墩高变化下高墩双排桩承载特性的有限元分析
桩基础有限元极限分析应用研究—强度折减法
如何在ANSYS软件中输入极限分析参数
(2) 公式(2)的岩土材料参数输入
岩土材料参数不仅涉及到桩土材料参数的输入，而且 涉及到接触界面材料力学性质，因此建议采用APDL参数 化语言编程方法，便捷地实现参数的输入。如：
TM1=6e6
（弹性模量）
PSB1=0.3
（泊松比）
MD1=1800
（密度）
CSR1=11500
分析桩的竖向承载力特征值。
1. 桩基础有限元极限分析方法
强度折减法
若评价桩基础的安全性，可以采用对岩土材料进行强
度折减的方法，实现安全性评价。c和值的折减如下：
c' c/ F
(3)
' arc tan(tan / F)
(4)
其中，F为桩基础的安全储备系数。
增量加载法
增量加载法是当前有限元极限分析的常用方法，桩基础 的极限载荷确定需要从计算P-S曲线和相关极限承载力判定 方法确定，安全系数为超载安全系数。
2 3 sin 2 3 (9 sin2 )
k
6 3c cos 2 3 (9 sin2 )
3. 桩土界面性质的模拟
（1）桩土
土两种材料的界面层力学特征。
接 触 单
（2）接触面的材料属性与 元 桩基础不同施工的工法
采用接触面材料属性的变
化解决不同工法对桩周地基的影 响。
(a) 实体分网
(b)桩身分网
图 桩基础有限元计算模型网格图
P/10kN
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
10
载荷试验的P-s曲线
20
30
40
某大桥高墩计算分析报告
***大桥高墩计算分析报告一、工程概况本桥平面位于直线上，桥面横坡为双向2%，纵断面纵坡1.6%。
原桥设计左幅中心桩号为K64+375.850，共2联 (3-40)+(3-40)m；右幅中心桩号为K64+355.650，共2联 (3-40)+(4-40)m。
上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续。
下部结构0、6(左幅)、7(右幅)号桥台采用U台接桩基，0（右幅）号桥台采用U台接扩大基础，2、3、4(左幅)、3、4、5(右幅)号桥墩采用空心墩接桩基，其余桥墩采用柱式墩接桩基础。
由于施工过程中，施工单位将2、3、4(左幅)、3、4、5(右幅)号桥墩改为圆柱墩接桩基础，且桩基础已于2011年5月终孔。
本次对其高墩进行计算分析。
主要分析结论：1、墩顶纵桥向有约束时，失稳安全系数γ=10.91，墩身稳定性安全。
2、墩顶纵桥向无约束时，失稳安全系数γ=4.29，安全系数偏小。
本次分析报告提出以下两个方案：方案一：将现有变更D=2.3m圆柱式墩改为2.3*2.3m方柱式墩，以桩帽相接，失稳安全系数γ=6.97，安全性得到提高。
方案二：对本桥进行重新分联，左幅分为三联：40+（4*40）+40m，右幅分为三联：2*40+（4*40）+40m，将高墩全部固结，以达到稳定性要求。
从安全性方面考虑，本次分析推荐方案二。
3、施工阶段、使用阶段桥梁墩柱结构验算安全。
4、施工阶段裸墩状态受到顺桥向风荷载对墩身最不利。
建议在施工过程中对墩顶施加水平方向的约束(具体的操作措施可在墩顶设置浪风索，防止墩身在风荷载作用下发生过大的位移)保证墩身的结构安全。
5、根据原桥桥型图3号墩中风化板岩顶部高程236.12，而设计变更文件左幅3号墩墩底高程235.2，左幅4号墩墩底高程237.5，右幅5号墩墩底高程238等，设计为嵌岩桩，请注意桩底高程的控制。
6、本次分析墩身砼按C40考虑，请注意修改相关变更图纸。
以下将对本桥高墩稳定以及结构安全性做详细分析：二、高墩屈曲安全性分析原桥设计左幅中心桩号为K64+375.850，共2联 (3-40)+(3-40)m，上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续。
有限元分析双排桩在基坑支护中的应用
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ 兀 瓜 Ｅ
Ｖｏ ＿ ６Ｎｏ． Ｉ３ ２２
Ａｕ ．Байду номын сангаас２ １ ｇ ００
・１７ ・ ３
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （００】２０ ３ —２ １０ —８ ５２ １ ２ —１７０
１ 有 限元 的基本 思想
材料单元应变 矩阵可表示为 ：
情况了解程度有关 ， 以概念设 计尚需设计 与勘察部 门紧密的配 及裙 房 ， 所 控制筏 板承 台下 桩 的承载 力水 平前 提下 ， 的设计 按荷 桩
合和相互专业渗透 ， 能获得 符合设计要求 的勘察报告 。 方 载状 况可采用不 同的持力 层及 可靠 质量 的不 同桩 型 ， 用桩 、 运 土 及上 部结构共 同作用 的概念设计 达到变形协 调 ， 也可采用 变更桩
双排桩 的计算较难实施 ， 而有限元法 （ ｉｉ Ｅｅ ｎ ｔｏ ， Ｆｎｔ ｌ ｔ ｈｄ 缩写 ｅ ｍｅ Ｍｅ
ｆ （ Ｙ ＝Ｎ１ Ｙ Ｕ ＋Ｎ （ ，）２ Ｎ３ｘ，）３ … “ ，） （ ）ｌ ２ｘＹ Ｕ ＋ （ Ｙ ／ ， ／
Ｉ （ Ｙ ：Ｎ１ｚ， ） ＋Ｎ２ ， ２ Ｘ， ） Ｖ （ Ｙ ｌ （ Ｙ） ＋Ｎ３ｚ， ） … （ Ｙ ３
３ 建立单元 节点力和节点位移 之间 的关 系 ： 料应力一应 变 ） 材 为 Ｆ Ｍ） Ｅ 以其适 用性强和处理非均 质 、 线性 复杂边 界诸 多问题 关系或本构关 系可表示 为 ： 非 等突 出的优点 ， 用有 限元模 拟双排桩无疑是一个有效 的工 具。 ｛ ｝ Ｂ］ ｝ ｅ ＝［ ｛ （） ２
有 限元 分析 双 排 桩 在 基 坑 支 护 中 的应 用
超长桩承载性能的有限元分析
超长桩承载性能的有限元分析发布时间：2021-06-28T15:06:10.867Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：周警[导读] 摘要：有限元法是目前工程界和学术界普遍应用的数值研究方法。
广州地铁设计研究院股份有限公司 510010摘要：有限元法是目前工程界和学术界普遍应用的数值研究方法。
用有限元法能够有效模拟超长桩静载作用下端承摩擦桩的特性。
对于桩端沉渣导致的承载力下降问题，后注浆技术能够很好的解决，并用桩端扩大头模型对其承载力提高机理进行有限元模拟。
超长桩的桩身压缩量以及地震荷载作用下的动力响应，都可以借助有限元模型加以呈现。
关键词：有限元分析；超长桩；后注浆法；桩身压缩系数；地震作用引言近十年来，摩天大夏拔地而起，跨海大桥逆流而上，地下空间应运而生，所谓基础不牢，地动山摇，因此研究高承载力的超长桩对重大工程的建设具有重要意义。
超长桩的定义众说纷纭，因为当前超长桩现场试验资料较少，没有实验验证，就缺少可靠的说服力。
小比例尺模型试验或桩的现场静载试验是传统的研究方法，但它们的影响因素太多，结果真实性有待验证。
有限元法作为学术界常用的研究方法，理论日趋完善，模型与实际情况很接近，结果也较为可靠，对于某些场地的工程建设具有较高的参考价值。
因此，本文就超长桩的承载性能，用有限元软件ABAQUS进行了简单探讨。
1 有限元建模1.1 桩单元及其本构模型张齐兴【1】、武星【2】等人的文章提供了良好的建模思路，笔者结合两者的优点及自身多学，建立了简单有效的桩土模型。
桩单元应与地基土单元类型相同，宜用实体单元。
桩身混凝土采用线弹性的本构关系。
1.2 地基土单元及其本构模型地基土采用实体单元，这能有效模拟桩土相互作用。
由于土体应力应变特性复杂，很难寻得一种普适的本构模型，也因本人水平所限，本文采取较为普遍的摩尔库伦模型进行分析。
1.3 整体ABAQUS模型为了研究超长摩擦桩的承载性状，本文建立了如图1所示的三维有限元模型。
水泥土桩承载特陛的有限元分析
水泥土桩承载特陛的有限元分析水泥土桩是一种常用的地基桩支撑结构，用于支撑跨越深度较大或者潜力高的设施和场所，如高层建筑或者大型路桥等。
由于水泥土桩受到地表负荷和周围土体地势的影响，其承载能力以及抗压和剪切力存在明显的不确定性，因此，对它们进行有限元分析是必要的。
有限元分析是一种数学模型，可以在有限的特定区域中，根据相关物理和力学原理，用数学方法对土桩的状态进行预测和计算。
借助有限元分析，我们可以精确地测定水泥土桩的承载能力和抗力水平，进而决定桩的位置、深度及施工方案，保证土桩的质量和安全性。
具体而言，有限元分析通过模拟桩体所处的水泥土桩承载特性，应用桩体的力学模型，预测桩体的抗力能力以及抗压、剪切性能等，从而决定桩体是否满足要求，有效地确定桩体的施工质量和安全性。
首先，有限元分析需要计算水泥土桩的屈服限，以及桩体在抗压、剪切力、抗弯力和拉力下的变形行为，这些属性将决定桩体的长度、深度和支撑力等参数。
其次，有限元分析需要计算水泥土桩的变形量和承载力。
首先，我们可以对桩体整体进行变形量计算；其次，我们可以模拟桩体在埋入土体和周边环境中的实际体积，以计算桩体分析抗压力大小并判断其质量；最后，可以计算桩体的承载力，预测其最大的可抗力。
最后，有限元分析还将针对水泥土桩的施工安全进行模拟分析，对桩体的施工过程进行模拟，根据土体的失稳行为和力学性能，以及桩体的施工施工流程，判断桩体的安全性，并评估出有效的施工方案。
因此，有限元分析可以有效地预测水泥土桩的力学性能和承载能力，确保其安全性和质量，保证桩体的可靠运行。
有限元分析对于精确地估算水泥土桩在高度承载负荷下，以及在不同条件下抗力学特性和安全性都极其重要。
有限元分析可以通过提高精确度和节省施工成本，帮助工程师们做出更科学的判断，并给工程实施提供有力的保障。
综上所述，有限元分析是对水泥土桩承载能力和抗力特性进行正确评估与估计的重要方法，其在水泥土桩的精确设计中具有重要意义。
桩基础结构的有限元分析及应用
桩基础结构的有限元分析及应用谭笑【摘要】摘要：以有限单元法为理论基础，利用ABAQUS商业软件为手段，对桩基础的竖向极限承载力确定和分布传递情况做了研究。
结合实际的工程资料，选择合理的桩土本构关系，并且模拟过程中选择位移加载的方式。
其结果表明：位移加载方式要比荷载加载方式更好的确定桩的极限承载力，模拟出的Q-S曲线能够反映出实际的变化曲线；研究桩顶荷载的传递规律，做出不同荷载变化时的桩侧摩阻力和轴向力的变化曲线，对提高承载力的措施提供了依据。
【期刊名称】建材与装饰【年(卷),期】2015(000)027【总页数】2【关键词】有限单元法；ABAQUS；位移加载法；极限承载力引言随着我国经济的发展，我国出现大量的高层、超高层建筑，也正向更高层的建筑发展，要如何保证整个建筑的质量安全已成为一个热门话题。
对于建筑物来说，其荷载的传递是楼板的荷载传递给次梁，由次梁传递给主梁，再由主梁传递给柱子，通过柱子传递给基础，最后由基础传递到地基上。
这是整个荷载传递过程，要想分析结构安全对于荷载传递情况有必要去分析研究[1]。
基础结构是保证整个建筑安全的重要部分，它是将上部荷载传递到地基的纽带。
高层建筑的基础形式主要是桩基础，因此本文从分析桩基础的承载力出发，利用ABAQUS有限元分析软件研究荷载传递性状和传递过程，从而为提高工程质量安全提供研究依据[2]。
根据前人研究情况来看，有限单元法是一种较其他分析方法更好的手段，在计算精度上能够达到预计效果，利用有限单元法能够分析出桩基础的承载力分布情况。
1 单桩竖向极限承载力规范中规定设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定：设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参考地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定，其余可通过单桩静载试验确定；设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定[5]。
双肢薄壁墩刚构桥上无缝线路的有限元分析
双肢薄壁墩刚构桥上无缝线路的有限元分析最近，随着科技的发展，人们正在设计出更多结构性桥梁，具有良好的抗震性能、质量低和耐久性高。
其中，双肢薄壁墩桥，即双肢轻质桥梁，被认为是当前设计抗震性能更好的桥梁形式，而有限元分析将成为桥梁结构设计中不可或缺的一部分。
双肢薄壁墩桥是一种双流桥梁，其跨径在1050米之间，由一组薄壁墩连接而成，薄壁墩一般采用钢筋混凝土结构，它的特点是装配灵活，混凝土受力面小，有助于降低桥梁的重量，而且结构体积小，便于施工安装。
由于双肢薄壁墩桥结构规模较小，但负载再平衡性强，因此，双肢薄壁墩桥在抗震性能方面要求极高，这种结构往往需要考虑弹性-破坏耦合的力学行为。
因此，为了更准确地表征双肢薄壁墩桥的抗震性能，以及在抗震方面更好地实现设计目标，有限元分析的使用变得越来越重要。
有限元分析是桥梁结构力学设计中不可或缺的重要工具，它可以准确地分析出结构在不同荷载作用下的力学性能，也可以帮助设计人员识别桥梁结构的弱点，为设计人员提供参考。
特别是在薄壁墩桥结构进行抗震性能分析时，有限元分析的应用变得越来越重要。
有限元分析的具体步骤如下：1）建立结构3D模型。
首先，需要建立结构的三维模型，以确定桥梁结构的几何形状和元素类型；2）建立结构材料模型。
需要进行材料性能参数确定，建立双肢薄壁墩桥结构在抗震性能上的几何和材料参数；3）分析结构受力行为。
需要采用有限元分析方法确定双肢薄壁墩桥结构在抗震荷载作用下的反应，在模拟受力行为的同时，还需考虑到非线性的行为，如弹性破坏耦合和材料屈服。
有限元分析是双肢薄壁墩桥结构设计中不可或缺的工具，它可以用来识别结构弱点，提高桥梁结构的抗震性能。
然而，有限元分析也具有技术难度和费用高的特点，在进行抗震性能分析时，要认真考虑结构的复杂性以及元素的类型和性能参数，以确保分析结果的正确性。
此外，能够准确地预测双肢薄壁墩桥结构的抗震性能，还需要考虑重要的抗震设计参数，如活性墩抗震系数、设计荷载系数和设计抗震系数等。
桩基承载能力的有限元分析
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双排桩围护结构的受力及变形特性分析
双排桩围护结构的受力及变形特性分析发表时间：2017-04-12T11:45:06.333Z 来源：《基层建设》2017年1期作者：吴昊符晓赟王鑫[导读] 摘要：对双排桩围护结构中的排距、桩身刚度对桩身变形和受力特性进行了深入研究。
1.中船第九设计研究院工程有限公司上海 200063；2.上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心上海 200063摘要：对双排桩围护结构中的排距、桩身刚度对桩身变形和受力特性进行了深入研究。
以修改剑桥模型为基础，釆用大型有限差分程序FLAC软件建立数值模型，探讨双排桩支护结构合理设计参数的取值问题。
结论表明：随着排距的增大，双排桩的水平位移呈减小的趋势，但趋势逐渐减缓。
桩身刚度对双排桩结构的变形控制有一定作用，但效果相对于改变排距较小，桩身刚度并非越大越好。
关键词：双排桩，基坑围护，数值模拟，受力及变形特征前言双排桩是近年来逐渐在基坑工程中应用的新型围护结构，由于其特殊的几何构造，不仅可以作为自立式围护结构使用，且能够较好地限制基坑变形，因此主要应用于无内支撑体系的基坑工程中，并可以被设计为竖向承载结构以作为永久结构使用。
目前在数值模拟方面，Duncan & Chang等[1]首次应用有限元数值分析方法，采用双曲线非线弹性土体本构模型，对边坡开挖的性状进行了研究。
应宏伟等[2]利用弹塑性本构模型通过有限元数值模拟方法研究深基坑的变形和土压力分布规律。
张耀东[3]利用有限元软件对深埋重力门架式围护结构支护的基坑开挖进行模拟，分析其结构内力变形的影响。
本文主要针对双排桩支护结构要素中的排距和桩身刚度两个因素展开研究，釆用大型有限差分程序FLAC软件建立数值分析模型，探讨双排桩支护结构合理设计参数的取值问题。
1 工程概况1.1 地质情况本文所涉及工程位于武汉市东湖高新区。
建筑结构为一大型深水试验水池，池内设有深、浅水池各一个。
其中，浅水池采用双排桩作为基坑围护结构，基坑开挖深度约9m。
桩基承载能力的有限元分析
桩端 为粗 砂
层厚 １（ ｉｍ）
３． ６
１ ７ ２． ２． ８
ｑｋ ｋ ａ 。（ Ｐ ）
４ ５
１Ｏ ２
２ ＡＢ ＱＵ Ａ Ｓ有 限元计 算模 型 的建立
ＡＡ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ有 限元模 型 的建立 一般包 括 以下几 个
圆 砾
细 砂 粗 砂
步骤 ： 创建部 件 （ ａ ） 赋予 材 料 特性 （ｒｐｒ ） 装 ｐｒ 、 ｔ ｐｏｅｔ 、 ｙ 配 （ ｓｅ ｌ） 创 建 分 析 步 （ｔ 、 义 接 触 关 系 ａｓｍｂｙ 、 ｓ ｐ） 定 ｅ （ｎｅａｔｎ 、 载 （ｏｄ 、 分 网格 （ ｅｈ 、 ｉｔｒｃｏ ）加 ｉ １ａ ）划 ｍ ｓ） 分析 作 业 （ｏ ） 后 处 理 （ｉ ａｚｔ ｎ 。在 桩 土共 同作 用 ｊｂ 和 ｖｓ ｌａｏ ） ｕｉ ｉ 的有 限元分 析 中 ， 应重 点解 决 以下几个 问题 ： （） １ 几何模 型 的建 立 。 由于 桩 土共 同作 用为 典 型的平 面应 变 问题 ， 只 取 一半 建 立 二 维平 面应 变 故 模 型 。单桩半 径 ０８ 桩长 ４ ｍ， 入 土深 ３ ｍ， ．ｍ， ０ 埋 ９ 桩 周 土体 径 向取 ２ ｍ， 向取 ５ｍ， 体见 图 ２ ０ 竖 ０ 具 。
５． ％ ）所 以外荷 载 一部 分 由桩 底 土层 承 担 ， 身 ８８ ， 桩 侧 摩阻力 随深 度减小 的 幅度 较 小 ； 随着 值 的不 断
先被 激发 ， 身 下部 摩 阻 力 较小 ； 桩 随着 荷 载 的增 大 ，
桩身下部的桩侧摩阻力逐渐被激发 ， 向下传递的深 度增加 ； 荷载达到一定程度时 ， 浅层土先达到极限侧 摩阻力 ， 随着桩荷载的增大， 达到极限侧摩阻力的土
钢管混凝土叠合柱高墩极限承载力影响因素分析
Ａ ｓ ａ ｔＢ ｓｄ ｎｔ ｎ ｅ ｅｒ ｎｒｔｆｌｄｓ ｅ ｔｂ ｆ ｒｆ ｓｒ ｈｎ ｈｎｏｇ， ｓ ｇ Ｂ Ｑ Ｓｅｔｂｉ ｅ ｂｔ ｃ ：ａｅ ｅｕ ｉ ｄｔ ｑｙｏ ｃ ｃｅ ｌ ｅｌｕ ｅｏ ｏ ｓｏ ｏｇＳａ ｔ ｒ ｏ ｈ ｉ ｆ ｈ ｆｏ ｅ ｅ ｔ ｉ ｐ ｅ Ｚ ｎ ｕｉ Ａ Ｕ ｓ ｌｈ ｄ ｎＡ ａ ｓ
第２ ８卷 第 ９ 期
２ １ 年 ９月 ０２
科 技 通 报 ＢＵＬ Ｅ Nhomakorabea ＣＩ ＮＣ Ｄ ＥＣ Ｌ Ｔ Ｎ ＯＦ Ｓ Ｅ Ｅ ＡＮ Ｔ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ ．８ １２ Ｎｏ９ ．
Ｓｐ ２ １ ｅ． ０２
钢 管混凝 土叠合柱高墩极 限承载力影响 因素分析
彭 卫兵 ， 熊志 洪 ， 晓 东 ， 潘 钱 波
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｏ ｃ ｅｅｆｌｅ ｔｅ ｕ ｅ； ｌｉ ａｅｂ ａ ｎｇｃ ｐａ ｉ ａ ｅ ｔｄ ｆｃｏ ｓ ｎ ｔ ｌｄ ｆｃ ｃ ｎ ｒ ｔ ｌ ｄｓｅ ｌ ｂ ｕｔｍ ｔ ｅ ｔ ａ ｃｔ ｆ ｃｅ ａ ｔｒ；ｉｉｉ ｅｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｙ； ａ
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解析法与数值法在双排桩分析中内力差异浅析
解析法与数值法在双排桩分析中内力差异浅析随着建筑工程领域的发展，越来越多的工程需要进行结构分析和计算，以确保工程建造的可靠性和安全性。
在桥梁、堤坝等大型工程建设中，双排桩是一种常见的结构形式。
在双排桩的设计过程中，内力分析是十分重要的一步，所以需要选择合适的分析方法。
本文将就解析法和数值法在双排桩分析中的应用及其内力差异进行浅析。
一、解析法在双排桩分析中的应用解析法也叫理论计算法，是一种以自然科学、数学和力学理论为基础，通过运用数学公式和算法进行分析的方法。
在双排桩的内力分析中，解析法常用的有牛顿—莱布尼茨原理法、矩形法、叠合法等。
牛顿—莱布尼茨原理法是一种经典的解析法，其基本思想是将弯矩、剪力和轴力等分别计算出来，再整合成内力图。
利用反弯矩原理求弯矩，用剪力方程求出剪力，通过平衡方程求出轴力，最后再整合成内力图。
这种解法简单易懂，计算精度高，但需要使用复杂的公式和算法。
矩形法是一种以矩形为分段形状的内力分析方法，其计算过程简单。
它的基本思想是将某一截面上的内力看成一个矩形，这样就可以按照行程将整个桩单元进行分段计算。
通常它需要根据截面形状进行形式化的推导，而且得出结果需要比较繁琐的处理。
叠合法是一种将整根桩单元以内力为变化单位进行叠合的方法。
叠合法必须根据桩单元的整体和各自部分进行划分，然后将这些分段内力叠加来得出所有内力。
这种内力分析方法可以很快地得出结果，并且精度比较高，但也需要进行分段计算。
二、数值法在双排桩分析中的应用数值法是指使用电脑进行引力和位移分析的一种方法，是目前分析工程结构最常用的方法之一。
在双排桩分析中，常用的数值方法有有限元法、有限差分法等。
有限元法是一种将结构离散成小单元的方法，将双排桩分析成一个具有许多小单元的模型，在每个小单元内用微分方程描述双排桩的运动规律。
通过求解每个单元的运动方程，就可以得到整个双排桩的力学特性。
这种方法可以处理各种截面形状的桩单元，并且精度比较高，但是对处理的单元数量和约束条件等较为严格。
超高性能混凝土管桩承载能力及影响因素数值分析
超高性能混凝土管桩承载能力及影响因素数值分析作者：***来源：《西部交通科技》2022年第09期摘要：文章以PHC管桩和UHPC管桩为研究对象，分析了二者的承载能力，并建立数值分析模型，研究参数变化对UHPC管桩的轴向承载力影响规律，得出结论：UHPC管桩极限承载力和极限位移分别为PHC管桩的3.3倍和2.2倍，即UHPC管桩的抗压承载力明显高于PHC 管桩；改变混凝土壁厚、强度和箍筋配筋率等参数时，UHPC管桩轴力-位移曲线规律均不变，在未达到极限承载力之前，管桩轴力-位移曲线呈现出近似线性变化，在达到极限承载力之后，管桩逐渐出现脆性破坏，轴向变形缓慢增大，持续加载直至管桩破坏；随着混凝土壁厚、混凝土强度的增大，管桩极限抗压强度均增大，且二者均呈正相关增大规律；随着箍筋配箍率的增大，管桩极限抗压强度略微增大，提高箍筋配箍率对提高UHPC管桩极限承载力的作用不明显。
关键词：UHPC管桩；承载能力；影响因素；数值分析中图分类号：U415.12A1704630 引言软土地基当中采用超高强度混凝土管桩施工具有较大的优越性，主要是因为其具有承载力高、工艺简单、造价低以及效果好等特点。
近年来，国内学者对混凝土管桩施工进行了一些研究，邱鹤、谭祥韶［1-2］以某工程为例，通过对倾斜预应力管桩的分析，研究了桩长以及桩倾角变化对管桩承载力的影响，研究表明，当管桩倾角达到一定值时，会对其极限承载力产生影响。
徐燕、吴军杰等［3-4］以沿海地区工程为研究分析对象，重点分析预应力管桩的施工特点和加固机理，并对持力层、桩端入土深度、挤土效应等进行了分析。
何旭龙、张超等［5-6］介绍了预应力管桩具有的强度高、承载力强以及施工方便、环保等特点，并以某铁路软基处理为研究对象，从预应力管桩计算、方案设计和施工技术等方面作了详细探讨。
慕雪、郭贝［7-8］在介绍预应力管桩优点的基础上，分析了其存在断桩、上浮和倾斜等缺点，并以实际工程实例对在施工中应采取的预防措施进行了分析。
双排桩支护结构变形特点与土压力有限元分析
双排桩支护结构变形特点与土压力有限元分析
杨德健;王铁成;李新华
【期刊名称】《土木工程与管理学报》
【年(卷),期】2008(000)003
【摘要】论述了双排桩支护结构设计的基本理论、简化模型及内力计算方法;运用有限元建立平面应变模型分析双排桩支护结构,对双排桩支护结构所受土压力取值进行了分析与修正.研究表明,双排桩具有较大的侧向刚度,可有效限制围护结构的侧向变形,应将桩顶与连梁做成刚性连接,以保证有效发挥双排桩的支护效果.基坑开挖面以上桩身所受主动土压力与理论主动土压力值相近,开挖面以下桩身所受土压力介于理论主动土压力与静止土压力之间,并随着深度的增加,愈来愈接近静止土压力值.前、后排桩所受的被动土压力与理论被动土压力值相差较大,后排桩被动土压力值接近静止土压力.
【总页数】4页(P10-12,16)
【作者】杨德健;王铁成;李新华
【作者单位】天津大学,建筑工程学院,天津,300072;天津城市建设学院,天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津,300384;天津大学,建筑工程学院,天津,300072;天津城市建设学院,天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津,300384
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.1
【相关文献】
1.双排桩支护结构的有限元分析 [J], 何启平
2.双排桩支护体系参数对结构变形受力影响的三维有限元分析 [J], 邹建锋;张光碧;王园栋;陈红其
3.深基坑双排桩支护结构上的变形和土压力研究 [J], 聂庆科;胡建敏;吴刚
4.双排桩支护结构土压力的数值模拟 [J], 牛双建;杨大方;马欢
5.深基坑悬臂双排桩支护结构土压力分析 [J], 姚爱军;李浩波;郑轩;张剑涛;周一君;卢健
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钢管混凝土复合桩横轴向承载特性有限元分析
钢管混凝土复合桩横轴向承载特性有限元分析摘要：根据Marc有限元软件和桩、土实际参数，用三维块体单元模拟钢管混凝土复合桩及桩周土体，建立了桩-土相互作用的三维模型，计算了不同桩型在多级荷载作用下的桩顶水平位移、桩侧土体水平位移、桩身位移和桩身各截面的最大拉应力，对比分析了钢管混凝土复合桩、钢筋混凝土桩与钢管桩三类桩在横轴向荷载作用下的承载特性。
关键词：桥梁工程；钢管混凝土复合桩；桩-土相互作用；承载特性；有限元分析引言近年来，随着国民经济的快速发展，各种桩基础在工程中的应用日趋成熟。
钢管混凝土复合桩是在钢筋混凝土桩、螺旋配筋混凝土桩及钢管桩基础上演变和发展起来的一种新型桩基础。
该桩基础能较好地适应现代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展，并能适应恶劣的环境条件，符合现代施工技术工业化的需求。
本文利用Marc有限元软件，结合桩、土实际参数，建立了有限元计算模型，通过计算钢管混凝土复合桩在横轴向力作用下的内力和变形，并与钢筋混凝土桩和钢管桩进行对比，分析了钢管混凝土复合桩的横轴向承载特性。
1 钢管混凝土复合桩的横向受力特性钢管混凝土复合桩是将混凝土填入薄壁钢管内而形成的一种复合桩基结构，这种复合结构介于钢结构和钢筋混凝土结构之间。
在受到外荷载作用时，钢管和混凝土这两种结构材料相互制约，这可以使材料的性能得到充分的发挥，从而大大高于钢管和混凝土的单独承载力之和。
1.1 桩-土作用机理钢管混凝土复合桩由于水平承载力大，抗弯能力高，适用于多种形式的水平荷载，如汽车制动力、地震力、波浪力、风力、振动力、船舶撞击力和土压力等。
水平承载桩的工作性能是桩-土相互作用的问题，无论是完全埋置桩或部分埋置桩（桩的上段出露地面以上）都需要利用桩周土的抵抗力及桩本身的抗弯、抗剪能力来承担横向荷载，桩在水平荷载作用下发生变位，促使桩周土发生相应的变形而产生土抗力，这一抗力阻止了桩变形的进一步发展，桩-土体系的这一相互作用因桩刚度或更精确地说是桩、土的相对刚度的不同而有不同的表现。
墩高变化下高墩双排桩承载特性的有限元分析
墩高变化下高墩双排桩承载特性的有限元分析摘要高陡横坡段高墩双排桩作为一种新的桩型，对其在复杂荷载下承载特性的理论计算十分复杂，本文借助大型有限元计算软件ADINA对高陡横坡段高墩双排桩的承载特性做了计算分析。
经计算研究发现：桩身竖向应力沿深度逐渐递减；桩顶荷载对边坡双排桩承载特性的影响远大于坡顶荷载；前排桩的竖向和水平位移都较后排桩大；桩顶位移随墩高的增加而增加。
关键词陡坡；双排桩；有限元0 引言公路跨越河流、山谷的需求和保护当地自然环境、减少山体开挖的要求[1,2]，使得高墩桥梁桩基在西部大开发的公路建设中得到广泛的应用。
但是对于高陡边坡高墩双排桩的研究远没有普通桩基的研究深入和广泛[3]。
在规范中也缺少对高墩双排桩设计和施工的明确指导[4-6]。
为了更为深入的研究高墩双排桩的承载特性，本文运用大型有限元计算软件ADINA从墩高变化的角度研究了边坡高墩双排桩桩的承载特性。
1 建模1.1 几何模型结合工程实例本文将桩周土体分为3层，厚度分别为22m、18m、20m，从上至下依次为强风化岩层、中风化岩层、微风化岩层；整个模型长60m，厚40m （x方向）；双排桩所在边坡坡度为45°。
双排桩直径为1.5m，桩长44m，在桩顶和桩身中段各有一根联系梁；桩间距为7m；嵌岩深度4m。
双排桩基具体定位见图1。
结合工程实例，在桩顶加竖向荷载60MN、顺桥荷载600kN、坡顶荷载 6 000kPa，用来模拟桩基在复杂荷载作用下的承载特性。
在计算步骤上分十步将荷载等步长加载上去，在模型四周设立垂直模型表面的约束，但是定义坡顶和坡面为自由面。
对岩体采用长度为4m的4节点三棱锥单元划分，桩身采用长0.5m 的三棱锥单元划分，对桩土接触面的岩体用0.5m的长度进行加密划分，对桩端和桩顶用0.1m的长度进行加密划分。
岩体采用Mohr-Coulomb模型，桩身材料定义为各向同性材料，各土层和桩身的材料参数见表1。
考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析
考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析张玲;朱幸仁;欧强【摘要】双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一.双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构.在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用.本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法.最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】9页(P72-80)【关键词】双排桩支护结构;桩桩相互作用;桩土相互作用;地基反力系数;双层地基梁模型;弹性抗力法【作者】张玲;朱幸仁;欧强【作者单位】湖南大学岩土工程研究所,湖南长沙 410082;湖南大学岩土工程研究所,湖南长沙 410082;湖南大学岩土工程研究所,湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TU473.1+2近年来，随着高层建筑和地下结构工程的不断兴建，工程界对基坑支护技术的要求也越来越高[1-4]。
由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶连系梁组成的空间门架式围护体系，即双排桩支护结构得到了广泛的应用。
高低双排桩挡土性状的非线性有限元分析
高低双排桩挡土性状的非线性有限元分析摘要本文针对高低双排桩支护结构，采用有限元软件ABAQUS，建立考虑桩土相互作用的平面有限元模型，土体采用修正剑桥模型，可以计算桩身任意一点的侧向变形、弯矩以及作用在桩身的土压力。
文章分析了基坑开挖时开挖深度、宽度、双排桩排距、桩身刚度、土体性质等因素对双排桩挡土性状的影响。
关键词：高低双排桩支护结构土压力桩土相互作用有限元1 前言双排桩支护结构作为一种有效的基坑支护结构，利用了“空间效应”，具有较大的侧向刚度，可以有效地限制支护结构的变形；其支护深度比一般支护结构深，同时有缩短施工工期、施工方便、不设置支撑、受力条件和整体稳定性好以及节约造价等优点，因而逐渐成为深基坑支护结构的优选方案之一，尤其是在软土地区得到了更为广泛的应用。
根据目前深基坑双排桩支护结构的研究现状和工程的实际需要，从理论和实用两个角度出发，本文主要完成了以下几方面的工作：（1）探讨了高低双排桩支护结构在基坑开挖过程中的内力、变形和土压力变化情况。
（2）分析了双排桩支护结构的工程实例，验证了本文方法的合理性和适用性。
2 理论分析2.1基本思路有限元法是建立在现代计算机技术和工程问题基本理论基础上，用于解决复杂工程问题的一种数值方法。
本章将介绍有限元软件ABAQUS模拟的基本过程，并且运用它建立高低双排桩支护结构的有限元模型，考虑了支护结构与土体的相互作用。
基本假设：（1）不考虑支护结构开挖和降水对土体性质的影响；（2）不考虑土的流变影响；（3）基坑开挖属于临时性工程，工期较短，故土体按不排水条件考虑。
本文分析了多个算例，以下具体说明其中一个典型的算例作为基本算例，并进行详细分析，其他算例与该算例相似，不再赘述。
2.2计算模型基坑长120m，宽40m，开挖深度8m，采用双排桩支护结构，前、后排桩入土深度相同，均在基坑底面以下12m，但前、后排桩高度不同。
基坑分为三步开挖，依次开挖2m、2m、4m，前排桩顶端与第一步开挖后标高相同，即桩长为18m。
双排桩开挖过程的改进有限元分析方法
双排桩开挖过程的改进有限元分析方法
戴北冰;王成华;雷军
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】在现有的双排桩计算模型上,提出了改进有限元计算方法.在该法中,将被动区的土压力视为弹簧反力,考虑地基反力系数的变化,并将弹簧反力转化成等效结点力且表示成单元结点位移的函数,由此得到弹性地基梁单元矩阵,最后建立平衡方程求解内力和位移;按改进方法,分步开挖考虑了开挖过程中桩体内力和位移的连续性,采用增量法来计算开挖过程的荷载增量.
【总页数】4页(P107-110)
【作者】戴北冰;王成华;雷军
【作者单位】天津大学土木工程系,天津,300072;天津大学土木工程系,天
津,300072;中国建筑科学研究院建筑结构研究所,北京,100013
【正文语种】中文
【中图分类】TU463
【相关文献】
1.双排桩门架式支护结构抗倾覆稳定安全系数计算方法的改进 [J], 李力
2.考虑开挖过程椅式双排桩内力及变形分析 [J], 刘杰;罗鑫;贺斯顿;周伟
3.深厚软土基坑双排桩抗倾覆稳定安全系数计算方法的改进 [J], 苏玉英
4.超长双排桩加旋喷锚桩支护改进成套技术及工程实践 [J], 吴晓东
5.双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析 [J], 宫凤梧;刘晨;郭文娟;李晨光;封占英;张银铂
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墩高变化下高墩双排桩承载特性的有限元分析
摘要高陡横坡段高墩双排桩作为一种新的桩型，对其在复杂荷载下承载特性的理论计算十分复杂，本文借助大型有限元计算软件ADINA对高陡横坡段高墩双排桩的承载特性做了计算分析。
经计算研究发现：桩身竖向应力沿深度逐渐递减；桩顶荷载对边坡双排桩承载特性的影响远大于坡顶荷载；前排桩的竖向和水平位移都较后排桩大；桩顶位移随墩高的增加而增加。
关键词陡坡；双排桩；有限元
0 引言
公路跨越河流、山谷的需求和保护当地自然环境、减少山体开挖的要求[1,2]，使得高墩桥梁桩基在西部大开发的公路建设中得到广泛的应用。
但是对于高陡边坡高墩双排桩的研究远没有普通桩基的研究深入和广泛[3]。
在规范中也缺少对高墩双排桩设计和施工的明确指导[4-6]。
为了更为深入的研究高墩双排桩的承载特性，本文运用大型有限元计算软件ADINA从墩高变化的角度研究了边坡高墩双排桩桩的承载特性。
1 建模
1.1 几何模型
结合工程实例本文将桩周土体分为3层，厚度分别为22m、18m、20m，从上至下依次为强风化岩层、中风化岩层、微风化岩层；整个模型长60m，厚40m （x方向）；双排桩所在边坡坡度为45°。
双排桩直径为1.5m，桩长44m，在桩顶和桩身中段各有一根联系梁；桩间距为7m；嵌岩深度4m。
双排桩基具体定位见图1。
结合工程实例，在桩顶加竖向荷载60MN、顺桥荷载600kN、坡顶荷载 6 000kPa，用来模拟桩基在复杂荷载作用下的承载特性。
在计算步骤上分十步将荷载等步长加载上去，在模型四周设立垂直模型表面的约束，但是定义坡顶和坡面为自由面。
对岩体采用长度为4m的4节点三棱锥单元划分，桩身采用长0.5m 的三棱锥单元划分，对桩土接触面的岩体用0.5m的长度进行加密划分，对桩端和桩顶用0.1m的长度进行加密划分。
岩体采用Mohr-Coulomb模型，桩身材料定义为各向同性材料，各土层和桩身的材料参数见表1。
1.2 桩土接触面算法
桩土接触面的定义是桩土相互作用有限元计算中的一个难点。
ADINA中提供了约束函数法、段片法、刚性目标法3种方法计算接触问题，这些算法能很好的解决物体间的无摩擦粘结问题、摩擦问题、多次接触和分离等接触问题。
在计算桩土接触问题时本文选用最常用的约束函数法，其法相约束函数表达式为：
由图2可发现桩基竖向应力沿桩基是桩身逐层递减的。
相同位置处的桩身竖向应力，前排桩较后排桩大，这是因为前排桩的入土深度较后排桩小，相同位置处的桩侧摩阻力前排桩较后排桩小。
由图3还可发现横梁与桩基的交接处是应力集中地地方。
横梁的存在改变了桩顶荷载在前、后排桩间的分配，桩基最大竖向应力不在桩顶而是出现在后排桩的中间横梁位置处。
所以横梁与桩基的连接处在施工时应做加强处理。
桩顶水平荷载的存在使得桩墩具有悬臂梁的效果，改变了桩基顺桥荷载两侧应力分布，使得桩基两侧应力一侧大，一侧较小，且使得桩基最大竖向应力出现在中间横梁与桩基交接处。
由图3可发现随着墩高的增加，桩顶的竖向位移和水平位移都增加，但是桩顶竖向位移随墩高基本呈线性增加，桩顶水平位移随墩高呈非线性增加。
对于嵌岩桩而言桩顶竖向位移主要由桩身压缩量和桩端岩层压缩量组成，所以桩顶竖向位移与墩高呈线性增加的关系。
露出地面的高墩对桩顶顺桥荷载的作用起到放大的作用。
在桩顶荷载不变的情况下，墩越高，桩土接触面处的附加弯矩越大，桩土交界面处的位移和转角越大，所以桩顶水平位移越大。
前排桩的桩顶竖向位移和水平位移都较后排桩大。
前排桩相对于后排桩而言有一段悬空段，这使得前排桩的桩侧摩阻力和桩周土体抗力都较后排桩小，所以前排桩的桩顶竖向位移和水平位移都较后排桩大。
前排桩与后排桩的竖向位移的差值随墩高的增加变化不大。
这说明桩顶荷载是前后排桩竖向位移差值的决定条件，墩高的变化虽然能够改变前后排桩的桩顶位移，但是对前后排桩的竖向位移差值的影响不大。
当墩高由5m变为20m时，前后排桩的桩顶水平位移差值由21mm升高到47mm，相对于桩顶竖向位移的差值而言，变化较大。
经计算研究发现，桩顶y方向（顺坡方向）的位移较顺桥方向的位移而言很小。
这说明对于岩质边坡而言，桩顶的水平位移主要是由桩顶顺桥荷载引起的，坡顶荷载对桩基的影响较小。
4 结论
1）桩基竖向应力沿桩身逐层递减。
最大应力出现在中间横梁和桩身的连接位置；
2）前排桩的桩顶竖向位移和水平位移都较后排桩大；
3）随着墩高的增加，桩顶竖向位移和水平位移都增加。
桩顶竖向位移与墩高呈线性增长关系；桩顶水平位移与墩高呈非线性增长关系；
4）桩顶水平位移主要受桩顶水平位移的影响，与坡顶荷载的关系不大。
参考文献
[1]邹新军，赵明华.高承台嵌岩灌注桩屈曲稳定分析的能量法统一解及工程应用[J].公路工程，2007，32(4)：1-4.
[2]蒋鹏飞，杨明辉，赵明华，等.陡坡段桥梁基桩嵌岩深度问题研究[J].公路工程，2007，32(5)：10-13.
[3]蒋冲.山区高桥墩一桩基结构体系承载特性及其分析方法研究[D].湖南大学博士学位论文，2008，3.
[4]中华人民共和国建设部.JGJ 94- 2008建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[5]中华人民共和国建设部.GB 50007-2002建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑资讯网.
[6]铁道第三勘察设计院.TB10002.5-2005铁路桥涵地基和基础设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.。