灌浆料对预制承插式桩芯与钢管桩黏结性能影响试验研究

高桩码头的桩芯、桩帽为桩顶连接关键结构,而传统水上现浇施工通常面临作业难、施工质量影响因素多等问题。预制承插式桩芯桩帽结构由水上现浇转变为工厂预制,通过超高性能混凝土灌浆料与钢管桩形成桩顶结构,避免了水文条件对其施工的影响。通过物模试验开展预制桩芯-桩帽结构的破坏模式及灌浆料配比研究,结果表明:竖向荷载下桩顶结构的灌浆料与预制桩芯界面黏结不动,仅灌浆料与钢管之间产生相对滑移,灌浆料与钢管内壁的界面黏结性能相对薄弱;灌浆料与钢管的黏结强度随钢纤维掺入而减小,随膨胀剂掺入而增大;塑性膨胀剂掺量0.08%、中后期国标Ⅱ型膨胀剂掺量12%组合为最优配比,其界面黏结强度在28 d内呈增长趋势,28 d后趋于稳定。

海上风电高桩承台基础关键部位受力特性研究

海上高桩承台基础结构承台部分的设计主要依靠高桩码头和桥梁等其他高桩承台结构的经验,基于在建工程,为解决设计时容易设计出过厚承台和多余配筋的问题,本文采用有限元对包括土体在内的整个风机基础进行精细化数值模拟计算,计算结果与规范算法进行对比,得到承台设计时规范算法的安全余量,同时提出配筋优化方向。结果表明:基于弹性材料模型计算结果,有限元计算结果小于规范算法计算结果,基桩最大压力相差22.43%,最大上拔力相差2.08%,弯矩差别最大为57.89%,最小为18.85%;基于弹塑性材料模型计算结果,钢筋最大应力出现在钢管桩桩头,承台顶层钢筋受力较小,设计时可加强钢管桩桩头配筋,减少承台顶层钢筋数量。

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.

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。

中马友谊大桥主桥深水基础临时结构设计及施工技术

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+2×180+140+100+60)m混合梁V形支腿连续刚构桥,主墩均采用高承台群桩基础。该桥主墩基础施工面临珊瑚礁地层、深海、长周期波涌浪、航空限高及31个月超短工期等不利条件,桩基础采用全栈桥+钻孔平台方案施工,承台采用有底单壁钢吊箱围堰方案施工。在深水基础临时结构设计时,采用高桩大跨栈桥,应用半刚构体系将栈桥跨度提高至46.4 m;通过试桩等效水平推力试验得到钢管桩在波流循环作用下礁灰岩地层承载力设计依据;研发一种带叠合底板的钢吊箱围堰,解决了素封底混凝土开裂失效的问题。施工时,通过钢管桩打入性分析验证了大直径钢管桩在礁灰岩地层中施沉的可行性;研发高精度海浪预报系统,寻找作业窗口,保证栈桥沉桩效率;应用大刚度导向架及高精度调位系统,控制钻孔平台钢护筒基础的施沉精度;采用平台装配式整体吊装工艺,提高了恶劣海况下的施工效率及安全性;采用水封+干封二次封底工艺,保证了钢吊箱的封底质量。主桥深水基础下部结构在14个月时间完成,达到施工安全和主体结构质量控制目标。

装配式双桩桩帽节点受力有限元分析

在约束条件及受力特性上,装配式双桩桩帽与桩基的连接特点与传统现浇桩帽不同。采用有限元数值分析方法,通过对比装配式双桩桩帽节点与传统现浇双桩桩帽节点,分析二者在结构内力、混凝土应力、结构变形、传力分配等方面的差异,总结出一般规律。结果表明:桩基与装配式双桩桩帽之间的连接可视为固接连接;装配式双桩桩帽节点内的混凝土一般不会先于桩基本身发生破坏;装配式双桩桩帽节点内桩身本体以上弯矩大于传统现浇桩帽节点方案,应进行桩顶以上部分的抗弯计算。

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.

高桩承台基础与桥梁结构的动力相互作用

采用两质点模型近似模拟群桩基础和基础以上桥梁结构的动力特性,推导出桥墩、基础地震反应的计算公式,然后用数学工具MATLAB编制了一个程序,最后以一个实际结构为背景建立两质点模型进行了动力相互作用规律的探讨.结果表明,承台质量较大的高桩承台基础和基础以上桥梁结构之间的动力相互作用现象非常显著,计算桥墩和基础的地震反应时,承台质量的影响不可忽略,否则可能会引起很大的误差.

高桩承台式海上风电基础冰载荷模型试验

通过物理模型试验的方法,观测海冰与高桩承台式海上风电基础的相互作用进程,测定不同冰速和冰攻角下基础结构所受的冰力时程,并对结果进行分析与讨论。结果显示,靠船构件与冰排的先期作用致使冰排累积了一定程度和范围的损伤,有利于减小基础结构所受的冰力极值。该研究成果对高桩承台式海上风电基础结构在寒区海域的工程应用具有一定的借鉴意义。

深厚软基上澳门机场护岸设计技术

在深厚软土地基的回填工程中新建护岸,结构变形控制、地基承载力和施工工艺选择往往是关键。以澳门国际机场扩建工程为实例,针对深厚软土地质和复杂环境条件及限时、限高等机场特殊施工条件,开展护岸结构选型、结构计算、施工工艺选择等关键技术研究,提出前板桩后桩基的高桩承台等结构方案,能较好地解决深厚软土、环境复杂、施工条件受限等情况下的护岸变形控制、地基承载力和施工难题,可为类似工程提供借鉴。

组合型前板桩高桩承台结构研究与应用

分析传统前板桩高桩承台结构的优缺点,针对混凝土板桩、钢板桩的耐久性、经济性等问题,提出了改进型方案即组合型前板桩高桩承台结构。采用竖向弹性地基梁法建立组合型结构的计算模型,并采用有限元软件SAP2000对混凝土桩身受力的优化方法进行解释。以上海某码头为例,验证组合型前板桩高桩承台结构的实用性和模型计算的准确性。

联排桩结构在航道高边坡直立式驳岸上的应用

针对岩层埋藏较浅的高边坡支挡结构,基于荷载结构法,根据弹性地基梁理论对模型进行合理的简化,将阻滑桩基由分布式结构优化为联排桩结构,充分发挥入岩段联排桩的固端作用,减小单桩的内力和变形,同时减少对周边建筑物的干扰,降低入岩桩基施工难度。

超高层建筑深基坑排桩支护结构抗震性能测试

为研究地震作用下超高层建筑深基坑排桩支护结构的抗震能力,提出超高层建筑深基坑排桩支护结构抗震性能测试方法,针对南方地区某超高层建筑施工工地的深基坑工程,采用中国核动力研究设计院的大型地震模拟振动台测试深基坑排桩支护结构模型抗震能力,根据弹性地基梁基本原理计算基坑排桩支护结构常规梁单元刚度矩阵和弹性地基梁单元刚度矩阵,得到深基坑排桩支护结构总刚度矩阵,依据总刚度矩阵和排桩支护结构静力平衡条件初步得到排桩支护结构位移,采用压顶梁弹性系数修正总刚度矩阵,获取准确排桩支护结构位移,测试超高层建筑深基坑排桩支护结构抗震性能。实验测试结果表明,所提方法可准确测得支护结构横向位移-纵向深度以及排桩桩身位移,且测得超高层建筑基坑深度越深,地下连续墙侧向位移随地震等级增大幅度越大,超高层建筑深基坑排桩支护结构抗震性能越差。

桩基承台挡土墙在高填路堤工程中的设计与应用

桩基承台挡土墙是由钢筋混凝土承台、挡土墙和桩基组成的新型支挡结构。以某城市主干道K0+540.0—K0+742.8段高陡路堤为例,分析了路基处治过程中的关键控制性因素,并基于安全、可实施性和经济合理性原则,对桩基承台和明挖扩大基础重力式挡土墙2个方案进行了比选,最终确定该工程支挡结构采用桩基承台挡土墙方式施工。该处治措施有利于解决地基承载力低和明挖基础面积过大等问题,为临河和存在既有弃方等条件复杂的工程建设提供了参考和借鉴。

上海东大盈船闸工程结构设计优化与创新

航运枢纽二线船闸的平面布置常受枢纽现有建筑物、土地资源等限制而调整余地有限。以上海东大盈船闸工程为例,通过对周边环境条件、施工条件、环保要求、使用条件等多方面分析,指出原船闸工程结构方案设计的不足,并提出外河引航道采用高桩承台叉桩式驳岸结构、外河导流堤采用高桩墩台导流堤结构、闸室施工采用SWM工法基坑围护结构等优化方案,解决了空间受限、资源紧缺和环保压力等情况下建造二线船闸的技术难题。

京沪高铁跨西气东输管道刚构桥设计与施工技术

针对京沪高速铁路跨西气东输管道技术含量高、工期任务紧、安全隐患大的特点,考虑到地基承载力相对较低及铁路跨管道施工高危险性因素,决定采用桩基础加承台刚构桥结构形式跨越管道。桩基施工采用挖孔桩,岩石迫裂采用钻孔灌膨胀剂等技术。从该桥设计要点、施工技术、安全防护措施等方面进行了介绍,为今后类似工程提供参考。

海上风机高桩承台基础船舶碰撞动力分析

为研究海上风机高桩承台基础受到船舶碰撞作用的动力响应,本文运用非线性分析软件LS-DYNA,结合我国东南某海上风电场实际情况,通过建立风机高桩承台基础与船舶碰撞的有限元模型,研究了船舶在撞击过程中的撞击力时程分布以及高桩承台基础在撞击作用下的响应,分析了船舶碰撞对于风机基础结构的动力影响,对于橡胶护舷对于基础结构的保护作用进行了分析。研究结果表明,船舶撞击速度对于风机基础结构的位移影响显著,需要严格控制船舶靠泊速度。同时,橡胶护舷对于结构起到了良好的保护作用。

海上风电机组高桩承台基础结构参数优化分析及实用变形分析方法研究

采用SESAM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,对桩体静力性能和荷载效应的影响。结果表明:在外部荷载和环境参数一定的条件下,当桩径、壁厚和布桩半径变化时,结构的轴压、轴拉、剪力和弯矩均有不同程度的变化。基于计算数据,给出了结构的优化设计方法;通过对结构参数发生变化时泥面处竖向、水平位移和转角的规律分析,回归得到了泥面处竖向、水平位移和转角的变化曲线,并通过对不同海况下算例的验证,表明回归曲线精度良好。

钢混组合无封底钢吊箱设计与施工技术

以福厦高铁安海湾跨海大桥主桥高桩承台工程为例,针对该项目的环境特点,通过对比吊箱围堰下放方式、底部结构形式,并结合经济性、施工难度、安全风险及工期,确定装配式混凝土预制底板钢吊箱方案综合效益最佳。利用有限元软件建立三维模型,研究分析了5种工况下,钢混组合吊箱围堰结构受力和变形。最后,结合现场实施情况,对无封底钢混组合钢吊箱的加工、拼装、体系转换等关键技术进行了总结。该组合吊箱与常规钢吊箱相比节省了封底混凝土,降低了施工成本,具有较好推广意义,可为今后同类工程提供借鉴和参考。