大面积堆载作用下轴向受力隔离桩的承载机制分析

为分析大面积堆载作用下轴向受荷隔离桩的被动受力特性,首先从布辛奈斯克(Boussinesq)改进解出发,推导出各种形式堆载作用下水平附加压力的理论计算公式;在此公式基础上,从土体的运动和应力的传递方式入手,对考虑土拱效应的局部塑性变形理论进行改进,从而得到合理的隔离桩桩身被动荷载分布;最后,根据考虑土体局部塑性屈服及轴向荷载重力二阶效应影响的三参数Winkler弹性地基梁模型,建立桩身弹性段与塑性段的微分方程组,求解过程中采用矩阵传递法结合Laplace正逆变换的方法解得隔离桩桩身被动受力特性的数值解,并用试验数据进行验证。结果表明,数值解与模型试验实测值吻合较好,本研究中关于被动桩的求解方法具有较高的应用与参考价值。     

大面积堆载作用下轴向受力隔离桩的承载机制分析

 为分析大面积堆载作用下轴向受荷隔离桩的被动受力特性,首先从布辛奈斯克(Boussinesq)改进解出发,推导出各种形式堆载作用下水平附加压力的理论计算公式;在此公式基础上,从土体的运动和应力的传递方式入手,对考虑土拱效应的局部塑性变形理论进行改进,从而得到合理的隔离桩桩身被动荷载分布;最后,根据考虑土体局部塑性屈服及轴向荷载重力二阶效应影响的三参数Winkler弹性地基梁模型,建立桩身弹性段与塑性段的微分方程组,求解过程中采用矩阵传递法结合Laplace正逆变换的方法解得隔离桩桩身被动受力特性的数值解,并用试验数据进行验证。结果表明,数值解与模型试验实测值吻合较好,本研究中关于被动桩的求解方法具有较高的应用与参考价值。     

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。     

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。     

桩侧堆载对桩基影响的数值分析

桩侧堆载会对桩基产生侧向荷载并在桩身产生负摩阻力,形成侧向受力的被动桩,桩侧堆载的大小以及与桩基的距离影响着被动桩的受力特性.文中通过有限元软件对桩侧荷载对桩基的影响进行了数值模拟分析,分析了桩侧堆载的大小以及与桩基的距离对被动桩受力的影响,得出了一些有意义的结论.     

堆载作用下被动桩的水平受力及位移分析

针对既有桩体在较大侧向堆载作用下会发生偏斜或挠曲变形甚至开裂折断,从而导致结构存在较大安全风险的问题,基于Flamant解建立条形荷载作用下的水平附加应力计算公式。考虑到桩-土界面的剪切效应,采用双参数地基模型进行桩后土体的桩-土受力分析。建立了被动桩的挠曲微分方程,采用MATLAB求解得到桩的内力及变形情况。采用文献中的不平衡堆载试验监测数据验证了计算公式的合理性。研究结果表明:堆载对桩基的侧向土压力影响主要分布在桩体的上半部分,受到的侧向土压力占桩体总侧向土压力的86%以上;随着堆载高度的增加,桩的侧向土压力、侧向位移和弯矩均呈现出增大的趋势;所得结论可为类似工程的安全性评价提供理论依据。     

基于土压力的桩土相互作用分析方法

地面堆栽引起地基软土侧移,导致邻近建筑桩基产生变形.采用两阶段分析方法,提出了堆载与邻近桩基相互作用的弹塑性解.首先通过解析方法或实测数据求得堆载引起的作用于桩上的土压力,然后基于地基反力法,通过设置由弹簧和滑块组成的界面单元来模拟被动桩土之间的相互作用.用弹性模量模拟弹簧的作用,其值可根据p-y曲线确定,同时引入统一极限抗力来考虑滑块的作用.当土体处于弹性状态时,桩土变形协调,滑块不发生作用;当土体作用达到极限抗力时,土体发生塑性变形,滑块承受极限抗力并发生塑性滑动.将该计算结果与有限元解答和现场试验的结果进行对比,验证了该方法的合理性和实用性.     

被动单桩受轴向荷载作用耦合效应的初步分析

桩基受到基坑开挖、地面堆载等引起的土体水平位移作用,导致桩身产生附加弯矩和位移,可能威胁桩基础的安全,这已成为工程界关注的一个重要问题。文章阐释了被动桩基的主要分析方法,分别基于Winkler地基模型以及非线性的p-y曲线法对土体侧移作用下的邻近桩基相互作用进行分析。并对桩顶受轴力作用的被动单桩进行了算例计算,初步分析了轴向荷载与土体侧移的耦合作用效应,计算结果表明,P-△效应的存在对既有桩基存在一定程度的不利影响。     

复合桩基承台下土体极限承载力的上限解

考虑复合桩基极限状态时条形承台下土体的可能破坏特点，将土体的塑性变形分为竖直向的整体滑动和水平向的绕桩流动。根据极限分析法上限定理，分析上述因素对条形承台复合桩基的极限承载力的影响，给出圆桩时承台下地基土极限承载力的上限理论解。     

超载软土地基主动加固控制邻近桩基侧向变形分析

本文以上海某工业厂房为例采用有限元方法讨论了深层搅拌法加固宽度、加固深度等对邻近堆载桩基侧向变位的影响,结果表明:(1)加固存在特征加固深度(临界加固深度和极限加固深度),当加固深度位于临界加固深度和极限加固深度范围内时,可显著降低桩基的侧向变形。当加固深度小于临界加固深度时,不但不能降低邻近桩基的变形,反而会增大桩侧土压力和侧向变形;当加固深度大于极限加固深度后,再增加加固深度效果不明显。加固宽度也有类似现象。(2)加固搅拌桩对邻近堆载桩基侧向位移有三种作用模式,即短桩挤压模式、中长桩遮拦模式和长桩嵌固模式,分别与特征加固深度相对应。(3)在其它条件相同的情况下,提高加固深度比增大加固宽度,能更有效地控制受邻近堆载作用桩基的侧向变形。     

碎石桩复合地基桩土应力比及承载力计算

根据桩 土侧向变形及竖向变形协调条件 ,应用弹性理论导出了桩及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式。推出了桩周土处于极限平衡状态下 ,碎石桩极限承载力计算式。指出用碎石桩加固软土地基其效果比较明显 ,但加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,效果不很明显。并通过工程实例 ,将本文计算结果与实验结果作了对比     

极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。     

堆载作用下被动桩受力变形分析

结合上海某加固工程实例,应用FLAC3D数值分析软件,建立相应数值模型,对堆载作用下的被动桩基进行数值分析,研究了不同填土高度、填土距离对桩基及地基土变形的影响,并确定了被动桩破坏的临界填土高度及填土距离。为类似工程提供可靠的参考依据。     

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。     

Group effect on ultimate lateral resistance of piles against uniform ground movement

In earthquake engineering, pile foundations are designed to withstand the lateral loading that results from large displacements due to ground movement caused by strong earthquakes. The distress and failure of superstructures occurs when the lateral load exceeds the ultimate lateral resistance of the piles. The aim of this study is to estimate the ultimate lateral resistance of piles especially in terms of the group effect induced by the pile arrangement. Several experimental and numerical analyses have been conducted on pile groups to investigate the group effect when the groups are subjected to uniform large horizontal ground movement. However, the ultimate lateral resistance of the pile groups in these studies was calculated by applying load to the piles. The present study directly assesses the ultimate lateral resistance of pile groups against ground movement by systematically varying the direction of the ground movement. Although the load bearing ratio of each pile in a pile group, defined as the ratio of the ultimate lateral resistance of each pile in a pile group to that of a single pile, is an important design criterion, it was difficult to assess in past works. This study focuses on the load bearing ratio of each pile against ground movement in various directions. The use of the finite element method (FEM) provides options for simulating the pile-soil system with complex pile arrangements by taking the complicated geometry of the problem into account. The ultimate lateral resistance is examined here for pile groups consisting of a 2?×?2 arrangement of four piles, as well as two piles, three piles, four piles, and an infinite number of piles arranged in a row through case studies in which the pile spacing is changed by applying the two-dimensional rigid plastic finite element method (RPFEM). The RPFEM was extended in this work to calculate not only the total ultimate lateral resistance of pile groups, but also the load bearing ratio of the piles in the group. The obtained results indicate that the load bearing ratio generally increases with an increase in pile spacing and converges to almost unity at a pile spacing ratio of 3.0 with respect to the pile diameter. Moreover, the group effect was further investigated by considering the failure mode of the ground around the piles.