软土地区基坑前排倾斜双排桩支护现场试验及工作机理

基坑倾斜桩支护大幅提高了无支撑支护结构的适用深度,具有造价低、施工便捷、绿色低碳、变形控制好等特点,然而目前研究多集中在单排倾斜桩,对前排倾斜双排桩支护的试验、理论与应用的研究均较少。针对前排倾斜双排桩支护基坑开展了现场试验,同时采用有限元方法分别从前排斜桩、桩顶连梁及桩间土体作用3个方面深入探究了前排倾斜双排桩支护的工作机理,进一步分析了直斜桩长度和排距对前排倾斜双排桩支护结构受力变形性能的影响。结果表明,相比传统竖直双排桩,前排倾斜双排桩支护结构的支护性能显著提升,前排斜桩主要发挥“斜撑”作用,连梁主要起到将直斜桩及冠梁连接成一个空间刚架的作用,桩间土体能够提高桩土摩阻力,进而有效减小前排倾斜双排桩变形。研究成果有助于前排倾斜双排桩的推广和应用。

深基坑三排桩支护结构被动区力学特性研究

文中以某船坞工程采用的新型三排桩支护结构作为依托工程,结合地质勘察报告,运用有限元分析法和弹性支点法对其典型断面的桩前被动土压力计算公式参数进行了反演分析.通过改变土体参数、开挖深度,以及前排桩桩径等影响因素,对比分析计算得到桩前土压力有限元计算值与弹性支点法计算值的比值变化规律.结果表明:被动土压力合力的模型计算结果E_(p模型)与理论公式计算结果E_(p理论)的比值约为0.4~0.7.在此基础上,对三排桩支护结构桩前土压力的弹性支点法公式进行了改进,为修正系数提出了合理建议,改进后公式为:p_(s)=(0.4~0.7)(k_(s)v+p_(s0)),并研究了各系数的分布规律.

排桩倾斜对双排桩支护结构性状影响分析

依托某双排桩基坑工程实践建立有限元模型,分析前、后排桩倾斜对基坑支护效果的影响,并与现场监测数据进行对比验证。研究结果表明:前排桩倾斜一定的角度,桩身弯矩和轴力增大,前排桩发挥斜撑作用,桩身水平位移及桩顶沉降减小,支护效果提高;随着前排桩倾斜角度的增大,支护效果提升幅度减弱;后排桩倾斜可提高支护效果,不同倾斜角度下,桩身弯矩、轴力、水平位移和桩顶沉降变化幅度不同,但倾斜角度过大导致支护效果减弱;相同排桩倾斜角度下,前排桩倾斜对双排桩支护效果的提升显著优于后排桩倾斜,前排桩倾斜15°时支护效果最优。

地基中混凝土排桩主动隔振研究

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的有限元模型,分析在列车荷载作用下排桩的各参数变化对隔振效果的具体影响规律。研究结果表明:桩长参数对隔振效果影响较为明显,随着参数增大,隔振效果越理想,当桩长参数为10.5以后,继续增加比值,隔振效果提升不显著;随着桩间距参数越大,隔振效果越不理想,较小的桩间距可获得理想的隔振效果;埋深参数对隔振效果影响显著,参数越大,隔振效果越不理想,当参数为3.5时,隔振效果已很不理想,较浅埋深能获得较理想的隔振效果。

复杂条件下超深基坑三排桩锚索坑内支护设计及施工

基于星河雅宝四A地块项目设计应用了一种三排桩锚索坑内支护结构,根据其特点针对性地建立了相应的模型,并进行了支护结构抗倾覆稳定以及抗滑移分析计算。经现场实践,其各项监测数据均满足设计要求,应用情况良好,为复杂条件下超深基坑因周边环境影响提供了一种坑内支护的设计形式。

基于差分法的双排抗滑桩结构内力计算

为研究有连梁双排抗滑桩快速有效的内力计算模型,在对有连梁双排桩进行受力分析的基础上,将有连梁双排抗滑桩结构简化为在桩顶连系梁零弯矩处断开的2根单桩结构,通过对双排桩受力进行叠加得到前后排桩桩顶连梁传递的弯矩与剪力,基于有限差分法建立了有连梁双排抗滑桩受荷段、嵌固段全桩内力计算模型,进而对有连梁双排抗滑桩桩体内力进行了计算。同时,通过大型室内模型试验内力实测结果对所计算结果进行了对比验证。结果表明:(1)模型试验结果与所建计算模型得到的桩顶位移与桩身弯矩值吻合较好,说明简化计算模型具有一定的适用性;(2)二者的后排桩最大弯矩出现位置略有偏差,计算得到的最大弯矩位置更接近实际桩体破坏位置,进一步验证了全桩内力计算模型的可靠性;(3)所建有限差分计算模型避免了将受荷段与嵌固段利用连续条件进行迭代的复杂运算过程,大大提升了计算效率,为实际工程提供了一种快速高效的有连梁双排桩内力计算方法。

h型双排桩在山地建筑边坡工程中应用

针对山地建筑边坡受用地限制而常用挡墙不太适用的问题,提出了h型双排桩结构形式,其由冠梁、腰梁、盖板、前排桩及后排桩组成。首先,假定h型双排桩的上部山体为滑裂体,采用传递系数法计算剩余下滑力,与双排桩抗滑力进行比较,判断边坡整体稳定性;假定h型双排桩为悬臂二阶柱结构,计算结构变形,判断变形是否满足正常使用要求。其次,依托某边坡工程进行实例论证,该工程竣工已近两年,监测数据表明边坡处于安全稳定可控状态。最后,h型双排桩解决了山地建筑边坡用地受限的难题,双排桩强有力的结构形式提高了悬臂式挡土高度,且双排桩盖板可兼作山地建筑的室外用地使用。

基于国外某矿厂码头的结构方案研究

在某矿厂码头工程设计中,利用矿厂采矿废石料回填造陆价格低廉的优势,提出了高桩梁板式结构、钢管板桩组合结构、钢管排桩结构方案并开展分析研究。在高桩梁板式方案中,为减少前方承台与后方陆域距离,采用了一种可以适应较大水深卸荷承台式接岸结构。钢管板桩组合结构和钢管排桩结构虽然均为板桩结构,但相对于钢板桩,钢管桩单桩水上可打性更好,因此分别对其采用了填筑施工围堰的陆上打桩施工方式和打桩船打桩的水上打桩施工方式。最终通过综合技术经济比选,选定了适用于本工程的最优结构方案,为提高钢排桩板桩结构的应用前景提供经验。

基于动态神经网络NARX时间序列的双排桩基坑变形预测

针对目前基于含基本假设或经验公式的传统土力学计算方法,不能有效地反映具有多因素交叉性以及时空性的基坑变形规律,而监测数据时间序列能够真实地表现基坑土体变形的演变,以南宁市亭洪路72号河南水厂住宅小区危旧房改造项目双排桩基坑工程为依托,考虑开挖深度和土体暴露时间这2个因素对监测时间序列的影响,提出一种带有外部输入的非线性自回归(NARX)动态神经网络时间序列模型,多方位预测关键断面重要测点的竖向位移和水平位移。结果表明:预测值和实际监测数据的变化趋势具有较好的一致性,且竖向位移预测值与实际监测值的预测残差小于1.0 mm,水平位移预测残差小于0.3 mm。该模型预测效果良好,同时验证了此模型应用于双排桩基坑变形动态分析的可行性。

轨道交通下层状地基中混凝土排桩隔振效果研究

为了研究在轨道交通荷载作用下混凝土排桩的隔振效果,特建立“车轮-轨道-地基”耦合模型,通过轨道竖向不平顺功率谱建立不平顺轨道并模拟列车在其表面行驶过程,根据控制变量法研究在混凝土排桩几何参数变化的情况下对混凝土排桩隔振效果的影响,通过本文的研究结果表明:混凝土排桩具有一定的隔振效果,随着各个参数的变化其隔振效果也会发生改变;桩长的增加,地基表面和地基深处隔振效果增强;随着埋置深度和桩间距的增加,混凝土排桩的隔振效果均下降,布置混凝土排桩埋深越浅隔振效果越好,布置混凝土排桩越紧密隔振效果越好。在土层的分界面上会出现振动加强的效果,在实际施工中应注意土体分层面带来的影响。

某深厚软土层基坑双排桩位移影响因素分析

基坑支护结构变形过大会严重影响基坑和周边建筑物安全。探明影响基坑支护变形因素对基坑设计和施工安全具有重要指导意义。以某深厚软土船闸基坑工程为例,采用有限元软件建立三维模型模拟基坑开挖过程,研究土体参数、临边荷载、桩间土加固强度以及桩体刚度因素对支护结构变形的影响规律,运用灰色关联度理论分析各影响因素敏感程度。结果表明:当土体内摩擦角下降或临边荷载增加,桩顶水平位移增加明显;桩顶水平位移对各因素敏感程度依次为土体参数、临边荷载、桩间土加固强度和桩身刚度。在深厚软土基坑设计与施工中,应重视软土触变、流变问题,提高土体强度并减少支护桩外临边荷载,以保障基坑工程和周围建筑物安全。

新型空心管屏障隔振效果对比数值研究

为研究新型空心管屏障在工程隔振中的应用价值及对其影响因素进行分析,基于Plaxis3D有限元分析软件,依照已有的模型和现场试验参数建立有限元模型,并采用经过验证的有限元模型进行仿真计算。基于有限元数值分析方法,开展新型空心管隔振效果与已有模型和现场试验中屏障的对比研究;分析单根空心管高度和空心管数量对新型空心管隔振效果的影响。研究发现:新型空心管屏障平均减振系数比填充沟、排桩和波阻板小得多,彼此之间平均减振系数偏差最大可达373%,而与空沟的平均减振系数偏差较小。这一结果表明:新型空心管的隔振效果明显要优于填充沟、排桩和波阻板,而与空沟的隔振效果相接近。此外,还发现在不同的工程条件下,新型空心管隔振屏障的平均减振系数大都在0.3以下,具有很好的隔振效果;且随着空心管数量的增加,空心管的隔振效果也随之提升;在空心管总高度不变的条件下,调节单根空心管的高度对屏障的隔振效果影响很小。

微型排桩支护结构在隧道明洞段的应用

为探索微型排桩在高陡边坡明洞段支护结构中的适应性,基于二维杆系荷载-结构模型,提出三排桩支护结构设计计算方法;结合工程案例拟定多种钢管排桩+锚索支护方案,对排桩支护结构的内力及变形特征、不同方案的适应性、钢管桩直径的影响等进行深入研究。结果表明:1)排桩支护中,前排桩、中排桩、后排桩具有几乎相同的内力和变形特征,但前排桩的变形和内力值略大于其他2排桩,前排桩坑底位置是整个支护结构中最不利部位;2)采用增设锚索、预留压脚岩体等方式降低相邻支撑间的竖向间距,可以有效降低支护结构位移和内力,从而使支护结构变形满足相关规范要求;3)随着桩径的增大,钢管桩刚度增大,支护结构水平位移呈指数形式降低;4)增加三排桩直径和仅增加前排桩直径均可以有效降低支护结构变形。支护结构设计中,可以根据开挖高度、施工机械、地形地貌等,选择合适的支撑方式和钢管桩直径,从而实现支护结构快速、机械化施工。

基坑双排管桩与盖板接头开裂原因分析及优化研究

珠江三角洲某双排管桩基坑支护结构,在基坑开挖过程中发现盖板出现沿基坑边线方向开展的裂缝。为深入研究基坑开挖后双排管桩与盖板相互影响的受力特性、开裂原因及裂缝控制措施,本文采用ABAQUS有限元软件对该工程进行数值模拟计算,并根据不同荷载工况,分析管桩与盖板连接处的应力分布和变化的规律,探讨盖板开裂的原因,提出合理控制盖板开裂的改良措施。研究结果表明:盖板中严重受拉区域主要分布在前排桩前表面与盖板连接处和前排桩上方的盖板上表面,受拉应力最大值始终位于前排桩前表面与盖板连接处,内部钢筋较大应力值主要分布在后排桩;盖板开裂的直接原因在于前排管桩发生较大变形,由节点连接处传递变形挤压盖板;通过调整管桩桩顶锚入盖板深度与采用暗梁钢筋布置两项改良措施,可起到有效降低应力、控制裂缝的作用。

单、双排桩支护路堑边坡动力响应特性的振动台试验研究

结合西部艰险山区铁路实际工程背景,开展了El-Centro波作用下单、双排桩支护路堑边坡大型振动台模型试验,基于位移、加速度等参数深入研究了两种模型边坡动力响应特性的差异,并结合快速傅里叶变化(fast Fourier transform,简称FFT)谱探讨了两种边坡出现差异的原因。结果表明:抗滑桩的支护效果和差异均随输入波幅值的增大而逐渐体现;当输入波幅值为0.1g~0.3g时,单、双排桩边坡均处于稳定状态,总体动力响应特性差异较小;当输入波幅值为0.4g时,两边坡动力响应开始出现较大差异,单排桩边坡宏观破坏更明显,坡表位移增大较多,土体损伤累积,非线性特征显现;当输入波幅值为0.5g~0.6g时,两种模型边坡的地震波峰值加速度(peak ground acceleration,简称PGA)放大系数高程效应明显,且均在路堑面和桩后坡面处出现塑性区,抗滑桩的存在有效地抑制了PGA放大系数沿坡面向上的增大趋势和坡表双塑性区的贯通,而单排桩边坡PGA放大效应更明显,塑性区范围更广,深度更大,局部失稳更严重,抗震支护作用相对较弱;引入FFT谱比可知,单、双排桩边坡在5~10 Hz频段振幅放大效应的不同是造成单、双排桩边坡动力响应差异的主要原因;在地震作用下,单排桩边坡破坏历经边坡自稳定→坡表土体塑性变形→边坡局部塌陷溃散3个阶段,双排桩边坡破坏历经前两阶段。

不同支护形式结合处的基坑侧壁稳定性研究

在深基坑周围环境不同的情况下基坑应采用不同的支护形式,深基坑相邻的不同支护形式结合处(过渡段)的基坑侧壁是比较敏感的区域,容易发生变形不协调现象,因此需要对结合处的敏感区域进行研究。以郑州市城市道路交叉口、周边环境复杂的深基坑为研究对象,通过数值模拟和现场监测相结合的研究方法,对其双排桩支护方案与其相邻的桩锚支护方案的基坑侧壁结合处进行分析。研究结果表明:基坑开挖过程中两种支护方案的水平应力、水平位移、土压力等均有差别。随着开挖进行水平位移与水平应力逐渐增大。当开挖较深时,同一深度处桩锚支护侧水平位移大于双排桩支护侧水平位移、双排桩支护侧水平应力大于桩锚支护侧水平应力。

膨胀土基坑双排桩支护结构数值模拟研究现状

总结了国内外学者对膨胀土在物理性质和力学特性方面的研究,并整理了关于膨胀土基坑事故产生的原因。重点阐述了膨胀土基坑双排桩支护结构在数值模拟和理论分析方面的研究现状。针对目前双排桩支护结构应用在基坑支护工程方面存在的问题,对以后的研究工作提出探讨和展望,为双排桩支护结构在膨胀土基坑中的应用研究提供了思路。

排桩内支撑基坑支护优化方案设计研究

结合东津沱小学教学楼基坑实际工程情况,综合分析现有文献和标准,提出了优化设计方案。该方案主要包括支护桩的桩长、桩径和桩间距的优化以及内支撑位置的优化。在内支撑位置的优化设计中,考虑了不同深度处土壤的力学特性和内支撑的施工难度,最终确定了最优的内支撑位置。通过对设计方案的力学分析和计算,证明了所设计的排桩内支撑基坑支护方案的结构稳定性和可靠性,并在实际施工中取得了良好的效果。

波浪作用下临海基坑非等长双排钢板桩受力性状研究

临海基坑工程考虑波浪作用影响,常采用非等长双排钢板桩进行支护,现有双排桩计算模型不适用于此类结构内力变形的计算.为探究波浪作用对此类支护结构内力变形的影响,根据其受荷及布置特点,对现有计算模型中桩土作用力计算方法、前后排桩土压力分配模式及约束形式进行改进,提出非等长双排钢板桩计算模型,与有限元结果进行对比验证,并分析波浪作用对非等长双排钢板桩结构内力变形的影响规律.结果表明:(1)无波浪作用时,基坑侧(前)排桩的弯矩峰值约为临海侧(后)排桩的2倍,前、后排桩弯矩分别呈“抛物线”和“S”型分布;(2)无波浪作用时,前、后排桩水平位移峰值相等且均出现在桩顶,分别呈“对数函数”与“线性函数”型分布;(3)波峰作用下,前、后排桩弯矩及水平位移变化规律与无波浪作用时基本一致,但弯矩及水平位移最大值分别增大121%和87%左右;(4)波谷作用下,前、后排桩弯矩及水平位移最大值显著减小,但两者分布规律相较于无波浪作用时亦无较大差异.

湖中基坑-双排钢管桩围堰受力变形分析

为便于施工,位于水域中的基坑工程通常需要施作围堰来保证施工场地干燥,但目前对围堰变形的研究尚不完善。以南昌艾溪湖隧道工程为研究背景,利用Midas GTS NX有限元软件,研究围堰宽度、拉杆位置对双排钢管桩围堰变形规律的影响,并通过将模拟计算结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性。研究结果表明:围堰宽度有一个合适的范围,过小过大均会造成围堰变形过大。在本工程中,围堰合理宽度范围为3.5~4.5 m,围堰宽度的改变对围堰内基坑开挖变形影响较小;综合两侧钢管桩变形来看,拉杆设置在围堰顶部0.8 m处时两侧钢管桩变形较小。