Analysis of Soil arching effect for Blind sheet-pile wharf based on ABAQUS

Combined with practical engineering, based on the introduction of soil arching theory, we explore the impact of barrier piles in blind sheet-pile bank connecting structure. Besides, we build a plane strain model by ABAQUS sot＇cware to study the impact of cross section type, the pile spacing and soil properties on soil arching effect. We find that cross section type of the pile has a certain influence on soil stress distribution in front of the barrier piles by comparing circular cross section and rectangular cross section. We also find that clear distance between the barrier piles and cohesive force of the soil have a great influence on that impact. We can increase clear distance between the barrier piles appropriately to improve the efficiency of construction and reduce the proiect cost.

侧部注浆对已建盾构隧道受荷变形影响试验研究

采用侧部注浆法整治盾构隧道横椭圆变形超限过程中,盾构隧道周围附加土压力及隧道变形特性暂不明晰。通过几何相似比为1∶10的缩尺寸模型试验开展了侧部注浆对已建盾构隧道的影响试验研究,试验结果分析表明:在注浆挤压作用下,将导致隧道周围的土压力在注浆点处局部增大,两边有一定程度的减小,产生了明显的水平被动土拱现象;在注浆附加荷载影响下,模型盾构隧道在注浆点附近发生了竖椭圆变形,而在离注浆点较远处则发生了横椭圆变形,且隧道发生了反弯现象;注浆过程中发生了“渗透→挤密→劈裂”扩散模式与“挤密→劈裂→渗透”扩散模式,并阐明了两种浆液扩散模式的扩散机制;隧道外壁附加荷载主要由浆液通过渗透扩散与劈裂扩散的浆液压力所形成,同时浆液挤压土体变形对隧道周围的浆液也将形成一定的挤压荷载。

内河航道板桩-浆砌块石结构共同护岸机理研究

在内河高等级航道建设中,新建板桩-原有浆砌块石共同护岸成为一种新型的护岸结构。通过对该护岸结构的离心模型试验研究,分析了板桩与原有结构之间无连接(J1)、刚性连接(J2)时,原有护岸结构位移、板桩桩侧土压力及桩身弯矩。试验结果表明,刚性连接时,原有结构后倾、下沉位移远小于无连接情况,板桩稳定性大幅度提升;开挖过程中J1,J2条件下板桩除了产生平移位移、还有转动位移,J1以转动为主,J2以平移为主;受U型板桩形状影响,开挖过程中板桩两侧土体形成土拱,同一深度不同位置板桩土压力有较大区别,土压力变化也有较大差异;开挖过程中,J2条件下桩身范围内土压力变化较一致,J1条件下随桩身深度增加,桩侧土压力变化幅度增加;J1条件下最大弯矩位于桩身下部、J2条件下位于桩身上部,且J2最大弯矩大于J1最大弯矩。

被动桩中土拱效应特征与影响参数研究

采用平面有限元方法,对被动桩在粘性、无粘性土体条件下的土拱形成机理进行了分析。从土拱效应的4个主要方面:土拱形状、桩周土体塑性(拉裂)区的分布、竖向位移等值线及桩后土体残余荷载分担比,探讨了改变桩、土参数,如粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角、桩土接触面特性时,土拱效应的变化规律。研究表明,土性不同时,土拱形成过程中土体的受力和破坏形式不同;泊松比、剪胀角、桩土接触特征对土拱效应的影响最明显;强度高、剪胀角大、桩土接触面粗糙或泊松比小的土体,易形成土拱。根据研究结果,指出Tom io Ito排桩塑性绕流土压力理论计算公式尚存不足。

桩排式支护护壁桩侧土压力计算原理

根据深基坑桩排式支护中护壁桩的受力变形特点 ,分析了被支护土体中的成拱作用。将间隔布桩时护壁桩侧土压力分为直接土压力和间接土压力两部分。

被动桩中土拱效应问题的数值分析

被动桩对侧向位移的土层起到遮拦作用的机理主要是土拱效应。采用有限元软件Plaxis 8.1,详细地研究了被动桩中土拱效应的产生机理,分析了导致侧向位移的荷载大小、土体性质、群桩以及桩土接触面性质等影响因素对土拱效应性态和桩土应力分担比的影响,分析表明,桩间距是影响土拱效应的最主要因素。

被动桩中土拱形成机理的平面有限元分析

国内外对被动桩中土拱形成机理的研究比较少,尤其针对不同土性土体中这类问题的对比研究更是少见。借助平面有限元数值方法,对粘性土与无粘性土中被动桩间的土拱形成机理作了研究和对比分析,并讨论了土拱形成过程与土拱效应随土体参数如粘聚力、内摩擦角、弹性模量、剪胀角、泊松比、桩土接触特征的变化规律。研究表明:土性不同时,土拱形成过程中桩周土体的受力和破坏形式不同;剪胀角、泊松比、桩土接触特征对桩间土拱形成机理和效应影响明显。

被动方桩土拱效应三维有限元分析

基于大型有限元软件包ADINA,建立模拟被动方桩的三维有限元模型,对在桩顶边界条件和桩土接触变化时桩基的不同性状进行分析:包括土拱效应机理,桩土间的成拱效应,桩身挠度与表面荷载的变化规律以及桩侧土压力、桩身轴力的变化规律。分析结果表明,黏性土地基在邻近堆载作用下,桩身挠度与表面荷载呈非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前土压力介于朗肯主动土压力与被动土压力间,呈非线性分布;在同种土中,桩侧极限土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论都小。

无锚撑桩排式支护护壁桩侧土压力计算方法

根据被支护土体中的成拱作用 ,将间隔布桩时护壁桩侧土压力分为直接土压力和间接土压力两部分。可用小主应力拱应力分析计算直接土压力 ,用大主应力拱应力分析计算间接土压力。由此得出的桩侧土压力与经典土压力不同 ,呈曲线分布 ,经与实测比较 ,能较好地反映工程实际情况。分析了计算误差和公式适用范围。

基于土拱效应原理求解挡土墙被动土压力

对平移模式下的刚性挡土墙和滑裂面间的楔形土体处于被动极限平衡状态的应力进行分析,考虑墙面和滑裂面之间土体水平力平衡,运用土拱效应原理推导出被动土压力系数和滑裂面水平倾角。并根据水平单元土体的静力平衡条件建立平衡方程,提出被动土压力分布、土压力合力及其作用位置的公式。将公式计算结果与试验结果以及库仑、朗肯理论所得结果进行比较,结果表明,与试验结果接近,验证了所得计算方法的合理性。

双排桩支护结构的分析与计算

将土拱原理运用于双排桩支护结构的分析计算中 ,对已有的计算方法进行改进 ,并编制了大型程序使双排桩支护结构的分析计算软件化 .

被动桩桩土相互作用研究现况与分析

被动桩比主动桩复杂,一直是工程中关注的难点问题。随着城市地下空间开发利用的发展,深基坑开挖及隧道盾构推进引起的被动桩问题日益突出,当前这方面的研究尚不完善。在回顾总结被动桩已有研究成果的基础上,对被动桩荷载传递与p-δ曲线,桩侧极限土压力,群桩效应,深基坑开挖对邻近桩基影响方面的研究现况进行了较为详细的综述,列举了当前的研究理论、方法和成果,以及研究中一些热点问题,并对当前的研究现状进行简单评述,提出了目前需要重点研究的问题。

考虑桩土侧移的被动桩中土拱效应数值分析

被动桩对侧向位移的土层起到遮拦作用的机制主要是土拱效应。采用土工有限元软件Plaxis Tunnel 3D 1.2,对堆载荷载作用下邻近桩基中的土拱效应产生机制和性状进行三维数值分析,指出目前被动桩中土拱效应二维有限元分析存在的问题。考虑桩土侧移与相对位移,再利用土工有限元软件Plaxis2D 8.2详细地研究了侧向土体位移大小、桩身水平位移大小、土体性质以及桩土接触面性质等影响因素对土拱效应性态和桩土荷载分担比的影响。

考虑土拱效应和平移的刚性挡土墙被动土压力

根据土拱效应原理,得到考虑填土内摩擦角和墙土摩擦角的平移模式下挡土墙的被动滑裂面倾角和侧向被动土应力系数,并将其用于水平微分层法的平移模式下的刚性挡土墙墙背被动土应力的分析中,得到被动土应力、被动土压力及其作用点的计算公式,并与朗肯理论、库仑理论、吴明法、侯键法、模型试验数据进行比较分析.结果表明:本文方法得到的平移模式下刚性挡土墙墙背被动土应力分布与模型试验结果吻合最好,且偏于安全的;被动土应力随填土内摩擦角的增加而增加,在墙顶附近随墙土摩擦角的增加而减小,在墙中下部却随墙土摩擦角的增加而增加;被动滑裂面倾角随墙土摩擦角增大而增大,随填土内摩擦角增大而减小.

考虑土拱效应的挡土墙主动土压力与被动土压力统一解

土拱效应对倾斜挡土墙下的主动土压力及被动土压力有重要的影响,但是相关计算理论研究略显不足。为了将土拱效应考虑到倾斜挡土墙下的土压力计算中,首先通过应力摩尔圆及静力平衡法分别给出了考虑土拱效应下主动土压力及被动土压力计算所需的两大因素:侧向土压力系数及竖向平均应力公式。在此基础上建立了考虑土拱效应的倾斜挡土墙主动土压力及被动土压力的统一表达式,并将其应用到求解土压力合力及其作用点高度的计算中。算例表明,土拱效应对于主动土压力与被动土压力的影响不同。随着墙体倾角的增大,主动土压力作用点高度逐渐降低,即土拱效应随着墙体倾角的增大而降低。与前述相反,随着墙体倾角的增大,被动土压力作用点高度逐渐降低,即土拱效应的影响随着墙体倾角的增大而增大。

桩板式挡土墙桩-板土压力传递特性的试验研究

广泛应用于路堑、路堤以及滑坡等特殊路基支挡工程的桩板式挡土墙目前多采用桩后搭设直板的结构形式,致使设计严重偏于保守。为明确不同挡土板布设位置下桩板式挡土墙桩–板土压力的传递特性及其分布规律,基于相似原理采用室内物理模型试验,开展桩前置板、桩后置板以及桩间无挡板3种典型工况的室内模型试验研究,获取桩–板后填土在水平推力作用下的整体变形及其典型破裂面特征,监测并确定抗滑桩两侧、桩间挡土板背侧以及填土跨中土压力的分布规律。试验结果表明:在水平推力作用下,桩前置板、桩后置板以及桩间无挡板3种典型工况的桩–板后填土均产生一条横跨加载面的整体裂缝。抗滑桩和桩间挡土板的背侧土压力大致分别呈"勺子型"和"梯形"分布,且相较于桩后置板工况而言,尽管桩前置板工况下抗滑桩所承担的土压力较大,但桩间挡土板所对应的土压力则显著降低。由于桩间挡土板的存在,尤其是桩后置板工况,在一定程度上削弱了桩–板后填土的土拱效应,但桩前置板工况仍为桩–板后侧填土土拱效应的形成和发展提供了空间;相较而言,桩前置板工况可利用桩–板后填土土拱效应的发挥显著减少作用于挡土板上的土压力,设计时宜采用桩前挂板或板搭设在桩翼缘板上的结构形式。研究成果可为桩板式挡土墙的合理设计提供参考。

抗滑桩的极限阻力及其整体设计

从被动桩和土拱效应的概念出发 ,推导出计算任意桩型抗滑桩极限阻力的半经验半理论公式。运用由点到面、由面到空间的方式 ,将 3道安全系数穿插于建模过程中 ,给出一种新的抗滑桩工程整体设计方法。将公式和方法应用于长江三峡库区的丰都县楠竹大型滑坡的抗滑桩工程设计 ,获得了良好的结果。

桩板墙土拱效应及土压力传递特性试验研究

为更深入地研究桩板墙背侧的土拱效应,分析其土压力荷载的作用规律及传递特性,进一步揭示桩板墙土拱效应与荷载分配之间的联系,采用现场大型试验及室内模型试验开展相关的监测研究工作。基于对土拱结构承载机制的认识,将作用于桩背侧与桩间挡板中部土压力的比值作为衡量土拱效应作用效果的直观标准。在某一自然边坡上,设计施工桩板墙堆载试验的模型槽,在挡土板与抗滑桩背侧分别安装土压力计,并开展持续21 d的现场试验监测。现场试验结果表明,随着时间的发展,该土压力的比值呈现先增加后趋于稳定的特点,时间效应相对较显著。还设计多工况室内模型推桩试验,为深入分析桩板墙背侧土拱效应与土压力传递特性之间的关系,试验重点对挡板刚度、桩间距、填料性质和挡板布置方式对桩板墙土拱效应的影响进行对比研究,并揭示被动状态下桩板墙背侧的土压力传递特性。

疏排桩锚-土钉墙组合支护结构稳定性分析

疏排桩锚-土钉墙组合支护结构是复合土钉墙发展的趋势之一,此结构可有效地突破复合土钉墙在控制及预测位移方面的局限性,并增大了土钉墙的支护深度,增强其适用性及应用范围。以拱形理论为基础,分析土压力的传递及应力重分布的机制与特点,研究支护结构变形性状特征。据此,提出该支护方式的局部及整体稳定性计算公式,建立了受力及稳定性计算模型,并结合实例进行了相关验证。

被动受荷桩成拱效应及三维数值分析

采用三维有限差分法,分析了被动受荷桩的成拱效应。建立了三维数值分析模型,考虑不同桩间距,不同堆载大小和不同边界条件等情况下,被动受荷桩对土体侧向位移的遮拦效应。分析结果表明:土体的成拱效应和桩间距关系密切,在较小的桩间距条件下,土体成拱效应明显,桩的存在有效限制了土体的侧向变形;三维情况下被动受荷桩的成拱效应与二维情况下没有太大差别,但在其他条件相同时,二维情况下桩周土体的应力明显比三维大。