Numerical Simulation of Bidirectional Flow and Solid Coupling of Single Pile and Single Row Pile Column and Wave

The three-dimensional model of the wave and pile structure was established by using Ansysworkbench software. The bidirectional fluid-structure interaction between the pile and wave was simulated by using Stokes wave theory and the Volume of Fluid Method. The pressure distribution diagram of the fluid-structure interface and the pile structure were observed and analyzed. The maximum equivalent stress on the pile was studied and its variation range was obtained. Compared with Von Mises yield criterion, it was concluded that the pile was stable under such wave conditions.

Finite element analysis of displacements of double pile-column bridge piers at steep slope

In order to study bearing characteristics of bridge pile at steep slope under complex loads in mountians, according to double pile-column bridge piers engineering at steep slope and test models in laboratory, finite element analysis of pile-column bridge piers was carried out using software ADINA under different loadings, such as horizontal loading in the longitudinal direction along bridge, vertical loadings, slope top loadings and complex loadings. The numerical simulation results show that displacements of front pile pier top and back pile pier top are different under horizontal loadings in the longitudinal direction along bridge or vertical loadings, the displacements of front pile pier top are higher than those of back pile pier top, and its difference increases with the increase of loadings. Vertical displacements will also appear under slope top loadings, and displacements of front pier top are higher than those of back pier top too, while its difference reduces with the increase of loadings. Displacements of both front pile pier top and back pile pier top under comlex loading are larger than those under single loading.

黄土地区洞桩法地铁车站边桩和中柱的受力变形机理

[目的]为了确保黄土地区洞桩法车站施工过程中重要竖向承重构件的稳定性,需要对施工过程中边桩和中柱的受力变形机理进行研究,并对最不利受力阶段边桩和中柱提出变形控制措施。[方法]以西安地铁2号线何家营站为研究背景,通过数值模拟与现场监测的方法,对施工过程中边桩的水平位移、钢筋内力、水平土压力及中柱应变展开研究。[结果及结论]扣拱施作以及站厅层和站台层土体开挖是边桩水平位移最不利的三个阶段,在这些关键阶段施工时,应在结构内部架设钢支撑并适当加固已扰动的地层;在桩梁和扣拱施作中,边桩主筋承受轴向压力,而在站内剩余土方施工阶段,边桩背土侧的钢筋由轴向压力逐渐转化为轴向拉力,且随着边桩埋深的增大,钢筋的轴向拉压力增长变缓;在扣拱初期支护施作中,土压力在边桩埋深6.6 m处达到最大值34.5 kPa,且随着边桩埋置深度增大,边桩的桩侧压力增长速率显著,因此车站内侧的土方开挖是控制边桩迎土侧土压力大小的关键阶段,必要时对桩后土体进行注浆加固有利于提高桩基的承载力;中跨扣拱施工时,中柱的应变呈现出先减小、后增大的趋势。

横坡段桥梁双桩双柱式结构受力特征与解析模型

山区桥梁基础不可避免地建立在陡坡上,不稳定斜坡变形或破坏将会对上覆桥跨结构安全造成严重威胁,亟需研究高效、可靠的力学模型。首先,对横坡段桥梁双桩双柱式结构划分不同特征段,分析其受力特性;其次,考虑桩土相互作用和桩顶变形协调关系并引入边界条件,建立适用于横坡段桥梁双桩双柱式结构内力及位移的简化模型;第三,综合考虑P-Δ效应及盖/系梁对桩柱受力影响,引入相邻特征段满足的连续条件(即位移、转角、剪力及弯矩连续),建立挠曲微分方程并以MATLAB为平台编制相应计算程序,提出横坡段桥梁双桩双柱式结构基础内力及位移的幂级数解;最后,将模型结果与有限元计算结果对比,验证模型的可靠性。研究结果表明:本文提出的模型将桥墩与桩基础视为整体,对于多道系梁的结构分析该模型同样适用;模型考虑了横向联系对两桩轴向力和弯矩的分配,可获取横向联系中的横向力;模型不需要假设自由段剪力和迭代计算。随着剩余下滑力增大,结构各特征段前后桩位移和弯矩明显增加;横向联系对桩基位移及内力进行了重新分配,有较强的约束作用,能够较好地改善前后桩受力与变形情况。

黏性土中钢管桩振动起拔土体损失与应对措施

钢管桩作为一种快捷、绿色和可回收的支护结构被广泛关注,但是,钢管桩在振动回收过程中土体损失引起的环境效应是关注的焦点.提出了振动拔桩过程简化模型,依据振动极限状态下“桩+土柱+锤”的动力平衡公式和拔桩条件,以黏性土层厚度和侧阻力标准值为判别指标,建立了黏性土场地拔桩土柱预测模型.根据苏州、淮安和盐城黏性土地层项目的原位拔桩试验,验证了预测模型和计算方法的合理性.基于试验结果,指出在黏性土场地中,土体损失引起的环境效应预测模型的准确性取决于土层侧阻力、上覆土层和土体剪切变形,并提出了消除环境效应的措施,确保周边环境的安全.

苏州中南中心工程桩永临结合坡道设计与施工

超深基坑安全与施工进度息息相关,土方开挖与转运速度是基坑施工进度的重要影响因素。苏州中南中心项目利用前期工程试桩、试验锚桩及一柱一桩永临结合作为临时运输坡道竖向支撑,节约深基坑土方开挖过程中转土、吊土时间,有效加快施工进度,确保基坑安全,同时节约成本,取得良好综合效益。

大连湾海底隧道北岸防撞结构研究

大连湾海底隧道北岸高于原海床面K0+785—K0+988段易受船撞风险影响,需要采取防撞措施,结合施工难易程度、环保、造价等因素,在满足工期要求的前提下,提出了一种由没顶圆沉箱、立柱桩和现浇墩台组成的透水式重力墩基础作为防撞结构。并结合防撞墩的结构形式、主要荷载,用有限元法和规范法对防撞墩结构的整体稳定性、立柱桩的承载能力进行分析计算。结果表明该透水式重力墩防撞结构各方面均可满足工程使用要求,可为今后类似结构的施工提供设计参考。

地下室工程“桩墙合一”技术优化及应用

为解决基坑作业面狭小问题,兼顾减少土方施工工作量、节约资源、节省造价,论文基于重庆某工程实例,简述“桩墙合一”技术优化思路及应用,包括利用人工挖孔桩与旋挖灌注桩形成咬合桩,代替原方案地下连续墙,采用环形支撑,实现咬合桩与地下室外墙合一、水平支撑与地下室结构板合一、内支撑格构柱与结构柱合一等;同时,对优化方案进行工期和经济效益对比分析。实践表明,该“桩墙合一”优化方案保证了施工安全和质量,经济效益可观,可为同类工程提供参考。

大直径高精度后插法逆作柱施工垂直度控制

对于采用盖挖逆作法施工的结构,其临时竖向支撑体系是逆作施工的关键结构,一般为一桩一柱形式,施工方法有先插法和后插法两种,北京城市副中心站综合交通枢纽工程02标段逆作柱采用后插法施工,该建筑B3层为国铁轨行层,对逆作桩柱的施工精度要求非常高,通过对后插法逆作桩柱施工工序分析,可分为两个施工阶段,分别为逆作桩施工阶段和逆作柱植入施工阶段。分析逆作桩柱施工的两个阶段,研究在深厚砂层地质条件下,对后插法逆作桩柱的关键工序:逆作桩成孔、逆作柱加工精度、逆作柱植入施工等,分别制定相应的控制措施,确保逆作桩柱达到设计精度。

柱锤冲扩桩技术在杂填土路基处理中的应用

随着城市化发展,生产建设过程中产生的大量建筑垃圾堆积形成的杂填土层不仅造成了严重的环境污染,也因其可压缩性高、成分复杂和结构松软严重影响公路工程建设。合理地利用这些建筑垃圾并且增强杂填土层的承载性是目前城市发展和工程建设的重要课题。依托山西省阳城县滨河东路延长线坡底段综合工程项目,对K0+000-K0+650路段路基下的深厚杂填土层展开研究,通过室内实验获取场地各岩土层物理力学性质,在此基础上针对不同的路基加固方案根据其在本工程中的适用性进行比选,结果显示柱锤冲扩桩作为一种在土桩挤密法和强夯技术基础上发展来的加固技术在本工程中的适用性较高。进一步对柱锤冲扩桩法的设计方案和施工工艺进行说明,最后通过单桩静荷载试验和复合地基静荷载试验验证路基加固效果,结果表明采用柱锤冲扩桩法加固后的路基,其承载力得到提高且满足设计要求。本次研究为杂填土路基的处理设计和施工提供了科学依据,同时也对柱锤冲扩桩法在杂填土路基中的应用效果进行了验证。

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区基础设计

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区采用了巨型钢框架结构体系,基础形式为群桩基础,满足了基础内力大、沉降控制要求高的要求。介绍了巨型框架结构以及基础设计内力大、沉降控制要求高等特点。以中原文旅城欢乐世界一期雪世界项目滑道高区的基础设计为例,详细介绍了该工程地质概况、桩型选择、基础设计原则;进行了基桩承载力计算和验算,并分别采用YJK和ABAQUS对基础的沉降进行分析。其中ABAQUS模型考虑了桩、土、承台的相互作用,克服了传统计算方法不能细致分析桩身弹性压缩、实体深基础侧阻力和应力扩散等的不足。

高桩梁板码头系船柱下方空间穿管结构设计

为提高高桩梁板码头下方空间的利用率,并使管线敷设更为有序化和集约化,结合工程案例,提出了在系船柱结构基础内穿管的设计理念,有效缩短了管线路径、减少了转弯接头。对比预留孔和预埋套管2种敷设方式,从结构受力、耐久性、施工期安装和使用期检测等多方面综合考虑,提出了推荐方案。通过Midas Civil三维软件单元建模,对系船柱扩大段等各节点进行复核计算分析,并在施工完成后,对系船柱进行原位加荷测试试验,双向验证系船柱基础下方开孔对码头结构的整体稳定性影响较小,码头结构安全可靠。

柱锤冲扩桩处理深厚填土地基实例分析

以河北省保定市某深厚填土地基处理项目为例,对柱锤冲扩桩处理深厚填土地基的效果进行分析。结合设计条件、工程地质条件、周边环境条件及经验,经过对比分析,地下车库区域采用柱锤冲扩桩复合地基处理方案,主楼采用柱锤冲扩桩+CFG桩复合地基处理方案。为了验证柱锤冲扩桩地基处理的有效性,在正式施工前进行了小区试验,采用圆锥动力触探试验、静载荷试验对处理效果进行评价。根据小区试验结果,施工设计方案增加浅表层地基土碾压措施。地基检测结果满足设计要求,说明地基处理方案是合理可行的,为类似项目的地基处理提供了参考。

配筋空心方钢管高强混凝土轴压中长柱有限元分析

目的 研究配筋空心方钢管高强混凝土轴压中长柱受力性能,改善传统空心钢管混凝土的力学性能,并为该类型柱的设计及试验研究提供依据。方法 基于有限元分析软件ABAQUS,对配筋空心方钢管高强混凝土轴压中长柱的力学性能进行有限元分析,在分析受力全过程的基础上,重点分析长细比、钢管宽厚比,混凝土强度、钢管强度、管桩类型、配筋率等参数对轴压力学性能的影响,并基于统一理论提出承载力计算公式。结果 配筋空心方钢管高强混凝土轴压中长柱各组分之间组合作用良好,内置管柱、增大钢管宽厚比、减小长细比及缩小夹层混凝土强度与管柱混凝土强度差距可以改善构件的延性、提升构件组合作用;笔者提出的修正公式计算结果精确且安全。结论 提高配筋空心方钢管高强混凝土的钢管强度、增大宽厚比、减小夹层混凝土与管柱混凝土强度差距可有效改善空心钢管混凝土脆性破坏,充分发挥构件的性能。

变径桩柱法兰连接可靠性试验研究

以雄安新区某实际工程为研究背景,通过足尺模型拟静力试验研究了PRC管桩与预制管柱变径法兰连接方式的抗震性能,从试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、残余变形、法兰弯矩转角关系等方面探究了变径桩柱法兰连接的可靠性及抗震性能,揭示了试件的损伤过程和最终破坏形式。试验结果表明:法兰强度较高,加劲肋和法兰板没有出现屈曲。桩柱混凝土与端板连接强度较低,在试验过程中此处产生较大的粘结裂缝,预制管柱与管桩纵筋产生的较大滑移是试件承载力下降的主要原因,并提出了相应的优化措施,为变径桩柱法兰连接设计提供技术支撑。

地铁盾构并行下穿既有明挖隧道加固方案研究——以济南黄河隧道北岸段地铁下穿明挖公路隧道为例

为解决公轨合建水下隧道分离后,地铁隧道长距离并行近接下穿明挖隧道过程中面临的变间距下穿扰动、地层脱空的问题,以济南黄河隧道北岸段地铁下穿明挖公路隧道为依托,建立考虑可张开地层-结构界面和结构变形缝的精细化三维仿真模型,探究不同加固方案下盾构施工对地层脱空及既有结构的影响。结果表明:1)相比于无加固措施,采用立柱桩加固后,最大地表沉降减少52%,沉降曲线峰值叠加效应得到有效控制;2)采用立柱桩配合三轴搅拌桩加固,盾构下穿过程中既有结构底板横向最大差异沉降减少43.4%,最大沉降降低47.0%;3)无加固措施下,盾构掘进导致既有隧道结构底板与地层之间脱空效应明显,最大脱空位移达1.44 mm,相比于三轴搅拌桩加固,采用立柱桩加固更能有效减少结构底板脱空;4)无加固措施下既有结构最大拉应力增量超限(1 MPa),采用单一三轴搅拌桩加固有增大既有结构注浆范围内拉应力增量趋势,而采用立柱桩配合三轴搅拌桩加固,可有效减少50%的既有结构拉应力增量。盾构并行下穿既有结构时,相比显著强化单一加固措施,综合考虑地层位移控制(防脱空)和结构应力控制的加固措施更加安全有效。

格构柱桩基浇筑导管卡管及错位问题探究

地铁基坑一般都采用地下连续墙+横向支撑+立柱桩支护形式,立柱桩上部为格构柱,下部为钻孔灌注桩。为施工方便,部分格构柱和钢筋笼焊接一起下放,但在浇筑混凝土时易出现堵塞、返浆、卡管及错位等问题,当导管发生卡管时无法继续浇筑混凝土,处理不当会出现混凝土初凝导致断桩。目前工程界对卡管事故的处理方法研究甚少,为解决可能发生卡管的事故,针对导管接头法兰与格构柱发生卡结、导管错位并破坏钢筋笼等问题进行分析,并提出有效对策:首先在导管接头法兰处安装锥形套,使法兰凸出截面由小截面逐渐过渡至法兰盘大截面,避免法兰破坏钢筋笼箍筋并使其顺利下放;其次用12根Φ10mm光滑圆筋连接格构柱底端与其下第一道箍筋形成一个滑坡面,保证了导管在格构柱底端不会发生卡结。有效地解决了工程常见的卡管及错位问题,为提高工程质量及施工速度提出了新的解决思路和参考。

加劲U型钢板桩失稳临界荷载动态配位系数法

针对U型钢板桩插打容易发生屈曲的问题,提出U型钢板桩局部加劲效应理论计算的“动态配位系数法”,建立了局部加劲U型钢板桩失稳临界荷载计算式,并分析了加劲面积、加劲位置、加劲板数量对加劲效应(即失稳临界荷载)的影响规律.研究结果表明:加劲总面积(即加劲板累计宽度)一定时,对于长度确定的U型钢板桩,存在使构件临界荷载值最大化的加劲板布置方案,并揭示了块数太多时由于单块加劲板宽度太小而引起的局部失稳规律;以10 m长U型钢板桩为例,构件临界荷载值随单块加劲板布置位置的变化可提高13.55%,并求得20 m长的U型钢板桩不同加劲总面积对应的加劲板布置优化理论方案,为实际工程中U型板桩局部加劲方案设计提供了理论依据和参考.

桩柱一体结构环梁节点力学性能试验研究

在既有建筑增设地下空间的托换过程中,传统钢管桩或锚杆静压桩方法存在吊装焊接不便或桩基过密等缺陷。据此,提出了桩柱一体技术,将钻孔灌注桩同时作为桩基和立柱,保证了施工质量和效率。桩柱一体结构体系中梁柱节点的力学性能是影响其安全性的关键,故设计了3种桩柱一体结构与环梁节点的界面连接形式,进行了现场荷载试验。试验结果表明,桩柱一体结构体系中梁柱节点的破坏模式为环梁的弯剪破坏,荷载下梁柱界面未发生滑移,证明了桩柱一体技术的安全性。对试验结果分析后,表明灌注桩-环梁节点的配筋设计可参考现有的钢管桩-环梁节点相关规范,并得到了桩柱一体结构体系承载力计算的实用公式。

侧深槽孔-潜孔组合式鱼道障碍物结构对水力特性影响研究

侧深槽孔-潜孔组合式鱼道是一种基于竖缝式鱼道设计出的新型堰孔组合式鱼道,研究和应用尚处于初期,其水力特性分布规律亟待探明。基于FLOW-3D软件建立了侧深槽孔-潜孔组合式及竖缝式鱼道的数值仿真模型,并依托物理模型试验结果修正了边界条件及输入参数,对比分析了两种类型鱼道的流场结构,探究了布置不同型式障碍物对鱼道水力特性的影响。结果表明:相比一般竖缝式鱼道,侧深槽孔-潜孔组合式鱼道具有明显的三维流场特性,可为鱼类提供更多的洄游路径和休息场所,但“L”型的流态会影响鱼类上溯;在侧深槽孔-潜孔组合式鱼道内布置曲面光滑的圆柱型障碍物,池室流态得到改善,流速梯度减小,湍动能降低幅度约为33.3%,湍流耗散率的最大衰减率达82.78%,工程中导流障碍物应多采用光滑曲面,避免出现棱边或截面形状突变的结构。