樁基礎的案例
樁基礎的基本構造和適用條件(Pile Foundation)
1 引言
盡管樁基礎在<基礎工程>中占了很大的比例, 但由于時間所限, 本公眾號僅有如下的幾篇文章討論了樁基礎, 以后抽時間逐漸把這一部分補齊. 這個筆記follow著課程內容, 總結了樁基礎的基本構造和使用條件.
基礎工程---第四章: 樁基礎的設計計算(1)
基礎工程---第四章: 單樁軸向承載力容許值(2)
<基礎工程>課程簡要回顧(Foundation Engineering)
水平載荷作用下樁的受力和變形分析方法
2 樁基礎的基本構造和特點
樁基礎可以是單根樁(如一柱一樁的情況)，也可以是單排樁或多排樁。對于雙(多)柱式橋墩單排樁基礎，當樁外露在地面上較高時，樁間以橫系梁相聯，以加強各樁的橫向聯系。多數情況下樁基礎是由多根樁組成的群樁基礎，基樁可全部或部分埋入地基土中。
1-承臺；2-基樁；3-松軟土層；4-持力層；5-墩身
(1) 樁基的作用：穿過軟弱的壓縮性土層或水，使樁底坐落在更密實的地基持力層上。
(2) 承臺的作用：將外力傳遞給各樁并將各樁聯成一整體共同承受外荷載。
(3) 樁基礎的優點：承載力高、穩定性好、沉降量小而均勻，在深基礎中具有耗用材料少、施工簡便等特點。在深水河道中，可避免(或減少)水下工程，簡化施工設備和技術要求，加快施工速度并改善工作條件。
(4) 樁基礎的適應性：近代在樁基礎的類型、沉樁機具和施工工藝以及樁基礎理論等方面都有了很大發展，因此能以不同類型的樁基礎的施工方法適應不同的水文地質條件、荷載性質和上部結構特征，因此，樁基礎具有較好的適應性。
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崗位名稱：漂浮式結構基礎高級/主任工程師、海上樁基礎設計與仿真研究工程師
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2、參與過兩個以上大型海工浮浮體項目。
海上樁基礎設計與仿真研究工程師
工作職責：
1. 海上風電大直徑單樁基礎研究與設計；
2. 吸力筒基礎、漂浮式基礎的樁錨研究與設計；
3. 對陸上風機基礎結構有創新構思和研究能力；
4. 樁-土相互作用研究和分析，包括仿真計算和試驗。
任職資格：
1、博士學歷優先，土木工程、巖土工程、結構工程、工程力學相關專業；
2、負責過海上風電項目大直徑單樁基礎設計，或大型港口工程樁基礎設計背景；
3、具有工程項目地質分析經驗和巖土工程專業知識，對大直徑樁土作用修正、土壤阻尼、循環荷載下地基軟化、土塞效應等復雜樁土耦合作用有深入認識；
4、掌握設計及分析計算軟件，如：ABAQUS，ANSYS、Midas GT、SACS等。具備3年及以上海上風電、巖土工程和樁基礎設計經驗或技術研究經驗。
簡歷投遞：hr@jishulink.com
或掃碼聯系：王女士
展開 樁基礎的分類(Classification of Piles)
1 引言
在<樁基礎的基本構造和適用條件(Pile Foundation)>一文中,簡要討論了樁的適用條件, 從結構力學的角度看, 樁可以看作是一個柱(short columns or long slender columns). 總的來說, 樁可分為沉樁/貫入樁(Driven Piles)和鉆孔灌注樁(Bored Cast-in-Insitu Piles), 沉樁的材料可以是混凝土, 鋼或木材, 而灌注樁則是由混凝土或鋼筋混凝土組成. 樁可以受到垂直載荷或水平載荷的作用,也可以受到垂直載荷和水平載荷的聯合作用. 如果鉆孔灌注樁的直徑大于0.75m, 一般稱為大直徑樁(Drilled Pier, Drilled Caisson or Drilled Shaft). 除此之外, 樁可以按照不同的方式進行分類.
2 樁基礎的分類
2.1 按長度分類
除了上面提到的按樁直徑分類外, 還有一個按幾何尺寸的分類是按照L/d的比值劃分為長樁和短樁. 其中L為樁的長度, d為樁的直徑. 短樁類似于一個剛性體, 在水平載荷作用下發生整體旋轉. 在垂直載荷作用下, 主要是樁端承受上部傳遞下來的載荷. 長樁在水平載荷作用下,超過一定深度樁就失去了作用, 但在垂直載荷作用下側摩阻力承擔了大部分的載荷.
2.2 按傾斜度分類
樁可以是垂直樁, 也可以是傾斜樁, 垂直樁主要用來承受垂直載荷, 很少承受水平載荷. 傾斜樁(inclined piles, batter piles, raker piles)可以用來承受水平載荷, 當使用在群樁中,也能承受垂直載荷.
2.3 按承臺位置分類
樁基礎按承臺位置可分為高樁承臺基礎和低樁承臺基礎(簡稱高樁承臺、低樁承臺)。
展開 樁筏基礎的三維數值模擬(3D Modeling of Piled Raft Foundation)---Part 1
1 引言
樁筏基礎(Piled Raft Foundation)是高層建筑普遍使用的基礎型式，因此樁筏基礎的受力以及沉降分析一直是樁基礎領域的研究課題，研究者們試圖尋求可靠的方法分析和預測樁筏基礎在載荷作用下的應力和變形。早期的研究大都基于現場試驗和簡化的彈性解給出建議，隨著巖土工程數值模擬技術的發展，現在能夠更全面地考慮樁筏基礎的受力特性，包括土的塑性變形(可以使用復雜的本構模型)以及樁-筏-土之間的相互作用。可以使用任何一種成熟的數值模擬軟件進行樁筏基礎分析，例如基于有限元(有限體積)法的FLAC3D, Plaxis, GTS NX，RS3或者基于p-y曲線的Group。本文展示了一個使用有限元進行樁筏基礎三維模擬的全過程，計劃分三部分完成。在Part 1，首先對樁筏基礎的研究作了簡要回顧，因為這些研究可以部分地檢驗數值模擬的結果是否合理，然后討論了項目的施工步驟(模擬步驟)設置、地下水設置以及地基土的材料屬性，側重理解模擬思路。
2 文獻回顧
這個文獻回顧沒有參考外部文獻，僅從GeotechSet數據集中提取了相關數據，一個詳細的總結保存在文件Piled Raft Foundation.txt中，下面對這個總結作簡要概括。
Hooper(1979), Cooke(1986), Leung and Radhakrishnan(1985) 進行了現場實測研究，觀察樁和筏所承受載荷的比例; Kuwabara(1989)提出了一個在均質土中樁筏基礎的彈性解; Clancy and Randolph(1993) 提出了一種樁筏基礎的近似分析方法，用來評估地基的整體剛度以及樁和筏的負載比例使用數值模擬方法；Yamashita(1998)，Chow(2001)， Prakoso(2001) 分別提出了不同的簡化方法分析了樁筏基礎。
展開 
土木工程思維 樁基礎
在建筑過程中，基礎是至關重要的。擁有一個合格的基礎，建筑物的后期施工才能得到保障。而樁基礎在建筑基礎中應用廣泛，學好樁基礎的施工，是每一個施工人員的必備素質。
本次主要介紹建筑基礎中的樁基礎工程的學習要點，包括三個方面的知識
了解樁的分類情況；了解干作業成孔灌注樁、套管成孔灌注樁、爆擴成孔灌注樁的施工方法。
熟悉混凝土預制樁的制作、起吊、運輸、堆放、連接的方法；熟悉錘擊法沉樁、靜力壓樁、振動法沉樁的原理和方法。
掌握泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝。
展開 各類樁基礎及承載力分析全解析，收藏！
樁基礎是一種承載能力高、適用范圍廣、歷史久遠的基礎形式。樁是將建筑物的全部或部分荷載傳遞給地基土并具有一定剛度和抗彎能力的傳力構件，其橫截面尺寸遠小于其長度。而樁基礎是由埋設在地基中的多根樁（稱為樁群）和把樁群聯合起來共同工作的樁臺（稱為承臺）兩部分組成。
樁基礎的作用是將荷載傳至地下較深處承載性能好的土層，以滿足承載力和沉降的要求。
灌注樁(Cast-in-situ Piles)及管樁基礎概述
關鍵詞Top 10: 樁基礎
樁基礎的基本構造和適用條件(Pile Foundation)
樁基礎的分類(Classification of Piles)
<基礎工程>課程簡要回顧(Foundation Engineering)
基礎工程---第四章: 樁基礎的設計計算(1)
沉井基礎(Caisson Foundation)---思考題 (1)
沉樁(Driven Piles)簡介
沉井基礎(Caisson Foundation)---類型劃分 (2)
沉井基礎---側摩阻力(Skin Friction)計算 (5)
基礎工程---第四章: 單樁軸向承載力容許值(2)
基礎工程---第一章: 導論 (1)
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背景
單樁基礎在巖土工程與海洋工程中應用廣泛，其貫入過程直接影響承載力、沉降以及后期的服役性能。傳統的分析方法通常依賴于靜力學近似或經驗公式，但在高速貫入或復雜土體條件下，這類方法往往難以準確反映真實機理。為此，數值模擬技術逐漸成為研究單樁動力學行為的有力工具。
內容
本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。CEL法通過在樁體采用Lagrangian網格、土體采用Eulerian描述的方式，能夠自然處理大變形問題，避免了純Lagrangian網格嚴重畸變的困境。這種方法特別適合樁土相互作用、沖擊載荷和復雜邊界問題的研究。
在模型構建中，除考慮土體強度隨埋深的變化外，還引入了 應變軟化 與 應變率效應 兩個關鍵因素。應變軟化反映了土體在達到峰值強度后強度逐漸降低的特性，對預測貫入阻力和樁周土體擾動范圍具有重要意義。而應變率效應則考慮了土體在高速加載下強度和剛度隨加載速率的增加而提高的規律。這兩者在樁貫入問題中往往是同時存在的：軟化決定了樁入土后的長期穩定性，速率效應則主導了瞬時的動力響應。
通過研究，可以得到以下幾點主要認識：
軟化效應：若忽略，可能會高估貫入阻力，導致溜樁等事故發生。
速率效應：對貫入速度較大的情況，土體等效強度提升明顯，使樁貫入力顯著增大；但該效應在慢速貫入下相對有限。
相比傳統有限元方法，CEL模擬不僅能捕捉樁端土體的流動與回填現象，還能清晰展現樁周土體擾動區的形成與演化。提供了一個更接近實際工況的分析工具。
應用領域
樁體、軟土貫入儀器貫入過程等軟土大變形領域
展開 海上風機分層地基單樁基礎參數化建模 ￥10
<p>基于python的海上風機分層地基單樁基礎參數化建模程序，可交互式完成任意尺寸單樁基礎、復雜分層地基的從建模到提交作業全流程，如下：</p><p>1.單樁尺寸與地基層數</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202312/attachment/1e074c2e248c428aa58ac2d9ea9d4d00.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202312/attachment/1e074c2e248c428aa58ac2d9ea9d4d00.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202312/attachment/1e074c2e248c428aa58ac2d9ea9d4d00.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202312/attachment/1e074c2e248c428aa58ac2d9ea9d4d00.png?
展開 吸力樁基礎置入階段
上世紀70年代起，挪威率先在北海油田使用了一種叫做裙式基礎的近海地基基礎。1994年挪威北海的Europipe16/11-E大型導管架平臺采用了四個直徑為12 m的吸力式桶形基礎來代替原來的裙式重力式基礎，這項工程標志著新型海洋平臺基礎——吸力基礎的誕生。我國于1994年9月在渤海曹妃甸1-6-1延長測試系統首次成功安裝了兩個直徑3.2 m，桶高6 m的吸力鋼桶形基礎。近年來，吸力基礎已在我國渤海及南海海域大量使用，具有廣闊的應用前景。
吸力基礎是一種頂端封閉、底端敞開的桶體結構，通過桶體側部與土壤的摩擦力來抵抗外力。由于吸力基礎施工簡便，安裝速度快捷，可根據需要進行重復利用，與傳統的固定式樁基結構相比，具有更好的技術經濟特性。因此，具有良好的發展前景。
根據用途，吸力基礎可分為吸力錨和吸力樁。吸力錨用于船舶或浮式平臺的錨泊系統，主要承受水平力及斜向上或垂直向上的拉力；吸力樁用于固定平臺及水下生產系統等基礎，主要承受垂向力及水平力。
吸力樁是一種典型的樁土作用基礎，主要依靠負壓原理進行安裝，樁的置入一般分為三個階段。
第一階段，吸力樁下放至海床后，依靠自身重力會沉入到泥面以下一定深度，這個階段稱為SWP（Self-weight penetration）。SWP階段應確保自重入泥后，樁體內部能夠形成一定的封閉空間，一般至少需要入泥0.5m可以達到此要求。入泥深度可由下式得到：
第二階段，由吸力泵向外泵出海水。吸力泵抽出的水量應大于經底部土壤滲透進入樁體內部的水量，從而可以降低樁體內部的壓力。當樁內外的壓差達到一定數值，樁體頂部的豎向壓力大于土壤阻力時，樁體就不斷被壓入土中，直至達到設計入泥深度。負壓由下式[3]得到： 第三階段，將吸力泵從樁體移除，樁體內外的壓差逐漸消失，與周圍環境壓力趨于一致，最終依靠周圍土壤的阻力提供承載力。
展開 
復雜樁基礎有限元仿真分析
復雜樁基礎有限元仿真分析
基于ABAQUS的地下室樁筏基礎抗沖切精細有限元分析
工程概況
本項目位移地鐵旁，由于地鐵隧道要求，結構地下室筏板基礎邊必須與地鐵邊線保持足夠的安全距離，因此結構的筏板在靠近地鐵一側不能挑出太大。這使得上部結構的最外側框架柱距離筏板邊界距離不滿足構造要求.設計時，通過牛腿將上部框架柱與下部地下室外墻連在一起，共同分擔上部結構傳來的豎向荷載，如圖1所示。采用ABAQUS軟件對樁筏基礎進行小震及等效中、大震作用下的有限分析，驗證該處理方式的安全性，分析不考慮土的有利作用，計算結果偏安全。
圖1 樁筏基礎布置圖
2 有限元模型
圖2 樁筏基礎有限元分析模型
根據圖1的結構樁筏基礎布置圖，分析模型取矩形虛線范圍內3個柱范圍筏板基礎為研究對象，模型平面尺寸為27mX9m。在ABAUQS軟件中建立有限元模型，模型如圖2所示，為排除邊界約束的影響，有限元分析結果以中間柱筏板為準。
2.1 混凝土及型鋼單元
混凝土及型鋼單元采用C3D4實體單元，中心區混凝土材料本構采用ABAQUS提供的損傷塑性(Concrete Damage Plasticity)模型，如圖3所示，考慮混凝土受壓和受拉損傷，材料參數根據《混凝土結構設計規范》取值。其余范圍混凝土采用彈性模型，僅考慮材料剛度對分析區域的影響，不考慮該部分混凝土進入塑性。其中，樁基及筏板混凝土材料C40，框架柱混凝土材料C60。
型鋼鋼管采用彈性模型，材料Q345。
圖3 ABAQUS混凝土損傷塑性模型
參考上海現代建筑設計（集團）有限公司技術中心編著的《動力彈塑性時程分析技術在建筑結構設計中的應用》，混凝土損傷程度可用混凝土損傷系數dc表征。C40混凝土損傷程度與對應的dc值關系如表1所示。
展開 單樁基礎式海上風機波流荷載計算程序 ￥79
<p><span style="background-color: rgba(18, 18, 18, 0);">單樁基礎</span>海上風機浪流荷載計算程序-Matlab-P-M譜</p>
ABAQUS在風力發電基礎（單樁）中的應用
一、工程背景
以某海上風力發電機單樁基礎為例，對海洋樁基受波浪荷載的動力響應進行計算分析。海洋環境參數、地質及樁體材料參數和尺寸，如下表所示。
二、建模過程
基本模型
2.網格劃分
三、計算結果
地應力平衡
樁頂端時間位移曲線（水平）
四、結論
地應力平衡后，應力分布呈現規律化分布：樁端應力較大，以此為中心，應力逐漸遞減
水平方向上，樁頂端位移在前20秒變化較小，隨后出現波浪形變化，在25秒時，發生最大負位移，在50秒時，出現最大正位移。
五、計算機信息
CPU：i5 11400
RAM：8GB
計算時長：2min
