低承台群桩基础竖向承载特性及优化设计

针对等刚度群桩基础易出现差异沉降、承台弯矩增大等问题,考虑总桩长一定且土体刚度沿深度线性增加的条件下,设定8种典型的群桩基础方案。运用PLAXIS 3D有限元软件建立群桩基础分析模型,结合现场大比例尺群桩载荷试验验证文中数值模拟法的合理可行性,进而针对5×5低承台群桩基础分析桩土刚度比、桩间距等因素对基础轴向刚度比和差异沉降比的影响。研究结果表明,当桩长配置为10、32、16、32、10m时,桩长配置有利于增加基础刚度;当桩长配置为14、24、24、24、14m时,桩长配置有利于减小基础差异沉降。研究为群桩基础的桩长优化设计提供一定的参考。

深水双壁钢围堰施工技术探讨

某大桥桥墩位于深水河流中,承台类型为低桩承台,设计施工采用双壁钢围堰方案。该文通过对双壁钢围堰的制作、安装、下放和封底施工技术进行总结梳理,分析各个阶段的操作方法和重点管控措施,以及对施工中可能会出现的问题展开论述,提出一些应对措施和处理方法,为同类钢围堰的施工积累经验。

可液化场地桥梁群桩基础地震响应振动台试验研究

针对上覆黏土层、下部饱和砂层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩—独柱墩结构,完成了可液化场地群桩–土–桥梁结构地震相互作用振动台试验。试验表明:在小幅震动阶段孔压仅有少量积累,孔压积累主要发生在强烈振动段;孔压随震动幅值增大、持时延长而变得更高;最强烈液化作用滞后于峰值加速度时刻。砂层加速度反应受场地液化影响较大;随着砂层液化的发展,土层位移峰值时刻与输入地震波峰值时刻、土层加速度峰值时刻之间表现出明显的时滞特征,而土层位移对桩的弯矩反应起着越来越明显的作用,且液化砂层位移对桩土相互作用力影响效应已凸显;完全液化砂层的承载力并未全部丧失;无论砂层液化与否,桩与砂层加速度反应规律保持一致;地震中土层分界附近桩的加速度、弯矩出现突变。振动台试验无疑为可液化场地桥梁群桩抗震性能研究提供必要铺垫。

承台型式对可液化场地桥梁桩-柱墩地震响应影响振动台试验

基于相同土层结构地基条件下,分别采用低承台群桩-独柱墩与高承台群桩-独柱墩结构,完成了两次可液化场地群桩-土-桥梁结构地震反应振动台试验,据此研究了承台型式对桥梁桩-柱墩地震反应的影响。研究表明,与高承台桩相比,可液化场地中低承台桩的抗震性能更优;地震中砂层尚未液化或液化不充分时,低承台更多表现出减弱桩尤其桩上段的加速度反应的作用,相反高承台更多起到放大桩的加速度作用,而高承台桩与低承台桩的峰值应变自下而上更多表现出逐渐增大趋势;即使砂层完全液化时,低承台桩的峰值应变自下而上仍以渐增为主;与低承台桩相比,高承台桩更有助于放大墩顶加速度、位移反应,对结构体系整体稳定性产生了不良影响;虽然低承台桩未出现严重破坏,但砂层中部桩的应变却很大,液化砂土-桩运动相互作用对桩的抗震性能影响不容忽视。

可液化场地桥梁群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验研究

针对两种土层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩-独柱墩结构形式,完成了两个试验体的群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验,很好地再现了自然地震触发场地液化及结构反应的各种宏观现象。结果表明,桩的最大加速度反应位置与地层结构关系密切且随场地液化发展而不断变化;低承台条件下,三层土场地较二层土场地对墩顶的加速度反应放大作用更显著;场地液化过程中,承台附近或液化与非液化土层分界处桩发生最大或较大动应变;低承台下,二层土场地中柱墩反应较小、桩反应较强,三层土场地中柱墩反应较强。

低承台桩基础对地表土体振动的影响分析

建立了基于Biot波动方程的三维显式有限元计算方法,分析饱和地基中低承台桩基在简谐荷载作用下,桩基对桩周地表土振动的影响。采用1/3倍频程分析技术评价地表的振动量级,参数计算分四组,分别探讨土骨架的剪切模量、激振频率、承台板埋深比、平面尺寸的影响规律。结果表明：从减小水平向振动来考虑,承台埋深比宜取0.4~0.5,承台板厚宜取较大值;从减小竖直向振动来考虑,承台埋深及承台板厚的取值与土骨架剪切模量有关,建议承台量纲为一的板宽取0.5;桩基在较低频率荷载作用下对地表振动的放大作用要比较高频率荷载作用强。

低承台管桩纵向自由振动特性分析

基于广义Voigt模型和附加质量模型,研究了低承台管桩的纵向自由振动特性。首先,根据承台和管桩周围土体的性质,建立了承台、管桩、桩侧土以及土塞纵向自由振动的控制方程;然后,结合承台-管桩-土系统的耦合条件,采用Laplace变换技术及阻抗函数传递法,求解得到了承台纵向自由振动位移的频域解析解及时域半解析解。最后,分析了附加质量模型中Voigt模型参数的敏感性区间,并将该解退化与已有解进行对比,验证了该解的合理性;讨论了桩身参数、土塞、桩侧土及承台周围土体对低承台管桩纵向自由振动特性的影响规律。结果表明:桩身参数、土塞、桩侧土及承台周围土体对低承台管桩纵向自由振动特性有明显影响,为低承台管桩基础的防震减震设计提供了一定的理论依据。

黄土中低承台群桩承载性能的试验研究

根据两次模型群桩试验的结果，对黄土中群桩承台─桩─土共同作用做了分析，井提出了黄土中低承合群桩基础承载力的经验公式。

低承台群桩基础工作性能数值模拟研究

采用ANSYS有限元软件建立了4桩和9桩两种群桩基础的力学计算模型;对4桩基础模型试验结果进行了拟合分析,验证了计算模型的适用性;对不同桩距的4桩和9桩足尺寸低承台群桩基础进行了数值模拟试验分析,研究了不同桩数、不同桩距、不同承台尺寸对群桩基础工作性状的影响;获得一系列具有参考价值的结论。

低桩承台直立式结构波浪作用力研究

针对低桩承台直立式结构的波浪力计算,设计通常参考《港口与航道水文规范》中波浪对直墙式建筑物的作用力计算方法,但由于承台前沿线与承台下方的直立墙不在同一直线上,使得两者的波浪力存在差别。以深圳机场三跑道海堤工程为研究对象,通过物理模型试验,研究不规则波作用下低桩承台直立堤波浪作用力变化规律。研究结果表明,承台底部冲击压强在Δ[WTB1X]h H[WTBZ]s=0.2附近出现峰值;承台前沿波浪压强受承台结构的影响较小,其变化规律与直墙式建筑物波浪压强相似;承台下方直立墙波浪压强在-0.5<Δ[WTB1X]h H[WTBZ]s≤1.5时,具有明显的冲击特性,是普通直墙式建筑物波浪压强的数倍。

桩基承载力与变形统一设计模式的探讨

考虑群桩效应系数 ,采用荷载传递函数分析方法 ,建立起低承台群桩承载力与变形的统一设计模式 .

深水低桩承台钢板桩围堰设计与施工技术

以广珠城际轨道交通工程ZH-1标顺德水道特大桥59#~70#水中墩工程实践为例,针对水中墩为低桩承台,水深基软且地处一座既有桥梁与一座在建桥梁之间,施工区域异常狭窄的特殊情况,在与其它围堰方案进行技术经济比较后,并经结构设计及方案优化,采取钢板桩围堰方案并成功实施。

水平静力荷载作用下桩伴侣工作性状有限元模拟及与无伴侣构造形式的比较分析

借鉴现浇混凝土大直径管桩(PCC桩)水平承载足尺试验和数值模拟的成果,建立水平荷载作用下多个构造形式有无伴侣的单桩有限元数值模型。对比计算与分析表明,对于低承台桩基设置桩伴侣可确保承台向地基土传递水平荷载,成倍减小基桩的应力和位移;对于桩身范围地基土模量低的低承台桩基的水平承载性状也有一定的改善;配备桩伴侣后,将桩与承台的连接方式由刚接改为铰接也能大幅度减小桩身内力,桩顶与承台的距离可单纯考虑竖向承载力和变刚度调平基础底板沉降的需要;设置桩伴侣后可取消褥垫层;桩伴侣的高度变化对水平荷载作用下桩内力和位移影响很小;在罕遇地震等荷载工况下,桩伴侣可作为耗能构件,首先牺牲伴侣,避免或延迟桩头的破坏。

降水引起的低承台群桩沉降特性分析

对沪杭城际高铁某桥墩低承台群桩桩基在承台上部加载及地下水位下降导致的沉降特性进行了研究,并对桩-土摩擦系数和群桩的桩间距对群桩沉降影响进行了分析。地下水位下降对群桩的影响机理分析表明:群桩周围一定范围内的水位下降土体所受浮力消失是导致桩体受到向下附加摩阻力及群桩附加沉降的起因;桩-土摩擦系数增大时,降水导致的桩体最大附加轴力出现位置深度越浅,因此,桩体受到向上附加摩阻力的区段长度越大,桩端的附加荷载与附加沉降越小;桩间距增大时,水位下降导致的桩体附加压缩量越大,同时桩端的附加荷载与附加沉降也越大。

高压旋喷桩在深水低桩承台施工中的应用

介绍蚌埠朝阳路淮河公路大桥水中主墩在坚硬性粘土和砂层、亚砂土层中,利用单壁钢围堰结合高压旋喷桩成功地完成了深水低桩承台施工,使高压旋喷桩应用范围得到了进一步发展,也创造了深水低桩承台施工新工法,是一项值得推广和应用的新技术。

洞庭湖大桥承台大体积混凝土温控试验研究

大岳高速洞庭湖大桥为(460+1 480+491)m钢桁梁悬索桥,其桥塔承台为哑铃形结构,每个塔柱的承台为长方形,平面尺寸23.5m(顺桥向)×30m(横桥向)×8m(厚度),混凝土用量5 597m3,为大体积混凝土。为避免施工过程中混凝土温升导致主拉应力过大,对大体积混凝土进行温控试验研究。在3个副孔承台采用不同的水泥,对其混凝土温度进行监测,采用有限元软件MIDAS计算桥塔承台混凝土温度和应力,并在承台内布置温度测点,对混凝土温度进行全程监测。结果表明:与普通硅酸盐水泥混凝土相比,低热水泥混凝土的温升值和平均升温速率均降低很多;在升温阶段和降温阶段,承台混凝土的主拉应力均小于容许应力;实测温度场的变化趋势与计算结果吻合较好。

低桩承台直立式结构护底设计探讨

针对低桩承台直立式结构的承台下方存在会导致波能集中的空腔,从而使得其护底设计相比传统的直立式护岸或码头的护底设计更为复杂的问题,本文以深圳机场三跑道扩建工程的外海堤为例,探讨承台下方及前沿的护底设计方案,对常规设计方案在施工及计算方面存在的问题提出了优化,并采用2D及3D波浪物理模型试验验证了优化方案的合理性和安全性。本文的研究结论可为今后同类项目的护底设计提供借鉴。

层次分析法在深水承台施工方案选择中的应用

深水承台基础施工,关系整个桥梁的进度。如何保障承台的顺利施工,对于桥梁主体工程的实现具有举足轻重的意义。实际工程中,深水承台施工方案的选择受工期、费用、质量、方案可操作性等因素的影响与制约,且部分制约因素不易量化。本文采用层次分析法结合具体实例来进行方案的比选,希望能为类似工程的方案比选提供一定的参考资料。

乌锡特大桥低桩式承台设计与施工技术

承台围堰是桥梁深水基础施工的重点和难点。内蒙古地区黄河漫滩宽、河道摆动幅度大、水位变化频繁、冲刷淤积严重,以乌锡铁路黄河特大桥为工程背景,针对该工程黄河河床不稳定、冲刷严重,且受凌汛期影响等特点,考虑特大桥主河道的地质环境、施工状况等因素,选定拉森钢板桩围堰的开挖支护方案,并探讨了黄河游荡型主河道桥梁深水基础低桩式承台的设计与施工工艺过程。工程实践表明:加长拉森钢板桩的成功应用,突破了类似作业条件下传统施工技术的限制,避开了黄河凌汛期、降低了不安全风险、加快了施工进度,经济效益与社会效益显著。

厦门集美海湾大桥潮汐深水条件下低桩承台施工技术

结合厦门集美大桥工程实际,全面介绍了潮汐深水条件下钢板桩围堰和双壁钢接混凝土围堰的设计和施工工艺过程,对类似工程具有较好的应用价值。