果表明:有限元法计算能够生动展示桩基及支架的空间、过程和细部力学响应,有利于指导和改进设计,对滩涂光伏阵列桩基设计有良好的适用性;有限元法用于桩基承载力计算应优先使用超载法;滩涂光伏阵列桩基的承载特点和工作环境与建筑桩基不同,目前规范规定的竖向承载力安全系数偏保守,应适当放宽,对设计理论创新做出尝试,并合理地控制工程投资。

深基坑新型张拉嵌入复合排水型锚固结构支护特性数值仿真分析

传统锚固结构很难满足软土地区深基坑工程工期紧、支护效果要求高的需求,对此提出张拉嵌入复合排水型锚固结构。通过分析新型支护结构的锚固机制得出:在基坑开挖过程中锚杆受力分为预张拉、端阻力递增和锚固作用失效3个阶段;给出了新型锚杆承载力计算方法;采用有限元软件模拟分析了新型结构的支护效果和排水特性。结果表明:新型锚杆轴力分布与普通锚杆不同,在预张拉锚头位置轴力出现陡增;相比于普通锚杆,新型锚固结构支护效果更好,能够使坡面最大水平位移减小37.2%,更有利于基坑稳定;新型锚固支护结构具有较好的排水效果,能够快速消散临空坡面附近的孔隙水压力。

考虑桩土变形协调的复合地基设计方法

目前在复合地基的设计中,由于采用桩体压缩模量计算得到的复合压缩模量偏大,造成复合地基加固区沉降被低估;另外桩和桩间土承载力发挥系数取值主观性较强,导致复合地基承载力计算结果偏大。针对上述两个问题,从复合地基形成机理出发,指出桩及桩间土共同直接承担荷载时必须保证桩土变形协调。桩土变形协调的条件是:(1)桩刺入垫层的深度不能超过垫层厚度;(2)桩宜设置为摩擦桩。在此前提下,分别计算桩及桩间土的沉降,利用桩土变形协调方法得到了桩土应力比和承载力发挥系数理论值,进而得到加固区的沉降计算方法。工程算例证实,从保证复合地基有效设计和工程安全的角度出发,应该根据桩土变形协调来进行复合地基设计计算。

复合地基沉降量计算的平均切线模量法

地基的沉降量计算一直是地基基础工程中的重点问题,在地基基础设计过程中地基沉降量是重要的建筑变形控制参数,在满足地基承载力要求的前提下,只要将地基的沉降控制在允许变形的范围内,就能达到更好的经济效益,因此地基沉降量的准确计算对地基基础工程至关重要。地基沉降量的计算不仅与地基土层的物理力学性质、强度参数、变形指标有关,还与基础的尺寸有关,本文在原位载荷试验p-s曲线符合双曲线的基本假定条件下,采用切线模量法反算地基土层的切线模量和强度指标黏聚力,得到地基土层的变形和强度指标参数后,再用平均切线模量法计算实际基础的p-s曲线,进而确定实际基础的地基沉降量。文中通过CFG桩复合地基原位载荷试验及地基沉降量计算案例对切线模量法计算地基沉降量进行了优化,并与现行规范中地基沉降量计算方法进行了比较说明,验证了该计算方法的合理性。

CFG桩复合地基设计要点

结合已有研究成果及工程实践,从CFG桩复合地基设计角度出发,对设计过程中的附加压力、变形计算深度、压缩模量、压缩模量提高系数、地下水等设计要点进行了分析,并探讨了桩长、桩径、桩间距等参数的选取原则,得出桩径越小,经济性越好,但同时相邻桩相互影响问题更加突出等结论。

CCS水电站砂卵砾石地基上的重力坝设计与研究

CCS水电站的左岸挡水坝段为岸坡上的混凝土重力式结构,最大坝高39m,坐落在深厚覆盖层,覆盖层自上而下依次为砂卵砾石层、砂层和粉质粘土层,最深达130余米。复杂的地形地质条件使地震液化、地基承载力低、不均匀沉降等问题突出。因现场不具备提高地基承载力的施工处理条件,为满足原始地基承载力要求及坝身整体稳定要求,在体型设计上突破常规,坝段纵向采用大平台+陡坡式的建基面,横向采用空箱和实体相结合的坝体形式,并在坝坡、横缝等方面采取相应的结构措施,最终确定合理的重力坝设计方案,可为类似工程提供了新的设计理念和参考。

关于压板载荷试验确定地基承载力问题的讨论

地基承载力应由实际基础下地基的强度和变形双控确定。直接由压板载荷试验确定地基承载力可以保证强度安全,不能保证变形安全。要实现变形控制设计,地基承载力应该由设计师取定更合理,设计师可以从压板试验获取土的变形与强度参数,用于计算实际基础的荷载沉降p-s曲线,由p-s曲线按强度和变形双控确定合理的地基承载力。

碎石桩红黏土复合地基承载力与变形特性分析

在天然红黏土地基上进行高填方机场建设,其沉降与稳定性难以满足机场控制标准。碎石桩复合地基具有加速地基固结沉降和提高地基承载力的作用,可较好应用在红黏土地基处理中,但其作用机理不明确。基于西南某高填方机场的红黏土地基,通过室内试验和原位测试,研究碎石桩处理前后红黏土的物理力学特性,得出置换率为7.0%时,碎石桩复合地基以排水固结为主要加固机理,处理28 d未加载条件下地基承载力提高了23.7%;利用ABAQUS有限元软件对红黏土未处理地基和碎石桩复合地基在填筑荷载下的变形特性和孔隙水压力消散情况进行数值模拟,得出天然红黏土地基固结速率非常缓慢,工后沉降不能满足运行期道面运行要求,采用碎石桩处理后,红黏土软弱地基的排水固结速率得到大大提高,施工期固结度可完成96.0%。研究结果得到了现场监测资料的验证,可为类似工程提供参考。

气囊式框架地梁边坡支护结构力学性能分析

针对地震、崩塌等自然灾害频发而导致的边坡失稳问题,提出了可快速应对抢险救灾工作的气囊式锚杆框架地梁新型结构,并阐述了该新型结构的工作机理。分析气囊框架地梁受荷时玻璃钢与气囊的受力特性,给出了气囊框架地梁承载力计算方法;结合气压传动和双层弹性地基梁理论,建立了气囊框架地梁-锚杆-土体协调变形的计算模型,给出了气囊式框架地梁在边坡支护施工阶段与工作阶段的力学效应计算方法。结果表明:①气囊式框架梁结构承载力主要由框架梁板厚、板材强度、气囊内压和高度决定,增加框架板厚、板材强度、气囊内压和高度可以提高结构承载力;②气囊式框架梁支护边坡存在施工和工作两个阶段,工作阶段位于坡脚处的框架梁剪力和弯矩出现较大的上升,设计时应作为最不利因素着重考虑;③支护设计时还应综合考虑支护效果、结构承载力和经济性给出设计方案,确保结构在实际抢险救灾中的可靠性、时效性和经济性。研究成果可在边坡快速支护中为新型结构的设计应用提供理论依据和指导。

岩石力学课中软岩地基极限承载力计算方法的推演与教学设计

结合岩石力学课程中完整软岩基地承载力计算方法的教学内容,详细分析和给出便于学生理解和掌握的软岩地基极限承载力及地基承载力容许值的力学模型和推演方法,并分析影响岩石地基承载力的因素。通过对地基承载力计算方法的教学设计和实践,取得良好的教学效果。

浙北地区软土多种勘察成果相关性分析

在调查统计浙北地区软土的工程勘察资料的基础上,对软土静力触探参数与室内土工试验强度参数及地基承载力特征值进行相关性分析。建立浙北地区软土静力触探参数(锥尖阻力q_(c)、锥侧摩阻力f_(s))与室内土工试验强度参数(黏聚力c、内摩擦角φ)、变形参数(孔隙比e、压缩模量E_(s))之间的回归公式及静力触探参数q_(c)、f_(s)与平板载荷试验得到的地基承载力特征值fak之间的回归公式。结果表明,当q_(c)在0.4~0.7MPa、f_(s)在8~13kPa范围内,回归公式拟合度较好;相比于f_(s),利用q_(c)确定强度参数的回归公式可靠度更高;利用q_(c)、f_(s)确定变形参数的回归公式可靠度比较接近;静力触探参数反映地基承载力比反映强度参数、变形参数可靠度更高。研究结果可为区域性软土勘察、设计及施工提供工程参考。

珊瑚砂砾互层地基承载特性模型试验研究

岛礁在吹填过程中会形成珊瑚砂与珊瑚砾石相互交替的层状地基。为研究珊瑚砂砾交互地层地基的承载特性,通过室内模型试验,开展了纯砂、纯砾均质地基以及不同层厚比例砂砾互层地基的承载特性研究。试验结果表明:纯砂地基的承载力和变形模量随相对密实度的增大而增大,且密实地基的承载力明显高于中等密实地基;相同相对密实度下,纯砾地基的承载力和变形模量是纯砂地基的2倍以上;上砾下砂地基的承载力随砾层厚度的增大而增加,砾层具有一定的应力扩散作用,厚度越大,应力扩散越明显;上砂下砾地基的承载力随砾层埋深的减小而增大,地基下卧砾石层能使地基内一定深度处应力集中程度减弱,埋深越浅,减弱程度越大。试验结果对于确定砂砾互层地基的天然承载力及持力层选择具有重要意义。

地基承载力深度解析

地基承载力直接关系到土木工程的安全和正常使用,是土力学的核心研究内容之一。不同国家、不同行业、不同历史时期的地基承载力评价方法存在差异,导致现有的地基承载力评价方法体系繁杂,对正确理解和合理确定地基承载力造成很大困扰。为了更好地理解和评价地基承载力,对地基承载力的概念、发展历史和评价方法进行了深度解析。首先,回顾了地基承载力的概念和主要评价方法,对评价方法进行了系统分类,将其分为原位测试法、理论计算法和工程经验法;其次,梳理了我国规范中地基承载力评价方法的发展历史和各版本异同,发现我国地基承载力评价方法经历了从单纯理论计算法到理论计算法与原位测试法以及经验修正相结合的过程,TJ 7-74《工业与民用建筑地基基础设计规范》是这一过程转变的重要节点;最后,对比了中、美、欧部分规范中地基承载力的评价方法,发现欧美规范采用折减的地基极限承载力作为地基承载力设计值,这与我国采用经过经验修正的临界荷载作为地基承载力特征值明显不同。

浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形及注浆加固研究

为研究浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形特征及基底注浆加固方法,依托云南省某拟建高速公路连拱隧道,采用MIDAS/GTS软件进行数值模拟计算和分析。研究结果表明:(1)在围岩较好、埋深较小时中隔墙基底压力分布随施工过程由“马鞍形”分布逐渐变为“钟形”分布,最大基底压力出现在先行洞衬砌浇筑后右侧墙趾处,中隔墙地基总体上处于隆起变形状态;(2)在围岩较差或埋深较大时中隔墙基底压力分布呈“马鞍形”分布,最大基底压力出现在后行洞二衬浇筑后中间偏右处,中隔墙地基总体上处于沉降变形状态;(3)通过数值分析得到不同埋深、地质条件下的连拱隧道中隔墙地基需要满足的承载力,并结合现行规范及前人研究成果,提出了中隔墙岩石地基加固前后地基承载力计算方法。研究成果可为连拱隧道的设计和施工提供参考。

花管土钉抗拔力学模型研究

花管土钉已被广泛应用于基坑工程中,但其抗拔承载机理尚不明确。根据花管土钉的支护原理,分析其三种破坏形式,提出花管土钉的四个受力阶段;基于库仑土压力理论,将滑动土体上方看作均布荷载,推导出花管土钉极限抗拔承载力的计算公式;结合兰州某基坑实例,将《建筑基坑支护技术规程》中的花管土钉极限抗拔承载力计算方法与本文计算方法进行拉拔试验,并对结果进行对比分析。研究表明:花管土钉的破坏模式主要为花管杆体被拉断、出浆锚固体被剪断及出浆锚固体前端土体变形过大;花管土钉的四个受力阶段包括静止阶段、塑性区产生阶段、塑性区扩张阶段和破坏阶段;在花管土钉极限抗拔承载力的组成中,出浆锚固体提供的抗拔力所占比重随花管埋深的增大而显著增大,是花管土钉极限抗拔承载力的重要组成部分。

地基计算系统5.0版研发及验证

地基计算系统经历30多年的发展,随着规范的更新而更新。最新版的规范已经发布,但相应的软件一直没有更新,同时随着业务的扩展,需要的软件能够针对不同领域,适应国内外的规范,使用上更方便快捷,为此开发了地基计算系统5.0版。新版的软件前后处理采用JavaScript编制,前处理输入方便,具有检查功能;后处理分模块显示结果,并生成可编辑的计算书。内核采用C语言开发,不仅保留了2008版的计算模块,还扩展了相应的计算方法。在地基承载力和边坡稳定性模块,纳入了更多的计算方法,能够适应不同领域和多个国家的规范,是同类型软件计算方法最丰富的软件。新版软件为可靠、高效的计算工具,也为国产同类型软件提供借鉴。

不同地基处理桩对邻近桩基承载特性及沉降的影响

为研究不同地基处理桩型对邻近钻孔灌注桩基础的承载特性和沉降变形的影响,以杭州某地铁车辆段为例,采用PLAXIS 3D有限元软件分析了钻孔灌注桩、PHC管桩以及高压旋喷桩的单桩极限承载力和沉降变形曲线,并通过理论计算验证了有限元分析的正确性,同时通过数值仿真改变地基处理桩型的排列方式和桩间距,分析了PHC管桩和高压旋喷桩对邻近桩基的承载力、沉降变形和桩侧阻力与端阻力的影响。研究表明:PHC管桩和高压旋喷桩地基处理主要作用是提高邻近桩基的桩侧阻力,减小其桩身压缩量;两种地基处理桩型在提高邻近桩基的极限承载力和减小其沉降变形时,均有相应的最优加固范围与最优桩间距。

海上自升式稳桩平台桩基竖向承载特性理论分析

采用《海洋井场调查规范》法、《建筑桩基技术规范》法、《美国石油协会规范》法和Hansen公式法,对江苏省启东海域某自升式稳桩平台的桩基进行了竖向承载特性分析,研究了不同理论方法所得桩基竖向承载力的差异,以及桩径和土体参数对桩基竖向承载力的影响规律。由理论分析可知,Hansen公式法计算得到的桩基竖向承载力最为保守,《海洋井场调查规范》法最不保守;基于Hansen公式法,桩径为1.6、1.8、2.0、2.2 m的平台桩基安全贯入深度分别为15.5、14.0、13.0、12.0 m;基于Hansen公式法,土体内摩擦角对桩基竖向承载力的影响程度最大。

某钢结构栈桥变形异常问题分析

针对某既有工业类钢结构栈桥项目的变形,根据现场观察、调查了解、现场检测、结构体系分析,推测出产生该变形的原因后,在不增加额外荷载和约束的前提下,通过计算模型的分步施工来实现对现状变形的拟合,进而可以对构件的承载力、整体结构的安全性作出更真实有效的分析,该方法对于既有建筑的变形分析是一种比较实用的方法。