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水平荷载作用下能量桩群桩的变形特性

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：吴琪丁选明王成龙张鼎新重庆大学土木工程学院大足石刻研究院重庆市地质矿产勘查开发局

目前外部荷载下能量桩群桩基础热-力学特性的研究主要针对竖向荷载，而对于水平荷载的影响考虑较少。为研究非对称加热、制冷条件下水平受荷能量桩群桩的变形特性，对2×2能量桩群桩的单根桩开展加热、制冷工况下的模型试验，并建立能... 详细信息

目前外部荷载下能量桩群桩基础热-力学特性的研究主要针对竖向荷载，而对于水平荷载的影响考虑较少。为研究非对称加热、制冷条件下水平受荷能量桩群桩的变形特性，对2×2能量桩群桩的单根桩开展加热、制冷工况下的模型试验，并建立能量桩群桩三维有限元模型，将实测数据和数值结果进行对比验证，再进行参数分析，研究能量桩群桩单根桩运行过程中桩体的热-力学响应。研究结果表明：数值模型与试验结果较为吻合，弯矩主要分布在桩体上半部，其峰值和反弯点分别位于土表面以下0.23L1和0.8L1(L1为桩体有效埋置深度)；桩身水平位移随深度的增大而减小。水平荷载对桩体变形特性影响更大，但温度的影响不可忽略。在加热和制冷阶段，随着温度升高和降低，能量桩的弯矩、位移均有增大趋势。与只受水平荷载时相比，在水平荷载与温度变化联合作用下，通水温度升高10℃、20℃能量桩Mmax（弯矩峰值）增加幅度为23.36%、25.46%左右，桩顶水平位移增加幅度为20.59%、21.93%左右；通水温度降低10℃、20℃能量桩Mmax（弯矩峰值）增加幅度为23.48%、24.39%左右，桩顶水平位移增加幅度为17.97%、21.27%左右。

关键词：能量桩群桩砂土变形特性数值模拟模型试验

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桩间距对CEP群桩抗压承载性能影响研究

吉林建筑大学学报 2024年第2期41卷 1-6页

作者：曹庆志钱永梅林超张石磊杨洋吉林建筑大学土木工程学院长春130118 中国建筑第八工程局有限公司东北分公司辽宁大连116021 吉林新龙房地产开发有限公司长春130118 吉林建筑科技学院长春130114

桩间距是影响混凝土扩盘桩(Concrete expanded pile,下称CEP)群桩承载性能的重要因素。本文通过ANSYS软件对CEP群桩进行模拟分析,设计5组不同桩间距的4桩模型,通过分析受压状态下桩周土及桩的位移、应力等参数,得出桩周土体受力机理和... 详细信息

桩间距是影响混凝土扩盘桩(Concrete expanded pile,下称CEP)群桩承载性能的重要因素。本文通过ANSYS软件对CEP群桩进行模拟分析,设计5组不同桩间距的4桩模型,通过分析受压状态下桩周土及桩的位移、应力等参数,得出桩周土体受力机理和破坏规律与桩间距之间的关系,确定竖向荷载作用下桩间距变化对CEP群桩抗压承载性能影响,从而进一步完善了CEP群桩的设计理论。研究结论表明:当桩间距较小时,群桩效应较为明显,使单桩承载力发生折减;当桩间距控制在3倍~4倍盘悬挑径时,单根桩的承载能力得到充分发挥,继续增加桩间距对承载性能的提升较小;土体达到破坏状态时,主要由承力盘承担大部分荷载,应充分考虑承力盘上表面坡角,防止产生应力集中。此结论为其在实际工程中的应用提供理论支撑。

关键词：混凝土扩盘桩(CEP) 群桩 ANSYS有限元模拟桩间距抗压承载性能

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复杂地质条件密集小净距群桩施工技术

路基工程 2024年第2期 164-169页

作者：程冬中铁二局集团建筑有限公司成都610031

依托成都恒邦天府云玺项目,介绍高层建筑群桩基础在地质复杂、桩间距小、桩长≥30.0 m条件下,采用多次试桩来确定桩基施工工艺的过程。根据试桩结果,ϕ800mm桩采用“中长护筒跟进+泥浆护壁”方案,ϕ1200mm桩采用“全护筒护壁”方案,遇塌... 详细信息

依托成都恒邦天府云玺项目,介绍高层建筑群桩基础在地质复杂、桩间距小、桩长≥30.0 m条件下,采用多次试桩来确定桩基施工工艺的过程。根据试桩结果,ϕ800mm桩采用“中长护筒跟进+泥浆护壁”方案,ϕ1200mm桩采用“全护筒护壁”方案,遇塌孔时安装钢护筒进入稳定土层≥2.0 m。经检测施工桩基均为Ⅰ类桩,单桩竖向抗压承载力满足设计和规范要求。

关键词：复杂地质小间距群桩钢护筒先深后浅泥浆护壁抗浮垂直度

基坑开挖对群桩基础水平位移与弯矩的影响分析

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广东建材 2024年第4期40卷 87-89页

作者：王振峰中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队

为探究基坑开挖对群桩基础水平位移与弯矩的影响,依托具体工程实例,进行有限元数值模拟,确定群桩基础与围护结构参数。根据模拟结果分析基坑开挖对群桩基础水平位移和弯矩的影响,得到基坑施工与群桩基础加载相互影响规律,为相类似工程... 详细信息

为探究基坑开挖对群桩基础水平位移与弯矩的影响,依托具体工程实例,进行有限元数值模拟,确定群桩基础与围护结构参数。根据模拟结果分析基坑开挖对群桩基础水平位移和弯矩的影响,得到基坑施工与群桩基础加载相互影响规律,为相类似工程项目的建设方案制定提供依据。

关键词：基坑开挖群桩基础水平位移弯矩

盘悬挑径对NT-CEP桩群桩抗拔破坏机理影响研究

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北方建筑 2024年第2期9卷 7-11页

作者：车铭岳钱永梅何嫚嫚张石磊张凯吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130118 华东建筑设计研究院有限公司上海200000 吉林新龙房地产开发有限公司吉林长春130051 山东泰开环保科技有限公司山东泰安271000

盘悬挑径是新型混凝土扩盘桩(以下简称NT-CEP桩)群桩抗拔影响的主要因素,本文采用ANSYS有限元模拟分析的方法建立六组不同盘悬挑径的四桩模型,研究不同盘悬挑径对NT-CEP桩群桩抗拔承载能力和群桩效应的影响,根据以往单桩和双桩的研究成... 详细信息

盘悬挑径是新型混凝土扩盘桩(以下简称NT-CEP桩)群桩抗拔影响的主要因素,本文采用ANSYS有限元模拟分析的方法建立六组不同盘悬挑径的四桩模型,研究不同盘悬挑径对NT-CEP桩群桩抗拔承载能力和群桩效应的影响,根据以往单桩和双桩的研究成果,对比单桩、双桩和四桩的抗拔承载力,分析群桩效应对抗拔承载力的影响,揭示群桩桩周土体破坏机理。通过本文模拟结果得到以下结论:盘悬挑径越大,群桩的抗拔承载能力越强,但抗拔承载能力增长并不是线性变化。当盘悬挑径大于1.75倍桩径时,群桩的承载力提高不明显,盘悬挑径与桩径的比值应在1.5倍~1.75倍为最佳。此结论为NT-CEP桩群桩在工程设计及推广应用奠定了理论基础。

关键词： NT-CEP桩盘悬挑径群桩抗拔性能有限元模拟分析

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邻近堆载作用对既有桩基承载特性的影响分析

邻近堆载作用对既有桩基承载特性的影响分析

作者：阙木泰重庆三峡学院

学位级别：硕士

在工程建设过程中存在各种复杂的施工因素,桥梁桩基周围不可避免会出现大量堆载引起桩周土体变形,使桩基出现侧移和沉降的情况,从而导致上部结构产生位移、倾斜以及开裂等问题。由于群桩基础尺寸大,现场足尺试验工作量大,难以进行。因此... 详细信息

在工程建设过程中存在各种复杂的施工因素,桥梁桩基周围不可避免会出现大量堆载引起桩周土体变形,使桩基出现侧移和沉降的情况,从而导致上部结构产生位移、倾斜以及开裂等问题。由于群桩基础尺寸大,现场足尺试验工作量大,难以进行。因此,本文以邻近堆载作用下2×2桥梁桩基为研究对象,基于弹性理论对其进行理论分析,并结合有限元软件PLAXIS3D进行数值模拟分析。探讨群桩基础在邻近堆载作用下的承载特性和变形规律,有助于提高工程建设的安全性,为实际工程提供参考。本文以模型研究为主,对大量文献归纳总结研究,系统地开展了邻近堆载作用下桩基承载特性分析研究。本文所做主要工作内容如下:(1)构建了群桩基础在邻近堆载作用下的计算模型,基于弹性理论和虚拟桩方法,将计算模型分为虚拟桩和扩展土,建立在弹性半无限空间中邻近堆载作用下的群桩受力响应的积分控制方程。编制了MATLAB计算程序,并通过现有试验对其进行了验证,证明理论计算的合理性,为后续研究提供了理论基础。(2)建立了邻近堆载作用下的2×2桥梁群桩三维数值模型,开展邻近堆载作用下桥梁桩基工作特性研究。分析在不同土体本构模型(弹性模型、摩尔库伦模型、小应变土体硬化模型)中,不同影响因素(堆载距离、桩土刚度比、土体弹性模量增加系数、桩身长径比、堆载大小)对桩基承载特性的影响。探究桥梁桩基在竖直方向(桩身轴力、沉降)与水平方向(侧移、剪力、弯矩等)的规律。得到了以下结论:(a)堆载距离、桩土刚度比、土体模量增加系数越大,对桩体的稳定性越有利。(b)桩顶自由的工况下,HS-s模型中的桩顶位移最小,MC模型中桩顶位移最大;HS-s模型中桩身刚度最大,弹性模型中桩身刚度最小,即HS-s模型中沉降最小,弹性模型中桩身沉降最大;弹性模型中桩身的轴力、剪力以及弯矩最大,HS-s模型中桩身的轴力、剪力以及弯矩最小。(c)在桩顶刚性连接的工况下,HS-s模型中桩顶侧移最小,弹性模型中桩身刚度始终最小,即沉降最大。(3)以福建省西堤大桥工程为研究背景,基于PLAXIS3D建立三维数值模型,分析了0-2#桩在堆载工况下的桩基变位特性;利用理论分析方法再次得到0-2#桩的顶部位移;结合现场的监测数据(部分桩基、护岸监测点的位移)、数值计算结果和理论分析结果,验证了数值模拟和理论分析的可靠性。基于数值模拟,得到了各个工况下0-2#桩基的轴力和弯矩。得到了以下结论:(a)大面积堆载对邻近桩基的位移、轴力和弯矩存在较大影响,桩身的变形性状也不仅仅是与堆载有关,也与施工顺序和复杂的地质条件有关。(b)PLAXIS3D有限元方法以及基于弹性理论的计算方法具备一定的可靠性,均可以为实际工程提供一定的参考。

关键词：桥梁桩基群桩邻近堆载积分方程法 PLAXIS3D

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在役桥梁桩基水流冲刷侵蚀数值模拟研究

中外公路 2024年

作者：王上米江川陈明涛宋丹张乔张勇王微笑西安长安大学工程设计研究院有限公司安康市公路局安康市交通运输局长安大学公路学院

在役桥梁桩基长期受到携沙水流的冲刷作用，冲蚀磨损作用逐渐扩大，将对桩基结构造成不同程度的损伤，从而降低桥梁结构的耐久性和安全性。为研究冲蚀对桥梁桩基的影响，依托安康市汉江一桥，采用FLUENT对桥梁桩基进行三维数值模拟计算... 详细信息

在役桥梁桩基长期受到携沙水流的冲刷作用，冲蚀磨损作用逐渐扩大，将对桩基结构造成不同程度的损伤，从而降低桥梁结构的耐久性和安全性。为研究冲蚀对桥梁桩基的影响，依托安康市汉江一桥，采用FLUENT对桥梁桩基进行三维数值模拟计算，分析了不同条件下冲蚀磨损于桥梁桩基的分布特征及规律。结果显示：（1）冲蚀磨损区域主要集中于桩基承台的迎流面、桩身与承台的接头处以及桩身两侧，承台侧面、背流面和桩身背流面的磨损区域较小，且泥沙对桩基的冲蚀磨损主要以冲击和切削为主。（2）同等含沙量条件下，泥沙粒径越小，对桩基产生的冲蚀磨损面积越大；水流流速、泥沙粒径、含沙量以及桩径越大，冲蚀率就越大，其中，水流流速的改变对冲蚀率的影响最大。研究结果可为在役桥梁桩基加固设计及施工提供一定的参考意义。

关键词：桥梁桩基水流冲刷冲刷侵蚀群桩数值模拟

竖向动荷载作用下端承型群桩动力相互作用解析解

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岩土工程学报 2022年第12期44卷 2187-2195页

作者：郑长杰崔亦秦丁选明栾鲁宝福建工程学院土木工程学院福建福州350118 福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 中国海洋大学工程学院山东青岛266100

基于平面应变假定,建立了考虑被动桩散射效应的桩–土–桩竖向耦合振动响应分析计算模型。依托该计算模型,首先求解土体控制方程,得到桩周土纵向位移表达式、桩周土纵向复阻抗以及土体位移衰减函数,然后基于严格的桩–土耦合作用,求解... 详细信息

基于平面应变假定,建立了考虑被动桩散射效应的桩–土–桩竖向耦合振动响应分析计算模型。依托该计算模型,首先求解土体控制方程,得到桩周土纵向位移表达式、桩周土纵向复阻抗以及土体位移衰减函数,然后基于严格的桩–土耦合作用,求解外荷载作用下的主动桩位移和由主动桩振动产生的被动桩位移,并求出由被动桩振动产生的主动桩位移,由此得到考虑被动桩散射效应的桩–桩动力相互作用因子。基于求得的修正桩–桩动力相互作用因子,建立考虑被动桩散射效应的群桩竖向动力刚度矩阵,结合桩帽性质及叠加原理,推导得到竖向动荷载作用下的群桩竖向动力响应解析解。基于所得解进行算例分析表明:退化解与已有文献解吻合很好,验证了解的合理性;被动桩的散射效应对小间距群桩的振动响应有不可忽视的影响;桩间距和桩长径比对桩–桩动力相互作用因子、群桩竖向动阻抗有显著影响。

关键词：群桩散射效应相互作用因子动力响应解析解

液化侧向扩展场地刚性排水管桩群桩振动台试验研究

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工程力学 2022年第9期39卷 141-152页

作者：陈志雄李康银王成龙丁选明蒋雪峰陈育民重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

地震作用下土体发生液化侧向扩展对建筑物极具破坏性,特别是对建筑物的桩基、高架桥梁等,消除和减小土体液化扩展引起的对结构安全的危害具有极大的意义。刚性排水管桩由圆形空心刚性桩与排水体结合而成,其在具有排水功能的同时,又具有... 详细信息

地震作用下土体发生液化侧向扩展对建筑物极具破坏性,特别是对建筑物的桩基、高架桥梁等,消除和减小土体液化扩展引起的对结构安全的危害具有极大的意义。刚性排水管桩由圆形空心刚性桩与排水体结合而成,其在具有排水功能的同时,又具有较大的承载力,但是目前针对刚性排水管桩群桩抗液化性能的研究仍十分有限。基于振动台试验,开展了桩顶承台竖向荷载作用下刚性排水管桩群桩与普通桩群桩处理液化侧向扩展场地的振动响应对比研究,分析了地基土的超孔压比、加速度、平均沉降、承台位移、挡板位移以及桩身弯矩等。研究结果表明:刚性排水管桩地基与普通桩地基相比,超孔压、桩身弯矩、地基沉降、承台位移、岸壁位移明显减小,而加速度增大,充分表明刚性排水管桩的抗液化效果显著。

关键词：刚性排水管桩液化侧向扩展场地振动台试验动力响应群桩