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倾斜荷载下能量桩受力变形特性三维有限元分析

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岩土工程学报 2021年第11期43卷 2105-2111页

作者：龚建清彭文哲湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

基于已有试验和数值分析,针对倾斜荷载下能量桩的受力变形特性,通过优选桩-土材料参数、边界条件、分析步及网格类型等,实现了考虑热-力耦合作用的能量桩三维有限元模拟。进而通过与模型试验及二维数值所得桩顶沉降的对比分析,验证了三... 详细信息

基于已有试验和数值分析,针对倾斜荷载下能量桩的受力变形特性,通过优选桩-土材料参数、边界条件、分析步及网格类型等,实现了考虑热-力耦合作用的能量桩三维有限元模拟。进而通过与模型试验及二维数值所得桩顶沉降的对比分析,验证了三维有限元建模方法的合理性。最终通过改变竖向荷载、水平荷载及温差3个主要影响因素,探讨了桩顶沉降、桩侧摩阻力、水平位移及桩身弯矩变化规律,并提出相应的能量桩工程设计建议。研究表明,当温差ΔT>0℃时,桩体将产生热膨胀,甚至出现向上的位移,但其沉降-荷载曲线将随着竖向荷载的增大而逐渐趋近ΔT=0℃工况,桩侧摩阻力在桩身上、中部为负,在桩身下部为正,水平位移及桩身弯矩均大于ΔT=0℃工况;当ΔT0℃工况,桩身弯矩小于ΔT=0℃工况。

关键词：能量桩有限元分析倾斜荷载受力变形特性约束条件

倾斜荷载作用下吸力桶基础不排水上拔承载特性研究

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岩土工程学报 2020年第S02期42卷 88-93页

作者：孙立强邢晓佳翟雪丽吴雄志王荣天津大学建筑工程学院天津300354 河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 中国港湾工程有限责任公司北京100027

针对吸力桶在工作过程中上拔力对其承载性能产生影响的问题,基于有限元的方法,对不同长径比、不同强度分布条件下吸力桶基础在倾斜荷载作用下的承载特性进行研究,建立了竖向和水平承载力系数与长径比(L/D)和土质不均匀系数K之间的关系... 详细信息

针对吸力桶在工作过程中上拔力对其承载性能产生影响的问题,基于有限元的方法,对不同长径比、不同强度分布条件下吸力桶基础在倾斜荷载作用下的承载特性进行研究,建立了竖向和水平承载力系数与长径比(L/D)和土质不均匀系数K之间的关系并给出了其计算方法,建立了竖向荷载(V)与水平荷载(H)承载力包络面,最终给出了V-H组合条件下承载力计算方法,研究成果可为海洋浮式结构抗拔基础设计提供依据。

关键词：吸力桶倾斜荷载数值分析抗拔承载力

倾斜荷载盐渍土地基承载力数值计算与试验研究

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科学技术与工程 2023年第16期23卷 7033-7043页

作者：谢得峰张文杨晓林范延彬张秉来王新红袁媛韩磊磊青海大学土木工程学院西宁810016 青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室西宁810016 中电建青海省电力设计院西宁810004

盐渍土是一种四相组成的特殊土。这种特殊性导致工程中确定的盐渍土地基承载力尤其在倾斜荷载作用下时,容易出现偏差。以柴达木盆地典型盐渍土地基承载力特征为研究对象,采用现场载荷试验和数值模拟计算的方法,研究了倾斜荷载作用下盐... 详细信息

盐渍土是一种四相组成的特殊土。这种特殊性导致工程中确定的盐渍土地基承载力尤其在倾斜荷载作用下时,容易出现偏差。以柴达木盆地典型盐渍土地基承载力特征为研究对象,采用现场载荷试验和数值模拟计算的方法,研究了倾斜荷载作用下盐渍土地基承载力特征。结果表明:在倾斜荷载作用下,数值模拟计算确定的盐渍土地基承载力特征值和现场试验确定的特征值相差2.37%,数值模拟计算结果和现场试验结果基本一致。在建立数值模拟计算模型时,需要考虑盐渍土地基中存在结晶盐楔体被压碎、溶陷造成土层附加应力非线性分布特征。数值模拟计算结果可作为确定倾斜荷载作用下的盐渍土地基承载力的特征值的依据。

关键词：倾斜荷载盐渍土地基承载力特征值数值模拟

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倾斜荷载下群桩承载特性理论分析

岩土力学 2017年第9期38卷 2647-2654页

作者：周立朵孔纲强彭怀风顾红伟朱希河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 江苏省交通规划设计院股份有限公司江苏南京210014

倾斜荷载是海洋、输变线塔等桩基工程的最主要荷载形式之一。然而现行规范中有关该问题的计算方法相对并不成熟。将桩身划分为自由段和嵌固段,建立桩基单元体的挠曲微分方程;基于群桩p-y曲线法计算水平荷载下群桩承载特性;考虑桩-土相... 详细信息

倾斜荷载是海洋、输变线塔等桩基工程的最主要荷载形式之一。然而现行规范中有关该问题的计算方法相对并不成熟。将桩身划分为自由段和嵌固段,建立桩基单元体的挠曲微分方程;基于群桩p-y曲线法计算水平荷载下群桩承载特性;考虑桩-土相对滑移和竖向力引起的二阶弯矩(P-(35))效应,基于剪切位移法计算竖向荷载下桩-土相互作用;编制相应程序,以迭代法计算获得荷载-位移曲线、桩身弯矩分布规律曲线等。分析验证了所建立的理论计算方法的准确性和可靠性。相关研究成果拓展了工程设计中倾斜荷载作用下桩基承载特性计算方法,为工程设计与计算提供参考依据。

关键词：桩基倾斜荷载 p-y曲线剪切位移法理论分析

倾斜荷载下桩柱式桥墩受力变形分析传递矩阵法

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中国公路学报 2015年第2期28卷 69-76页

作者：张玲赵明华赵衡湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了研究倾斜荷载下桩柱式桥墩的受力变形特性,将其视为一工作整体,地面或局部冲刷线以上自由段视为置于虚拟土层中,根据桩(墩)身截面尺寸、混凝土强度等级以及土层情况等将桩柱式结构划分为若干分析单元段,基于Winkler弹性地基梁理论,... 详细信息

为了研究倾斜荷载下桩柱式桥墩的受力变形特性,将其视为一工作整体,地面或局部冲刷线以上自由段视为置于虚拟土层中,根据桩(墩)身截面尺寸、混凝土强度等级以及土层情况等将桩柱式结构划分为若干分析单元段,基于Winkler弹性地基梁理论,考虑轴向和横向荷载共同作用,得到任一单元段的位移控制微分方程,并采用幂级数法进行解答。进而根据相邻单元段内力与位移连续条件得到了由柱顶受力与变形条件表示的桩柱式结构任一深度处水平位移、转角、弯矩及剪力的矩阵表达式。通过具体算例将提出的传递矩阵法所得结果与有限元等方法所得结果进行了比较。在此基础上,探讨分析了地基成层性对倾斜荷载作用下桩柱式结构体系内力与位移的影响。研究结果表明:表层土的物理力学性质及埋深对柱顶水平位移、地面处桩身水平位移及桩身最大弯矩值均有不同程度的影响。

关键词：桥梁工程桩柱式桥墩传递矩阵法倾斜荷载成层地基 Winkler地基模型

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倾斜荷载与负摩阻共同作用下的桩基承载特性

中南大学学报（自然科学版） 2013年第2期44卷 757-763页

作者：赵明华张洋张永杰尹平保湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082 长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004

利用有限元方法模拟现场倾斜荷载试验及现场负摩阻试验,并对倾斜荷载与负摩阻共同作用下的基桩受力特性进行分析。首先,施加竖向荷载;然后,分先后顺序施加水平荷载与产生负摩阻的地面荷载。研究结果表明:地面荷载先于水平荷载施加对基... 详细信息

利用有限元方法模拟现场倾斜荷载试验及现场负摩阻试验,并对倾斜荷载与负摩阻共同作用下的基桩受力特性进行分析。首先,施加竖向荷载;然后,分先后顺序施加水平荷载与产生负摩阻的地面荷载。研究结果表明:地面荷载先于水平荷载施加对基桩承载有利,当地面荷载为竖向荷载的1.3%时,承受倾斜荷载时基桩桩顶水平位移、桩身最大弯矩、桩身最大轴力与未施加地面荷载情况相比,分别减小35.1%,22.2%和5.6%;当地面荷载后于水平荷载施加时,基桩的水平承载特性与仅受水平荷载时的相比无明显区别;桩侧负摩阻力略增大。

关键词：桩基础成层地基倾斜荷载负摩阻

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倾斜荷载对洞桩法边桩变形规律影响研究

地下空间与工程学报 2019年第S2期 666-672+686页

作者：李涛高源邵文王岩方雪飞中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京市住总集团有限责任公司

边桩是洞桩法支护体系中的重要力学构件,对支撑体系受力稳定与地层沉降控制非常重要。本文基于有限差分计算方法分析桩顶荷载大小、加载角度对桩体受力变形的影响;然后基于计算分析结果开展室内相似模型试验,深入研究荷载作用角度对桩... 详细信息

边桩是洞桩法支护体系中的重要力学构件,对支撑体系受力稳定与地层沉降控制非常重要。本文基于有限差分计算方法分析桩顶荷载大小、加载角度对桩体受力变形的影响;然后基于计算分析结果开展室内相似模型试验,深入研究荷载作用角度对桩体侧向变形的影响,并与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:桩顶荷载大小、加载角度对边桩的受力变形均有影响,但加载角度的影响更加显著;加载角度不变,随着桩顶荷载的增加,边桩侧向位移逐渐增大,最大侧移值的增大率由6%变化到9.8%,呈现小幅加快;荷载大小不变,随着加载角度的增大,桩体侧向位移逐渐减小,最大侧移值的减小率由15.6%变化到21.8%,呈现小幅加快;室内相似模型试验得出的规律与数值模拟基本吻合。

关键词：洞桩法模型试验变形规律倾斜荷载数值模拟

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倾斜荷载作用下吸力桶承载性能分析

长江科学院院报 2019年第8期36卷 140-145页

作者：罗强冯娜南阳师范学院土木建筑工程学院河南南阳473061 河南工业职业技术学院经济管理学院河南南阳473061

以砂土地基中吸力桶为分析对象,建立能够考虑主应力方向旋转的本构模型,通过数值分析方法进行积分,在不同荷载倾斜角度条件下研究等效塑性应变分布及土体主应力方向的旋转变化,分析倾斜荷载对吸力桶承载性能的影响。研究结果表明:等效... 详细信息

以砂土地基中吸力桶为分析对象,建立能够考虑主应力方向旋转的本构模型,通过数值分析方法进行积分,在不同荷载倾斜角度条件下研究等效塑性应变分布及土体主应力方向的旋转变化,分析倾斜荷载对吸力桶承载性能的影响。研究结果表明:等效塑性应变主要在桶壁外围和桶端下部等区域集中分布,桶体内部土体处于弹性变形状态;荷载倾斜角度对竖向荷载-位移关系的影响比较微弱,对水平荷载-位移关系的影响则比较显著;土体主应力方向在变形初期的旋转非常显著,随着倾斜角度的增加,主应力方向的旋转逐渐显著;当竖向位移在(0.05~0.10)D范围时,主应力方向达到稳定状态,不再旋转。

关键词：砂土地基吸力桶倾斜荷载主应力方向承载力

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倾斜荷载下条形基础地基承载力系数研究

自然灾害学报 2014年第3期23卷 222-229页

作者：郝磊何思明中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 西南科技大学土木工程与建筑学院中四川绵阳621000

地基承载力研究是具有重要意义的工程课题。针对倾斜荷载下条形地基承载力问题,通过极限分析上限定理和扇形条分法,构建了条形基础剪切破坏模式下地基承载力的计算方法,建立了倾斜荷载下条形地基极限承载力、承载力系数的表达式。并研... 详细信息

地基承载力研究是具有重要意义的工程课题。针对倾斜荷载下条形地基承载力问题,通过极限分析上限定理和扇形条分法,构建了条形基础剪切破坏模式下地基承载力的计算方法,建立了倾斜荷载下条形地基极限承载力、承载力系数的表达式。并研究了荷载倾斜角、内摩擦角、粘聚力等参数对条形地基承载力系数的影响。结果表明:地基承载力系数随着倾斜角度的增大而减小;随着粘聚力,内摩擦角的增大而增大;内摩擦角影响显著,粘聚力影响较小。

关键词：上限定理倾斜荷载条形基础扇形条分法承载力系数