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砂土中开口管桩沉桩过程的颗粒流模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,模拟再现不同型号开口管桩在沉桩过程中土塞的形成演化规律、土颗粒细观结构变化以及桩周土应力场分布情况,并通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观力学响应的内在机制。计算结果表明,管桩直径对土塞效应影响很大,外径为30 mm的开口管桩,沉桩过程中土塞增量填充率（IFR）值较小,土塞效应明显,土塞高度小,类似闭口桩;随着管桩直径的增大,土塞效应迅速减小,大直径管桩在砂土中沉桩全部闭塞的可能性很小。细观因素（孔隙率和滑动比例）与土体宏观位移表现之间存在着明显的相互对应关系,并依此将桩周土划分3个区域。桩周土体水平应力、竖向应力和剪应力都在桩底附近形成“应力核”,不同型号管桩桩周土应力场分布相近。 相似文献
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根据管桩的竖向抗压承载力特性和受力状况,通过对预应力敞口管桩与闭口管桩的荷载-沉降试验,结合国内外专家对"土塞效应"的研究,对比分析了敞口管桩与闭口管桩的Q-S曲线形态,研究了两种桩的沉降特性,得出敞口管桩与闭口管桩的不同承载机理及沉降。 相似文献
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开口管桩因为土塞效应的存在,其施工力学机理比实心桩要复杂。传统的测量方法无法测得整个桩周土体的位移场以及土塞的具体情况。利用透明土技术,模拟不同桩径,壁厚的开口管桩的沉桩过程,得到管桩外侧土体的全部位移场,并观测到土塞高度的变化、土塞中土颗粒的位移向量场和土塞土颗粒位移中性面。通过对实验结果的分析,可以得到以下结论:不同截面尺寸的管桩施工引起的土体变形区域的横向范围与管桩内径与壁厚的比值（r/w）成反比,且每施工2倍管桩外径R深度,横向影响范围扩大67%;当外径相等时,r/w值相差150%时,土塞高度相差186%;土塞效应和桩径无关,和r/w有关;当壁厚保持一定的同时,土塞高度变化量约为管桩内外径比（R/r）的改变量的2倍;土塞达到完全闭塞状态时还会发生桩端土体的剪切破坏,从而管桩内腔涌入新土形成新的土塞。 相似文献
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任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土效应、桩侧阻力和土塞效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明:挤土应力主要沿径向传播,且深层土体受到的挤土应力比浅层土体大;水平挤土位移随管桩贯入深度的增加而增大,而最大水平挤土位移与管桩贯入深度存在累积效应;挤土效应的影响范围约为10倍管径,因此在施工过程中要给以足够重视;桩外侧摩阻力随贯入深度增加呈近似线性增长,桩内侧摩阻力随贯入深度增加而呈非线性增长,增长速率随贯入深度增加而逐渐增大;管内土塞处于不完全闭塞状态,土塞程度由完全非闭塞向部分闭塞过渡。此外,研究了土体模量、桩土界面摩擦系数、振动频率和桩径对土体位移的影响。 相似文献
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以极限分析上限理论为基础,利用旋转块体集的组合来构造条形锚板的运动许可速度场。分析了不排水黏土中深埋和浅埋条形锚板的抗拔承载力上限解,研究了锚板在不同埋置倾角和深度条件下的抗拔承载力和破坏面的特性,并将计算结果与已有计算方法进行了对比。分析结果表明：在不排水黏土中深埋条形锚板抗拔承载力与锚板的埋置方位和锚板的粗糙度无关,但完全光滑条件下破坏面扇圆部分的半径只有完全粗糙条件下的一半;在考虑无重土情况下浅埋条形锚板的抗拔承载力系数随锚板埋深比的增大而增大,破坏面也随埋深比的增加而逐渐扩大。所得上限解与已有文献解答较为吻合,而且求解所得破坏面更为直观,能为工程设计提供参考依据。 相似文献
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针对黏土中管桩土塞形成机制,利用耦合欧拉拉格朗日（CEL）法模拟钢管桩的大变形沉贯过程。在验证网格密度参数对数值计算精度影响的基础上,结合管桩内外土体速度场、应力场、土塞高度和增量充填比的变化分析了土塞演变和土塞形成机制,讨论了摩擦系数以及软硬土夹层对土塞形成的影响,并与离心机试验和理论计算数据验证。结果表明,管桩贯入过程土塞的演变可分为上涌期、过渡期和下滑期3个阶段。随着桩的贯入,桩端下轴线处形成连续的下凹塑性拱,当此处竖向应力增量达到7～8倍不排水抗剪强度时土塞初步形成。同时土塞效应随着桩-土间摩擦系数增大,桩径减小（壁厚相同）而增强;软硬夹层对土塞效应影响显著,上硬下软的土层易形成完全土塞,而上软下硬的土层,硬土挤入管桩不会形成土塞。 相似文献
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桩-土界面特性对砂土地基中抗拔桩承载特性影响的模型试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
针对砂土地基中不同L/d的抗拔桩进行了模型试验,模型桩采用了3种不同界面,结合界面剪切试验探讨了桩-土界面特性对抗拔桩荷载-位移曲线、极限承载力及残余承载力的影响,得到了以下几点结论：模型桩长径比L/d不同时,每种界面抗拔桩荷载-位移曲线是类似的,光滑钢桩上拔力达极限承载力后保持不变,粗糙界面模型桩上拔力达极限承载力后降低,直至达残余承载力;抗拔桩达极限承载力时的静止土压力系数K受桩-土界面粗糙程度的影响,界面越粗糙,K值越大;界面越粗糙,抗拔桩残余承载力与极限承载力的比值越小,该比值随L/d的变化较小;对于粗糙界面抗拔桩,残余承载力与极限承载力的差别一部分是由于桩-土界面摩擦角的降低引起的,另一部分是抗拔桩达到极限承载力后作用在桩表面上的水平土压力降低引起的。 相似文献
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《岩土力学》2017,(4):993-1002
与实心桩相比,由于土塞与管桩内壁复杂的相互作用,开口管桩的桩-土动力相互作用问题更为复杂。因此,需深入研究考虑土塞效应时的管桩-土体动力相互作用问题。首先,考虑管桩的横向惯性效应及其黏性性质,采用Rayleigh-Love动力杆件模型和附加质量模型建立了桩侧土-管桩-土塞系统的纵向振动控制方程。进一步,采用积分变换和阻抗函数传递技术,分别得到了任意荷载形式下管桩桩顶速度频域响应的解析解以及半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。最后,通过与现有解及模型试验的对比研究验证了理论解的合理性,并研究了管桩设计参数对桩顶纵向振动特性的影响。结果表明,当管桩其他设计参数不变时,管桩截面尺寸越大或长度越小时,应力波传播过程中的弥散效应越明显。对于同样外半径的管桩,壁厚越大时,越容易检测到土塞顶部界面及桩尖传来的反射信号,就能对管桩的施工质量进行更为合理的评价。 相似文献
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随着城市建设的发展,地铁、地下停车场、地下商场等地下建筑更加普遍,且呈现多样化、复杂化、深入化的发展趋势,使得地下结构物的抗浮稳定性逐渐突显,其中设置抗拔桩是结构抗浮的主要工程措施之一。本文分析了抗拔单桩与群桩的地基破坏模式并揭示抗拔桩的工作机理,应用ABAQUS大型有限元软件对抗拔单桩模型以及群桩模型分别进行了数值模拟,从桩身应力、桩周土体、桩侧阻力等多个角度分析抗拔承载力的影响因素以及群桩效应,结合工程实例分析抗拔群桩距径比()对抗拔承载力及地基变形的影响。结果表明: 在上拔力作用下,单桩中的应力集中于轴心,沿半径及深度递减,桩侧摩阻力自上而下逐渐减小,但随着向上位移的增大而增大; 当基桩的距径比减小时,承载力折减系数增大,群桩效应显著,桩间土与桩有整体被拔起的趋势,不利于结构的抗浮稳定性; =3和=6可以作为划分群桩效应程度的界限。 相似文献
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桩侧极限摩阻力是砂土中单桩抗拔极限承载力的主要组成部分,作为计算桩侧极限摩阻力的关键参数--土侧压力系数K的取值合理与否直接影响到单桩抗拔极限承载力计算的准确度。首先,基于密砂和松砂中的桩在上拔破坏时桩侧土压力分别呈被动和主动状态,同时考虑桩侧摩阻力和桩身表面粗糙度的影响,分别推导了不同相对密实度砂土中的土侧压力系数。然后,利用所得到的土侧压力系数并考虑桩侧单位摩阻力发挥的临界深度,按沿桩-土界面发生圆柱状剪切破坏模式建立了砂土中单桩抗拔极限承载力的计算方法。最后,利用该方法对已有的抗拔桩试验结果进行分析和比较,结果表明计算值与实测值吻合较好。 相似文献
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开口管桩压入法沉桩土塞效应机理分析 总被引：2，自引：0，他引：2
文章基于柱孔扩张理论依据沉桩过程引起大变形的机理得到了管桩挤土过程中塑性区半径解析表达式,分析了开口管桩静力压桩产生的应力场与位移场.分析了由于土塞存在导致的土塞效应对应力场与位移场的影响. 相似文献
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《岩土力学》2019,(12):4801-4812
针对黏性土中静压沉桩贯入特性方面的研究相对较少的状况,基于光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感技术,考虑开口、闭口不同桩端形式和不同桩径,研究了静压沉桩过程中沉桩阻力、桩身轴力以及桩身单位侧摩阻力的变化规律。通过静压沉桩模型试验,分析了桩端形式、桩径、沉桩深度等因素对沉桩阻力、桩身轴力及桩身单位侧摩阻力的影响规律。研究结果表明:FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越,能够准确体现静压管桩的贯入特性。沉桩结束时开口和闭口试桩的桩端阻力分别约占沉桩阻力的66.7%、59.5%。沉桩过程不可忽略开口土塞效应和桩径对沉桩阻力的影响。桩身轴力的分布形式不会因桩端形式而发生改变。桩径140 mm试桩的桩身轴力传递性能优于桩径100 mm试桩,两试桩桩身轴力递减率分别为40.8%、34.2%。开口试桩内管和外管桩身单位侧摩阻力最大值分别为1.67、4.83 kPa,均小于闭口试桩。贯入深度为90 cm时桩身单位侧摩阻力最大值随着桩径增加而增大,同一深度桩径越大桩身单位侧摩阻力"侧阻退化"越明显。入土深度为30 cm时两不同桩径桩身单位侧摩阻力减幅相差0.93 kPa。确定静压贯入沉桩阻力时考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。 相似文献
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软黏土中PHC管桩打入过程中土塞效应研究 总被引：1，自引：1，他引：0
当开口管桩打入土层中,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的打入特性和承载能力具有重要影响。基于上海典型软土地基中长PHC桩的现场试验,统计分析3个不同场地共44根桩打桩过程中的土塞数据,探讨软土地基中PHC桩打桩过程中土塞长度与内径之比、土塞增量与桩打入深度增量之比(IFR)随打入桩长与内径之比变化的规律,并线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比与土塞高度和桩打入深度之比(PLR)的经验公式。研究表明,大部分PHC桩在打桩过程中,土塞部分闭塞,桩从浅部较硬土层打入较软土层,IFR值减小,土塞闭塞作用大;桩从较软土层打入深部较硬土层,IFR值逐渐增大,土塞闭塞作用小,且土塞长度增量与桩打入深度增量之比与土塞长度与桩打入深度之比基本呈线性关系。 相似文献
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静压预应力混凝土管桩土塞效应试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
对淤泥质黏土互层以及粉土两种土层条件下静压预应力混凝土管桩的土塞效应进行了试验研究。现场及室内试验结果显示,管桩径厚比越大、土层条件越为坚硬则形成的土塞相对高度越大。上硬下软的土层分布易形成闭塞现象,而上软下硬的情况则易导致土塞的滑动。沉桩过程中,管壁端阻与静力触探锥尖阻力具有极为相似的变化规律,两者比值不随土塞高度变化率及沉桩深度的变化而改变。管壁端阻与锥尖阻力的相关性与土层条件密切相关,对于淤泥质黏土和粉土而言,两者比值分别为0.59和0.81。土塞的分层与地基土层分布基本一致,且分层界面为向上凸起的曲面。土塞形成过程中挤密效应是显著的,黏聚力则因扰动的影响有不同程度的降低。直剪试验显示,土塞抗剪强度的时效性是显著的。粉土中预应力混凝土管桩有效土塞高度约为5～6倍桩径,为整个土塞高度的70%;而淤泥质黏土中有效土塞高度大于4倍桩径。试验结果与已有的研究结果较为接近 相似文献
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结合工程实例，介绍了水泥土复合管桩抗拔的基本原理和特性。为了便于抗拔承载力及经济效益的对比，在同一场地，试桩方案设计水泥土复合管桩2种桩型共6根，以及钻孔灌注桩2种桩型共5根，对其分别进行单桩抗拔静力载荷试验，通过对试验结果和基桩施工造价的分析后认为，在提供相同抗拔承载力特征值时，水泥土复合管桩上拔位移量是钻孔灌注桩的1/3，而造价仅为钻孔灌注桩的80%；管桩的顶部连接采用张拉机械套筒连接是安全可靠的。采用水泥土复合管桩以达到降低工程投资、提高施工质量和保护环境的目的。 相似文献
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从土塑性力学极限分析上限定理出发,建立了条形锚板上拔时条分式平移破坏机构。根据外部作用荷载和土体自重所做的外功率与塑性变形区的内部能量耗损率相等的条件,建立起虚功率方程,并由此得到了抗拔极限承载力计算公式,该公式概念清楚,使用方便。分析了承载力系数,表明黏聚力项受强度的响应系数m值影响较大,而重力项和超载项受其影响很小。通过与前人的试验资料和Meyerhof-Adams计算理论得出的结果进行比较,表明了建议方法的可靠性,对土体抗拔问题具有一定的实用意义。对比的结果同时也验证了强度响应系数m只对抗拔承载力的黏聚力部分产生明显影响的结论。 相似文献
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《岩土力学》2021,(4)
螺旋桩以其施工方便快捷、承载力好等技术优点在输电线路、光伏支架等工程基础中广泛使用;然而,既有螺旋桩抗拔承载力理论计算方法的误差仍相对较大。基于圆孔扩张理论,采用Tresca屈服准则修正了螺旋桩抗拔承载力计算方法;开展了砂土地基中螺旋桩抗拔承载力原型足尺试验,实测了不同类型螺旋桩的荷载-位移关系曲线,分析了其抗拔极限承载力;通过试验结果和既有文献实测数据的对比分析,验证了理论计算方法的准确性和可靠性。研究结果表明,锚盘的抗拔承载力系数随着首叶埋深的增大而变大,其上限值主要受土体的刚性指数约束;提出的螺旋桩抗拔极限承载力理论计算方法较传统计算方法精度有所提高,计算误差约为10%。 相似文献