Bearing Capacity and Technical Advantages of Composite Bucket Foundation of Offshore Wind Turbines

Based on mechanical characteristics such as large vertical load,large horizontal load,large bending moment and complex geological conditions,a large scale composite bucket foundation (CBF) is put forward.Both the theoretical analysis and numerical simulation are employed to study the bearing capacity of CBF and the relationship between loads and ground deformation.Furthermore,monopile,high-rise pile cap,tripod and CBF designs are compared to analyze the bearing capacity and ground deformation,with a 3-MW wind generator as an example.The results indicate that CBF can effectively bear horizontal load and large bending moment resulting from upper structures and environmental load.

黏土中海上风力机桩-筒复合基础地震响应分析

参考NREL海上风力机结构参数,基于ABAQUS软件平台,建立黏土中海上风力机桩-筒复合基础的三维整体有限元模型;采用总应力形式的非线性运动硬化模型描述黏土的不排水动应力应变响应,通过编制Matlab程序实现随机风荷载及波浪荷载的模拟;开展地震及风、浪、流荷载共同作用下海上风力机桩-筒复合基础的时域整体动力响应分析,揭示桩-筒复合基础的承载机理,分析地震烈度、土体强度及基础尺寸对桩-筒复合基础动力响应的影响规律。

就地固化联合复合地基对堆载邻近桩基的影响

路桥并线路基修筑引起既有桥桩产生挠曲、侧向位移,严重时可能会造成重大坍塌事故的发生。结合工程现场试验,针对道路施工对邻近桥桩影响问题提出就地固化联合复合地基加固新方法,联合数值模型分析就地固化深度、固化土弹性模量和复合地基相关因素对邻近桩基的保护效果。研究结果表明:搅拌桩加固影响深度为1.5倍桩长左右,素混凝土桩施工会对被动桩在0.75倍桩长左右处产生最大水平位移。就地固化(2.0 m)+水泥搅拌桩法(1.8 m)可极大减小被动桩浅层水平位移,保护桥桩的安全。当固化土水泥掺量为5%~7%、水泥搅拌桩水泥掺量为12%~18%时,提高水泥掺量对减小被动桩水平位移有着明显的作用。同时,将普通褥垫层水泥搅拌桩替换为就地固化+水泥搅拌桩复合地基,桩身最大负弯矩减小近16.6%。

深厚欠固结软土悬浮桩复合地基固结沉降

沿海填土地区通常存在软土地基,其中软土层较厚,土壤欠固结现象普遍存在。这导致了诸如承载力不足、固结周期长、沉降量大等问题。为改善欠固结软土地基的低承载能力问题,依托珠海南湾大道悬浮桩地基工程,采用Flac3D有限差分计算软件建立复合地基模型,并将计算结果与短期监测数据进行比对,以验证模型的准确性。对深厚欠固结软土悬浮桩复合地基的沉降变形特征、孔隙水压力消散特征以及土体有效应力增长过程进行了研究。研究结果表明:模型的计算结果与监测数据基本吻合,数值模型能够准确反映饱和软土复合地基的固结和沉降特征,为深厚欠固结软土地基的道路施工提供了理论参考。

超深基坑施工对既有地铁车站变形的控制研究

基坑施工对邻近地铁车站运营安全的影响较大。依托成都地铁18号线某车站基坑,研究超深基坑在不同施工环境中的开挖变形规律,根据围护结构变形及地表沉降判断基坑施工稳定性及安全性。对新旧车站间侧向与底部土体进行注浆加固,以保障基坑和既有车站的安全。注浆加固后围护结构桩体水平位移和地表沉降最大值均较加固前减小。

水泥土搅拌桩加固铁路饱和黄土地基承载特性试验及分析

针对兰州西至中川机场城际铁路沿线分布着大量饱和黄土,天然承载力低,无法满足工程建设要求这一问题,依据复合地基理论,提出用水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基。通过FLAC 3D软件建立柔性荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基模型,进行承载特性分析。得出以下结论:复合地基承载力为150 kPa,较原位地基土的承载力100.24 kPa有明显的提高;随着上部荷载的增加,沉降量也增大,中桩沉降量最大,边桩次之,角桩最小;桩身轴应力沿深度变化曲线存在一个中性点,此处桩身轴应力达到最大值;桩顶应力、桩间土应力随着荷载增加而增大,荷载为180 kPa是增长幅度发生变化的转折点。

地聚合物搅拌桩加固软黄土地基试验研究

基于新疆G577公路项目高含水率软黄土试验土样,采用室内模型试验和数值模拟的方法,进行地聚合物搅拌桩复合地基承载特性的试验研究。结果表明:地聚合物桩体可有效控制复合地基沉降,其沉降随着置换率的增加而逐渐降低;桩间土应力在每级荷载施加的瞬间会显著增加,随后在每级荷载持续的过程中逐渐减小至平稳;而桩顶应力在每级荷载施加的瞬间会略微增加,随后在每级荷载持续的过程中线性增加;桩土应力比n总体呈逐渐减小至平稳的趋势,且最终稳定于7~8;相比置换率,桩长对复合地基沉降影响更大,建议当沉降量较大不能满足设计要求时,宜优先考虑增加桩长。

复合地基对临近基坑稳定性影响的数值模拟研究

目的 基于已有基坑稳定性分析的建模方法,开展邻近复合地基深基坑变形与稳定性问题的精细化研究。方法 结合某基坑工程实例利用PLAXIS 3D软件建立三维数值计算模型,分析支护桩水平位移、基坑稳定性系数、基坑滑裂面位置与状态等不同变形特征参数对基坑性状的影响,进而研究既有建筑复合地基桩体条件变化对基坑稳定性的影响。结果 邻近复合地基的基坑稳定性系数均大于桩基础和天然地基,且支护桩水平位移峰值较天然地基减小40%;复合地基和桩基下的基坑滑裂面形态大致相近,均从基础中部向基坑底部延伸;CFG桩桩长在超过1倍开挖深度、桩径超过0.7 m及桩体刚度达到500 kPa后,滑裂面与地表的交点位置不再变化,复合地基与临近基坑距离超过1倍开挖深度后,对基坑影响可以忽略不计。结论 提出邻近复合地基的基坑整体稳定性系数优于桩基础和天然地基,CFG桩桩长、桩径、桩体模量和临近基坑距离的变化均对基坑开挖呈有利作用等影响规律,结果可供工程实际应用参考。

盾构隧道下穿高铁路基变形分析及影响因素研究

为研究地铁盾构隧道下穿高铁路基时的变形规律及其影响因素,以西安市实际工程为背景,建立三维数值模型,分析地铁盾构隧道下穿既有高铁路基时高铁路基位移、道床位移等因素的变化规律。同时,利用正交试验研究隧道开挖间距、隧道下穿角度等因素对高铁路基的影响。结果表明:盾构隧道施工完成后,路基和道床的最大竖向位移分别为9.18、7.43 mm;路基土体横向最大位移不同方向分别为0.24、-0.29 mm;道床最大位移不同方向分别为0.17、-0.13 mm。此外,竖向净距对既有高铁路基与高铁路基道床竖向变形影响最大;下穿角度对既有高铁路基道床横向变形影响最大。

深基坑复合型支护结构优化

为研究土岩二元地层区域下深基坑复合型支护结构的支护效果以及最优桩间距问题,以大连地铁5号线虎滩公园站深基坑工程为研究对象,通过Midas GTS软件建立该基坑的数值模型,对比复合型支护结构与“混凝土排桩+内支撑”支护结构下结构内力与变形和基坑周边深层土位移,讨论复合型支护结构在不同桩间距下支护桩的变形及受力。研究结果表明:复合型支护结构能有效减小灌注桩的水平位移与弯矩;基坑竖向位移随开挖深度的增加而增加,复合型支护结构下基坑竖向位移更为连贯且位移较小;随着桩间距的增大,灌注桩和钢管桩的水平位移并不以固定的比例增大,在桩间距为2.6 m时,灌注桩和钢管桩桩身水平位移相对变化量较小、弯矩最小。

碎石桩复合地基抗剪特性物理模型试验与数值模拟

碎石桩法在软基处理中应用广泛,目前对该型复合地基抗剪特性定量研究较少,不能很好支撑实际工程需求。以物理模型试验和数值试验为主要手段,研究了碎石桩复合地基抗剪机制,得到以下结论:①以实际的碎石桩置换率19.6%为参照,对复合地基分别开展了无包裹常规碎石桩和透水橡皮膜包裹碎石桩的不固结剪切,以及无包裹碎石桩固结剪切单剪物理模型试验。3种方案复合地基反馈的抗剪能力较天然软基均提升显著,但前2种方案抗剪强度参数差异不大,而固结剪切方案较前两者有更进一步提升,表明桩周软土对散体状碎石桩的柔性约束能使其呈现整体均匀式剪切特征,碎石桩对软基渗透性能的显著改善是复合地基抗剪强化的关键。②将碎石桩置换率由19.6%提升至24.5%开展一组不固结剪切对比试验,与置换率19.6%的固结剪切状态相比,两者强度差异不大,表明在较低置换率区间,从发挥该类型复合地基抗剪强度的角度来看,促进地基固结更为经济有效。③以不同排水固结状态桩间土抗剪强度参数为主控因素,开展复合地基剪切数值模型试验,分析认为物理模型试验中桩间土反馈的抗剪强度较相应排水固结路径均有所提高,验证了碎石桩能显著改善软基渗透性的判断,进一步分析揭示了复合地基剪切变形及剪应力传递规律。

黄土变刚度组合桩复合地基及其工作性能研究

考虑到西北地区阶地黄土的特殊工程地质条件,为了更好地契合当地工况,满足高铁路基的沉降控制指标,本文提出了一种变刚度组合桩复合地基,并进行了现场载荷试验,研究了其承载特性、桩土应力比与桩周土挤密系数变化特征;通过数值模拟,深入研究了变刚度组合桩桩体与桩周土体地应力变形分布特征。结果表明:相比于水泥土挤密桩,变刚度组合桩复合地基能够更有效地控制沉降;地表处桩土应力比特征更接近柔性桩,具备柔性桩复合地基的变形协调能力;变刚度组合桩复合地基能够产生土拱效应,从而更好地发挥桩体的端承作用,降低复合地基下层桩间土所受的荷载,以契合阶地黄土区特殊的工程地质条件。

基于复合消能爆破技术的海底基坑开挖数值模拟研究

水工建构筑物岩石基础开挖在整个工程项目中有着重要的作用,如何在保证结构基础开挖至指定标高的前提下减小对建基面岩体的破坏和损伤是爆破开挖的关键和难点所在。本文使用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真模拟软件对水下40 m岩体在爆破开挖下的损伤状况进行了数值模拟.对复合消能结构、加入柔性垫层以及传统装药结构三种爆破技术分别在24.5 cm×24.5 cm×30 cm的岩体模型中进行爆破开挖模拟,模拟过程采用流固耦合算法,并对岩体模型添加0.4 MPa水压模拟40 m水深环境,结果发现在相同条件下,采用复合消能爆破技术可以使基底损伤深度减小38.89%,降低保留岩体能量传递30.52%,削弱保留岩体损伤程度30.90%。结果表明:复合消能结构可以有效控制建基面保留岩体损伤形态和范围,保护效果明显,可应用于水下岩体开挖的建基面保护工作。

某商务楼高压旋喷桩复合地基沉降变形分析

建筑工程中地基是保障建筑安全的关键环节之一,而地基沉降变形会危害建筑安全,建筑施工时需分析并防范地基变形,尤其是高压旋喷桩复合地基。对此,文章结合蚌埠某商务楼采用的高压旋喷桩复合地基情况,采用按规范计算、FLAC3D数值模拟方法对复合地基沉降变形进行了分析,并基于现场复合地基实测数据,对规范法及FLAC3D数值模拟结果的合理性进行了评价,分析评价结果可供同行业人员参考。

紧邻建筑深基坑双排微型桩复合土钉墙支护研究

以郑州市某紧邻建筑物的深大基坑为研究对象,提出一种基于双排微型钢管桩的复合土钉墙支护方式,运用FLAC3D数值模拟与监测数据进行对比分析。研究表明:基坑最大水平位移主要分布在基坑侧壁,最大隆起出现在基底远离侧壁的位置;深层水平位移在不同深度出现变化极值,坡顶竖向和水平位移值、临近建筑物最大沉降值都在警戒值范围内;双排微型钢管桩弯矩值呈斜“W”形分布,钢管桩轴力呈现分段性;双排微型钢管桩复合土钉墙支护方式能有效控制基坑变形,确保周边环境的安全。通过对模拟结果和监测结果的分析,对类似深基坑工程的支护设计和施工具有一定的参考价值。

海水侵蚀对水泥土强度的影响与数值模拟

为了研究滨海相淤泥土中侵蚀性离子对水泥土搅拌桩复合地基的强度与寿命的不利影响,采用无侧限抗压强度试验、扫描电子显微镜表征和数值模拟方法,探讨侵蚀环境对水泥土工程力学性能的影响及海水侵蚀环境下多桩复合地基的工程性状。结果表明:含氯化钠水泥土的强度随氯化钠与土的质量比的增大先增大后减小,含氯化镁水泥土的强度随氯化镁与土的质量比的增大而不断减小,含硫酸镁水泥土的强度随硫酸镁与土的质量比的增加先增大后减小。由数值模拟结果可见,当盐与土的质量比为0.6 g/kg时,水泥土搅拌桩单桩强度衰减约10%,复合地基整体沉降最大值增加约20%。

板式-螺旋锚复合基础力学性能研究

为研究板式-螺旋锚复合基础在设计荷载下的受力性能,本文采用有限元软件ABAQUS,分别建立板式基础和板式-螺旋锚复合基础的精细化有限元分析模型,进行上拔工况和下压工况下的受力分析。研究结果表明:较板式基础,板式-螺旋锚复合基础在设计工况下的水平位移均得到有效控制,承载力明显提高。本文研究成果可为板式-螺旋锚复合基础在实际工程中应用提供一定的借鉴与参考。

土层对土岩双元地层深基坑变形影响效应研究

为探究土岩双元地层中土层力学参数及其空间分布特征对深基坑施工变形规律的影响,采用ABAQUS有限元软件,建立土岩双元地层深基坑三维施工力学模型,考虑土层力学参数及土岩结合面倾斜角等因素,分析多种工况的土岩双元地层深基坑施工诱发变形的规律。研究结果表明:①土体的弹性模量越大,桩身的侧移就越小,桩身侧移曲线由单调递减变为先增后减的“鱼腹状”,最大侧移点也由桩顶不断下移;②土体的黏聚力越大,土体和桩体的侧移就越小;黏聚力在一定的安全范围内对土体的侧移影响较小;③土岩结合面结构对支护结构变形有重要影响,其倾斜角度可以改变桩侧所受到的侧向土压力。当土岩结合面斜向抗滑桩身一侧时,侧向土压力会增大,导致桩身位移和土体侧移加大,但土岩结合面对岩层及岩层部位的桩体影响不大。

钢管+Hat钢板桩新型组合支护结构研究

为解决传统拉森钢板桩支护刚度不足的问题,提出一种由钢管与Hat型钢板桩交叉组合使用的新型组合支护结构(Pile-Hat type steel sheet pile-Composite,简称PHC),其既有钢管桩抗弯刚度大的优势,又有钢板桩止水挡土的优点。同时,针对PHC支护结构可能存在的问题,展开了截面刚度、结构选型、施工工艺等方面研究,并以马鞍山某基坑工程为算例,得出桩顶水平位移与地表最大沉降值的偏差在15%左右,表明该组合支护结构设计合理。最终总结了钢管+Hat型钢板桩的刚度计算、等效截面计算和桩体选型方法,提出组合支护结构的施工工艺和注意事项,对提高地下工程施工质量和安全具有一定意义,也为该组合支护结构的实际应用与推广提供参考。

新建铁路路基形式对既有公路桥梁桩基的影响分析

以西南地区某新建铁路下穿既有高速公路桥梁为例,基于有限元软件,对旋喷桩复合地基路基和锚固桩+旋喷桩复合地基路基下穿既有高速公路方案的可行性进行综合评价。结果表明:采用旋喷桩复合地基对软土进行加固处理,形成了较好的竖向加固体,增强了被加固土体的力学特性,减小了新建铁路对桥梁桩基的影响;在软土地区两侧设置锚固桩的方式,约束了地基土的侧向变形,对限制工后沉降具有较好的效果。