被动桩–侧移软土相互作用与桩身被动荷载分析

工程桩经常遇到因周围土体侧移而引起的被动受荷问题,为了合理评估此类被动桩的被动荷载效应,基于滑移线塑性理论和饱和软黏土的Tresca屈服准则假定,构建了被动桩与位移软土的平面应变相互作用模型,给出了极限状态下土体绕桩塑流时的被动桩侧向极限土压力计算模型,并进一步考虑桩周位移土塑性区开展范围的影响,建立了桩周土塑性区局部开展时的桩身侧向被动荷载计算模型;在此基础上,通过对不同桩周土塑性区开展范围时桩身被动荷载与桩前法向应力变化规律的分析,建立了边载作用工况下基于桩前法向应力的桩身侧向被动荷载简化计算方法。通过与文献理论解和工程实例实测结果的对比分析,验证了本文计算模型和简化计算方法的可行性。     

考虑土体非线性时被动桩内力和变形特性计算

将位移法和p-y曲线法相结合以计算被动桩桩身内力和变形。将桩周土体水平位移与桩周软土层厚度、土体性质、堆载工况等因素联系起来,基于位移法计算邻近堆载对基桩产生的影响,并对比选用典型p-y曲线模型描述桩侧土抗力与桩身水平位移之间的关系。综合考虑桩顶荷载及桩周堆载的影响,建立了引入P-Δ效应的被动单桩桩身挠曲微分方程,采用有限差分法对方程进行求解,得到考虑土体非线性时被动桩桩身内力和变形。据此采用Fortran语言编制程序DSN,对典型案例进行计算并与实测数据进行对比,验证了计算方法和程序的正确性。结果表明:在误差允许范围内,可采用本文所述方法计算考虑土体非线性时被动桩内力和变形。     

基于桩顶沉降的桩基竖向承载力和位移分析

基于按桩顶沉降分析桩基承载力和位移的思想 ,提出了一种改进的竖向受荷桩荷载传递计算方法。该方法以桩身压缩量为迭代变量 ,根据桩身的轴向变形与桩侧土变形协调关系 ,通过编制的计算程序 ,可按桩顶沉降直接计算桩顶荷载、桩身轴力分布以及桩身各点的位移 ,特别适用于对桩顶沉降有严格控制要求的桩基设计。结合某工程试桩实测数据进行了分析 ,理论计算与实测结果吻合较好。     

桩基抗震设计探讨——日本阪神大地震的启示

本文讨论目前惯用的桩基抗震设计方法的适用性 ,根据过去发生的地震 ,特别是日本阪神大地震的桩基震害经验与动力分析 ,认为水平作用下桩身内力计算的常数法或m系数法有很大不足 ,这些方法可用于桩侧土比较均匀的情况 ,但不能反映软硬土层界面处的桩身的真实情况。对于桩周为可液化土与软粘土的情况 ,文中对桩的抗震设计方法提出了改进的措施     

被动桩土压力计算的被动拱-主动楔模型

针对在桥梁码头、工业厂房等工程中经常遇到的被动桩问题,从土体的运动和应力的传递方式入手,采用将被动桩分为被动侧成拱和主动侧形成应变楔分别计算土压力,实现从简单的一维弹性地基梁模型到复杂的三维桩土相互作用的拓展。考虑实际土体的成层性,被动侧土压力的计算考虑土体的成拱效应,传递到桩身上的应力以动态的应变楔向主动侧土体传递,建立桩土相互作用的整体平衡方程,并采用有限差分方法迭代求解。最后采用一工程实例对该模型进行验证。     

被动方桩土拱效应三维有限元分析

基于大型有限元软件包ADINA,建立模拟被动方桩的三维有限元模型,对在桩顶边界条件和桩土接触变化时桩基的不同性状进行分析:包括土拱效应机理,桩土间的成拱效应,桩身挠度与表面荷载的变化规律以及桩侧土压力、桩身轴力的变化规律。分析结果表明,黏性土地基在邻近堆载作用下,桩身挠度与表面荷载呈非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前土压力介于朗肯主动土压力与被动土压力间,呈非线性分布;在同种土中,桩侧极限土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论都小。     

岩溶地区某工程灌注桩试桩承载力及桩身内力分析

岩溶地区某工程静载试桩项目,主要目的是确定单桩极限承载力和进行桩身内力测试。通过灌注桩桩身不同位置预埋的振弦式钢筋计和桩端土压力盒,结合单桩竖向抗压静载试验,对3根灌注桩试桩进行了桩身内力测试,计算出了桩侧土的分层侧阻力和桩端阻力,对勘察报告提供的各土(岩)层地基与基础设计参数建议值进行了对比分析,为项目工程桩桩基设计提供参考和优化依据。     

基于桩侧广义剪切模型的大直径超长灌注桩承载变形计算方法

大直径超长灌注桩桩身变形较大,桩侧与土体易出现明显的界面滑移,传统剪切位移法难以适合其承载变形计算。基于大直径超长灌注桩桩–土剪切作用性状及桩侧摩阻力发挥特点,采用剪切位移和剪切滑移两阶段法描述其桩侧摩阻力发挥过程,形成桩侧广义剪切模型;在此基础上,采用传递矩阵增量方式建立大直径超长灌注桩承载变形计算方法,并给出计算参数的取值。该方法考虑了桩侧摩阻力发挥的非线性、桩端承载的非线性及桩身材料的非线性,并考虑了桩–土滑移后桩侧摩阻力软化特性及桩端后注浆对桩端承载性状的影响。工程实例计算结果与现场试桩实测值较为吻合,表明基于桩侧广义剪切模型建立的大直径超长灌注桩承载变形计算方法具有合理性与可行性。     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

新型板桩码头群桩基础被动段桩侧压力试验研究

在新型板桩码头结构中,带卸荷承台板的直立灌注桩群桩基础被用来与前墙一起共同承担土体侧向位移所产生的侧向荷载,这些直立桩的工作机制类似抗滑被动桩,但其桩土相互作用程度远没有达到极限状态。结合20万吨级卸荷式板桩码头结构设计方案的验证,开展了多组土工离心模型试验,测量了各排灌注桩两侧土压力,得到了均质细砂地基中两种承台群桩基础中桩身侧压力分布,其特征是桩身上部侧压力为正,作用方向与土体位移一致,而桩身下部侧压力为负。各排桩的侧压力零值点约位于港池泥面线下4倍桩径位置处,可根据侧压力零值点分界线将桩身划分为上部被动段和下部主动段进行设计处理。为了确定被动段侧压力大小,引入被动段桩宽比,将桩侧压力与朗肯主动土压力相关联,结果发现,海侧桩被动段桩宽比接近3.0,明显大于中间桩和陆侧桩,因此,承台群桩基础设计中,被动段可以近似按3倍朗肯主动土压力作为设计值考虑。     

基于弹塑性简化模型的摩擦桩单桩沉降分析

在分析摩擦桩桩身荷载传递规律和桩侧摩阻力的分布的基础上,根据桩土之间是否滑动,把整个桩土界面划分为弹性区和塑性区,建立了弹塑性桩土简化模型,并给出了桩侧摩阻力的计算公式。采用Mindlin解计算侧摩阻力在土层中产生的附加应力和沉降,根据桩体平衡条件和在无摩阻力区桩土位移没有相对滑动趋势条件,推导出计算单桩沉降公式。计算结果表明,相对传统的弹性解,该方法具有更高的精度。     

“m”法求解桩撑支护结构变形程序设计

基于朗肯理论计算作用于支护桩上土压力大小,然后采用"m"法计算排桩-内支撑支护结构桩身变形,借用数学计算软件MATLAB编制桩身变形计算程序。利用该程序计算某典型工程不同区段桩身变形,结合工程实测数据进行对比分析,验证了"m"法的适用性与程序设计的可靠性。该程序可为类似基坑工程的设计与施工提供有益参考。     

考虑复杂地基反力分布的嵌岩灌注桩屈曲稳定分析

嵌岩灌注桩因其诸多优点在桥梁等工程领域中广泛使用,但当上覆土层软弱且桩顶自由长度较大时,桩身屈曲稳定问题应引起重视.为探讨桩侧土约束对桩身屈曲稳定的影响,假定地基反力系数呈更一般的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理导得桩身屈曲临界荷载与计算长度解答,并据此讨论了地基反力系数分布模式、桩身自重及桩侧摩阻力等对桩身屈曲稳定的影响规律.这些定性的规律对嵌岩灌注桩的设计与施工具有一定的指导意义.     

深基坑悬臂双排桩支护的受力性状研究

采用大型有限元通用软件ABAQUS对双排桩支护的深基坑开挖进行模拟。研究地基土模量随深度增加的情况下,不同排距时的桩身侧移和土压力的分布,分析排距、桩长、系梁高度、桩间土以及被动区土体模量对桩顶侧移的影响。在各因素中,被动区土体性质的影响最为显著,而桩长、系梁高度的影响较弱。同时通过梁单元嵌固的方法考察桩身弯矩分布,并与平面单元模拟的结果进行对比,分析考虑和不考虑接触对桩顶侧移的影响。     

板桩加固护岸沉降计算方法研究

针对板桩墙这一常用的支护结构,基于Mindlin应力解,得出了沿桩身三角形分布、沿桩身均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中附加应力系数的数值计算方法;得出了矩形桩端在均布荷载作用下地基内部任意点的竖向附加应力系数的数值计算方法,在此基础上建立了考虑桩身压缩量和桩端刺入量的加固护岸板桩的单桩沉降计算方法,并通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

多层土中的单桩沉降

将剪切位移法推广用于计算多层土中的单桩沉降,推导出相应的理论计算公式。利用该公式可方便地计算多层土中的单桩沉降以及桩身轴力、位移和桩侧摩阻力。     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

桩侧堆载作用下被动桩受力性状研究

桩周大面积堆载产生的土体变形不仅会引起桩身负摩阻力,也会使桩基承受较大的侧向荷载。文章应用三维有限元方法对桩侧堆载作用下的被动桩受力性状进行了分析,并研究了桩顶荷载对被动桩受力变形的影响。在桩侧堆载的作用下,桩身产生了较大的侧向位移与弯矩,同时出现负摩阻力和桩身轴力。桩身侧移和桩身轴力随着堆载距离的增加而减小,随着堆载量的增加而增大。桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩,加剧桩身弯曲变形和内力。     

考虑桩身非线性压缩的单桩沉降解析算法

桩顶沉降是桩基的主要控制参数。均质土和成层土中单桩桩顶沉降由桩端力引起的沉降、桩侧阻力引起的沉降和桩身压缩引起的沉降三部分组成。针对摩擦桩桩身压缩引起沉降的现有算法没有考虑到其非线性压缩,基于剪切位移法,考虑桩身非线性压缩,从理论上推导它的计算方法,进而得到单桩的沉降。经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明了该方法具有较高的精度和可靠性,同时表明,桩身压缩引起的沉降占总沉降较大时,应考虑桩身的非线性压缩。最后对影响单桩沉降的因素进行分析,结果表明桩侧土破坏比、抗剪强度是影响单桩沉降的主要因素。