Finite Element Analysis of Effects of Improvement of Soil Between Double-Row Piles

Double-row pile(DRP)retaining systems have been widely used in deep excavations in China.Soil between the front and back-row piles(FBP soil)is often improved to decrease the displacement of DRPs in soft soil areas,but the improvement efficiency has rarely been researched.A large and deep excavation supported by a DRP retaining system is introduced,and the effect of FBP soil improvement is discussed by comparing the finite element analysis and the monitoring results.Then,a parametric study of DRP using the finite element method considering the small strain of soil is conducted to investigate the effect of FBP soil improvement.It was shown that the pile deflection and bending moment decrease when the FBP soil is improved.Moreover,the most efficient way to minimize the pile deflection and bending moment is to improve the FBP soil around the excavation level.The FBP soil improvement 2-4 m below the pile head is not very useful for reducing the pile deflection and can be eliminated when the pile displacement limit is not very strict.

预制底板不同构造形式对UHPC叠合板受弯性能影响的有限元分析

通过对1块UHPC材质整浇板和3块不同叠合面钢筋形式的UHPC材质叠合板进行ABAQUS有限元模拟,分析挠度-荷载曲线等数据,观察构件破坏形态,分析不同构造形式的预制底板对叠合板抗弯性能的影响。

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。

咸阳国际机场大轴力桥梁桩基托换技术试验研究

西安地铁二号线下穿隧道穿越咸阳国际机场主线桥桩基,须进行桩基主动托换处理。笔者结合实际工程设计,采用连接面凿毛+钻孔植筋+界面胶+张拉预应力的新型接头形式,将托换大梁与既有墩柱承台桩基相连接,制作了托换大梁体系(大梁墩柱承台桩基)1∶6整体模型,进行了渐进式重复静力加载试验,进行了受力性能和可靠性分析论证。结果表明:托换大梁体系的强度、刚度满足要求,试件的极限荷载在对应实际尺寸托换大梁中可达9 900t,托换大梁具有很高的承载能力,试件的延性较好,安全性高,在上部大轴力桥梁荷载下变形协调,没有相对滑移,新型接头形式合理、可靠,便于施工。

钢夹板螺栓连接胶合木梁抗弯性能研究

为探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能,针对采用钢夹板螺栓连接进行接长的胶合木梁的构造特点,考虑拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木、螺栓顺纹间距及螺栓并列、错列布置3个影响因素,设计制作13组共39根试验梁,进行抗弯性能试验。采用有限元数值模拟方法,探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的破坏机理及螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木厚度等影响参数对其抗弯性能和承载力的影响规律。试验与计算结果表明:螺栓顺纹间距对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响显著,而螺栓并、错列布置方式与拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响较小。随着螺栓顺纹间距的增大,试件的初始抗弯刚度和抗弯承载力明显提高。采用钢夹板螺栓连接方式可以实现胶合木梁的接长,在一定范围内增大螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木的厚度还能提高钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力。装配式木结构中可以采用钢夹板螺栓连接方式对胶合木梁进行接长,其抗弯性能受螺栓顺纹间距的影响较大。对螺栓端距、螺栓直径、钢夹板厚度、胶合木厚度的参数研究可为装配式木结构的设计与应用提供参考。

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4%,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58%;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.

斜卷边槽钢偏心受压构件的稳定性分析

为进一步推动斜卷边槽钢在实际工程中的应用,明确其与直角卷边槽钢的区别,采用ANSYS非线性有限元程序,对共计70个算例的斜卷边槽钢在对称轴平面内偏心受压状态下的构件稳定性能进行分析.研究7种卷边弯起角度、10种偏心距对斜卷边槽钢偏心受压构件稳定承载力、失稳模式及变形等性能的影响.结果表明:偏心距对构件的承载力和失稳模式影响显著,所有构件均不是在偏心距为零时获得承载力的最大值.相同负向偏心距下,随卷边弯起角度的增大构件承载力逐渐降低;当卷边弯起角度达钝角后,各构件之间承载力相差较小,基本不再受弯起角度的影响.在正向偏心荷载作用下,越早出现畸变屈曲的构件承载力越低.

基于BOTDA的PHC桩挠度分布式检测研究

针对预应力高强混凝土(PHC)管桩桩身在水平荷载作用下挠度大小和分布的检测困难,介绍了基于布里渊光时域分析技术(BOTDA)的桩身挠度检测方法;设计了管桩平推模型试验,推导出了管桩在水平荷载作用下的挠度计算公式;通过模拟和实测数据对比,分析了BOTDA用于PHC桩挠度检测的可行性与准确性,获得了PHC桩在水平荷载作用下的变形规律;结合具体工程,对该方法用于PHC桩身在水平荷载作用下挠度测量的可行性进行了验证。研究结果表明:BOTDA用于PHC桩挠度的检测与监测具有明显的优势,其分布式检测的特点,可以准确获得水平荷载对PHC桩的影响深度和挠度分布;该方法操作简便,性价比高,感测光纤耐久性好,可对桩身挠度分布进行精细化检测与监测,值得在桩基检测与监测中应用推广。

钢-木组合梁抗弯性能的数值模拟及参数分析

为探索钢-木组合(STC)梁在短期荷载作用下的承载性能,利用有限元软件建立STC梁的三维(3D)计算模型,模拟四点弯曲试验的加载条件,采用合理的材料本构关系、屈服准则以及接触单元模型,与现有试验结果进行对比,验证该有限元模型的准确性和可靠性。同时,对STC梁抗弯性能的影响因素进行了参数分析,研究剪力连接件类型、间距对STC梁承载性能和组合效率的影响。结果表明:有限元模型的受力形态、荷载-挠度曲线与试验结果相比,吻合度较好,验证了该模型的准确性和可靠性;STC梁中剪力连接件的分布密度、连接的力学特性,能够影响STC梁整体的力学行为,对STC梁进行设计时,为提高其承载性能,可考虑选择刚度较大的剪力连接件。连接件的间距与STC梁的承载性能成反比,当间距为150 mm时,构件组合效率最好,连接件的布置更加经济。

板桩不同施工方法的受力形状研究

传统锚定板桩的计算方法以极限平衡的方法为基础,并没有考虑施工方法的影响。但在实际工程中施工方法对板桩的影响通常是显著的。通过物理模型试验研究板桩的某些参数在这开挖和回填这2种施工方法下的不同表现,包括板桩的位移形变、板桩墙的弯矩以及锚固力等。研究结果表明,回填法施工比开挖法施工产生了更大的板桩位移和弯矩,以及更小的锚固力。

圆钢管混凝土曲杆抗弯性能研究

基于ABAQUS软件建立圆钢管混凝土曲杆纯弯有限元计算模型,分析不同弯曲度下圆钢管混凝土曲杆受力过程中的荷载-挠度曲线,比较圆钢管混凝土曲杆与空钢管曲杆和钢管混凝土直杆抗弯性能的差别,并对圆钢管混凝土曲杆的工作机理进行分析。最后基于弹性理论,推导了圆钢管混凝土曲杆的抗弯刚度解析解。研究结果表明:有限元分析结果与相关试验结果及解析解均吻合良好,由于钢管和混凝土的相互作用,钢管混凝土曲杆具有良好的延性和稳定性,曲线形轴线产生的轴力使得曲杆比直杆具有更高的抗弯承载力,随着弯曲度的增大,圆钢管混凝土曲杆的抗弯承载力和刚度均有所提高。

上海某工程PHC桩偏斜事故分析与处理

通过对上海某工程PHC桩偏斜事故的概述,结合工程实际情况,分析了桩发生偏位的主要原因,并采取了一系列事故处理方法,从而确保后期建筑物的正常使用,同时推广PHC桩的工程应用。

双(多)排桩基坑支护结构受力性能研究与工程实践

双(多)排支护桩由于具有抗侧移刚度大、场地适用性强和方便施工等特点近年来在基坑工程上得到广泛应用。文章根据多排桩支护结构在挠曲微分方程的基础上得出的各点变形及内力方程,带竖向锚索多排桩支护结构预应力大小及施加竖向锚索的时间对支护结构的影响,考虑支护桩在桩身支护参数变化下对支护结构的内力位移的影响等研究结论,结合多个基坑支护工程项目的实践情况,总结了双(多)排桩的支护效果,验证了理论研究成果的可靠性,可为类似问题的理论研究和工程实践提供参考。

软土地基中偏斜挠曲空心桩综合处理技术创新与实践

汇总了挠曲桩纠倾、灌芯与后补桩加固控沉等的新技术集成,展示了近25年来关于偏斜挠曲桩的的专业处理技术经验。首次对深厚软土与复杂地基中的类似挠曲桩的偏斜预制桩进行受力与变形分析,给出了挠曲管桩的桩顶最大水平位移和坑底滑动层深度的数值关系,为工程实践中经验性判断偏斜管桩的桩身完整性提供了一种新的方法,为偏斜桩的竖向残余承载力估算和经灌芯补强的管桩竖向承载力估算提供了经验性方法,并且为存在类似缺陷的桩基础工程进行加固处理方案设计提供了新的技术途径。

支护桩危险点的判定方法研究

基坑监测中,为及时掌握支护桩使用期间的安全状态,一般采用预埋测斜管的方式对支护桩进行水平位移监测。根据桩身水平位移的变化可以推断出桩体的应力状态,并对桩体的安全性进行评估。根据现有规范《建筑基坑工程监测技术标准:GB 50497-2019》的规定,通常认为水平位移最大值处为支护桩危险点(应力状态最危险的点);而现有工程案例表明,实际工程中时而会遇到水平位移最大点并非断桩位置的情况。本文先利用有限元数值分析方法对该情况进行了模拟和分析,继而提出了一种根据桩身分段中最大相对位移为基准,判别桩体危险点的方法。数值计算结果表明,该方法在桩体测斜曲线不存在明显激凸变形点时,可辅助寻找桩体的应力最大点,以保证实际工程中能对桩体的实际危险点进行及时的补充支护。

静压PHC管桩桩基偏位原因分析及处理

结合工程实例,从地质勘探质量、场地地质条件、现场管理及施工质量控制等方面,分析了PHC管桩桩基偏位的原因,并针对实际工程中出现的桩基质量问题,介绍了具体的处理方案及其实施情况。

复杂荷载下斜坡桩基承载力数值模拟研究

针对斜坡桩基受陡坡作用影响桩基前后土体不对称,侧摩阻力有所不同,容易产生安全隐患问题,对复杂荷载下斜坡桩基承载力进行数值模拟研究。在复杂荷载作用下获取水平受荷桩的挠度微分方程,采用有限单元法确定桩周土抗力及与其对应的桩身位移关系;建立数值分析模型,对桩基模型实施网格划分,计算出桩体和土体的各项参数,分析不同坡度、邻坡距和桩长条件下桩基极限承载力的变化规律和影响因素,利用数值模型确定极限上拔承载力。结果表明:在复杂荷载下,获得不同位置桩身弯矩和土体模量对桩身弯矩的改变,可通过改善土的模量提高桩的水平承载力。

软土地基不对称堆载对桥梁偏位的影响及加固分析

针对软土地基某一桥梁偏位工程,通过数值计算结果与现场实测数据的对比分析,了解邻近不对称堆载对桥梁桩基偏位及内力的影响,并对桩基加固方案中桩基变形及内力进行探讨。通过分析结果可知,在不对称堆载作用下,桥梁墩柱及基桩将发生侧向偏位,尤其是当不对称堆载的作用较大时,基桩将发生较大的位移,并在桩身产生较大的弯矩,这可能导致基桩桩身产生开裂破坏而影响后续桥梁的安全使用。在补桩加固后,墩基的抗侧移刚度有了较大提高,但随着堆土高度的增大时,墩柱仍将发生较为显著的位移,故在补桩加固后仍有必要对桩周土体的不对称堆载进行限制。同时,在相同堆载作用下,补桩基桩与原有基桩所产生弯矩分布存在较大的差异,尤其是弯矩最大值的分布位置发生明显变化,在后期补桩加固设计应予以考虑。

钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的受弯性能(英文)

分析了钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线,研究了加固层与本体梁界面的粘结机理。将钢筋混凝土梁的受力性能分为未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段,在平截面假定的基础上,建立了高强钢绞线网-复合砂浆加固梁的截面弯矩-跨中挠度分析模型。采用换算截面法对加固梁在集中荷载作用下的抗弯性能进行全过程受力分析,并通过10根加固梁的试验数据对模型进行验证。分析结果表明:截面屈服弯矩和极限弯矩试验值与模型计算值的平均比值分别为1.027、1.094,屈服跨中挠度和极限跨中挠度试验值与模型计算值的平均比值分别为1.286、0.918,因此,截面弯矩-跨中挠度模型可行。

基于Reissner理论的加强结构绝缘板(FSIP)挠度分析

加强结构绝缘板是采用水泥纤维板作为结构面板,粘贴于聚苯乙烯泡沫芯材两侧,并在下面板和芯材之间用碳纤维布加固而形成的夹芯板结构,具有良好的节能环保特性。通过抗弯试验,研究了不同芯材厚度、有无碳纤维布对FSIP板承载力的影响;基于Reissner理论,运用Timoshenko梁理论和复合材料力学公式,修正了夹芯板的中性层位置,并考虑横向剪切效应的影响,提出了在任意集中荷载作用下FSIP板的挠度计算式,并与试验结果进行对比。结果表明:有碳纤维布加强的结构绝缘板,增加芯材厚度可显著提高加强结构绝缘板的抗弯极限承载力,增加结构延性,且挠度理论计算值与试验结果吻合较好。