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。     

不平衡堆载作用下邻近结构桩的侧向受力机制

为了分析结构桩在邻近堆载作用下的受力特性,以条状梯形分布堆载为代表,基于布西奈斯克弹性理论解得出堆载作用下地基附加侧压力表达式,并据此通过对局部塑性变形理论模型的改进,推导得出桩前土体侧移作用下桩身实际附加荷载,同时考虑土体可能发生绕桩流动的极限状态,结合绕桩极限模型给出桩身被动荷载的合理确定方法;在此基础上,考虑地基土体塑性屈服和桩顶结构荷载的影响,基于三参数Winkler弹性地基梁模型,建立桩身自由段、被动受荷段和主动作用段的微分方程,并通过桩身离散与矩阵传递法给出结构桩被动受力特性的半解析解。实测结果、文献理论解与该解答的对比分析,验证了本文计算方法的可靠性。     

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。     

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.     

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。     

土体侧移作用下既有轴向受荷桩性状的室内模型试验研究

堆载或开挖等引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前尚缺乏充分的研究。采用室内模型试验研究轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体侧移、桩顶轴向荷载以及群桩效应等对桩基性状的影响。试验结果表明,桩顶轴向荷载和土体侧移的耦合作用使得桩身弯矩和位移均相应的增大;而两桩中的前桩对后桩具有遮拦效应,前桩的存在使得后桩的弯矩和变形明显变小。在工程实践中应充分重视土体侧移与轴向荷载的耦合效应对桩基性状的影响。     

竖向荷载作用下的被动桩计算方法研究

建立了被动桩的计算模式,借鉴抗滑桩的设计方法计算主动侧作用于桩身的土压力,被动侧作用于桩身的土抗力与桩的变形成正比,然后基于静力平衡条件建立了可考虑桩顶竖向荷载作用的被动桩桩体单元受力微分平衡方程,编程可求解得到桩身侧向位移、桩身弯矩和剪力。该方法可供被动桩的设计参考。     

考虑软岩剪胀效应的嵌岩桩荷载传递机理分析

嵌岩桩在竖向荷载作用下,桩-岩结构面剪胀效应对侧阻力的发挥过程具有重要影响。首先,根据软岩中嵌岩桩桩-岩结构面的一种非平面剪切破坏模式,利用滑移线场法求解了发生剪切破坏时的荷载值及剪切位移值,建立了桩-岩结构面剪切函数,并通过现有的室内模型试验验证了该剪切函数的合理性。其次,基于桩-岩结构面剪切函数,建立了考虑软岩剪胀效应的嵌岩段桩身荷载传递方程,导得了嵌岩桩桩身荷载传递表达式。在此基础上,进一步分析探讨了桩-岩结构面粗糙度、岩石力学性质及桩-岩结构面法向刚度等因素对塑性阶段侧阻力分布的影响。最后以某实际工程为例,计算得到了桩身荷载传递曲线,并将其与实测曲线进行对比发现计算曲线与实测曲线吻合较好,验证了计算方法的适用性。     

软土地基桩侧负摩阻力三维非线性数值分析

考虑软土地基中桩土体接触面效应,建立了桩土体相互作用分析三维非线性有限元模型,并重点模拟分析了某典型软土地区桩土荷载传递性状以及桩体特性、土体特性、桩土接触面参数、土体结构性及堆载等因素对负摩阻力的影响规律。模拟结果可为类似条件下桩基础的设计及施工提供有益的参考。     

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。     

某超高层建筑高强复合地基应力应变测试及受力特征分析

以某高层住宅楼高强复合地基工程为依托,为了解刚性桩的荷载传递机理及桩间土在刚性基础下的发挥程度,在试验桩桩身不同深度处和桩周土体埋设应变计和土压力盒,对高强复合地基进行荷载试验和应力应变测试,并通过施加不同荷载测量桩身轴力和土压力,探讨了复合地基的受力特性.     

软土地基桩侧负摩阻力三维非线性数值分析

考虑软土地基中桩土体接触面效应，建立了桩土体相互作用分析三维非线性有限元模型，并重点模拟分析了某典型软土地区桩土荷载传递性状以及桩体特性、土体特性、桩土接触面参数、土体结构性及堆载等因素对负摩阻力的影响规律。模拟结果可为类似条件下桩基础的设计及施工提供有益的参考。     

基于载荷试验的大直径超长桩承载特性分析

为研究分析大直径超长灌注桩承载特性,结合上海白玉兰广场工程开展4组试桩现场试验。试桩桩径1 m,桩长85 m,皆为桩端后注浆桩。基于试桩实测数据,分析Q-s曲线以研究其承载变形特性,分析桩体受力以研究其荷载传递规律、桩侧摩阻力分布及桩端阻力发挥性状。考虑桩身材料弹塑性性质,对桩身压缩进行计算分析,计算值与实测结果基本一致,计算结果表明桩身弹性压缩占主要部分,但在高荷载水平下,塑性压缩不容忽视。现场试验研究进一步认识了桩端后注浆大直径超长灌注桩承载机理,为工程实践提供指导和参考。     

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。     

传统静载实验对桩基承载力特性的影响

为研究锚桩、堆载平台等试验因素对桩基承载力特性的影响效应及其影响机制,运用Plaxis2D程序建立相关模型。通过模型试验对外部条件均相同的单桩在理论受力试桩、锚固法试桩、堆载法试桩这三种试桩方式下桩的荷载位移曲线、桩侧摩阻力进行比较分析。在此基础上,通过改变锚桩、堆载平台与试桩的间距进行一系列数值仿真试验,对相应试桩承载特性曲线进行比较分析,探讨试桩方式对桩基承载特性的影响机制,且讨论桩基规范中对于静载试验中相应规范的合理性。结果表明:与理论受力桩相比,锚固法试桩时由于锚桩对试桩侧土体的竖直、水平向应力具有减小作用,从而得到的桩极限承载力偏小,桩顶沉降偏大;堆载法试桩时由于堆载平台对试桩侧土体的竖直、水平向应力具有增大作用,从而得到的桩极限承载力偏大,桩顶沉降偏小。在桩基工程设计中应考虑静载实验时试桩方式对桩基承载力的影响效应。     

非均质地基中单桩受扭弹塑性分析

基于平衡原理和剪切位移法,考虑桩周非均质地基土剪切模量在地面处为非零值(已有方法多假定为零)且随深度呈指数和幂函数两种分布模式,以及桩-土接触面上的位移非协调性,建立出纯受扭桩桩身与桩周土的扭转控制方程,进而导出桩周土分别处于弹性、弹塑性及塑性受力状态下的桩身扭矩~扭转角解析解。由此进行的参数分析结果表明:随土体剪切模量指数分布函数中非线性系数m值的减小和地面处桩土剪切模量比μ值的增大,桩顶扭矩的传递深度、桩顶及桩身的扭转角均表现为增大的特性;幂函数分布模式中地面处剪切模量非零因子αg的取值将影响桩身扭矩的传递效率,并导致扭矩分布呈现凹、凸两种不同形状。此外,桩身扭矩的传递存在一临界深度,当桩身长径比L/D≥50时,桩顶扭矩的破坏值与弹塑性临界值之比ζ趋于稳定。     

软土群桩原位足尺试验研究

软土地区群桩基础受力机理复杂,目前阶段国内外关于群桩的现场足尺试验比较缺乏。在南京市江宁区软土地基进行了9桩的钻孔灌注群桩的足尺试验,试验桩桩径为400 mm,桩长分为20,24 m。通过布设在桩身各控制断面主筋上的钢筋计测量桩身轴力,在群桩中不同基桩桩顶的压力盒测量桩顶荷载。对比分析了单桩和群桩的沉降特性、轴力特性、侧摩阻力特性以及群桩中各基桩的荷载分配规律,并将实测的桩顶反力和群桩效应系数与理论方法计算所得结果进行了比较,结果表明弹性理论计算所得的群桩中各基桩桩顶荷载差异比实测值大;考虑应力叠加的群桩效应系数的公式以及Converse-Labrre群桩效应公式与本次试验的实测数据比较吻合。     

软土地基MPC劲性复合桩现场试验研究

水泥土与预制混凝土复合桩(MPC劲性复合桩)采用搅拌法先施工水泥土桩,在水泥土桩桩身达到适当强度之后压入预制混凝土桩.桩顶荷载先通过预制桩桩侧传递至桩周水泥土中,再通过水泥土搅拌桩传递至水泥土桩桩周土,形成MPC劲性复合桩的荷载传递规律.为了研究其荷载传递规律和承载特性,在昆明盆地软土分布区进行了MPC劲性复合桩现场载...     

双排桩受力变形的数值模拟与现场监测对比分析

以武汉市凯德广场深基坑工程为依托,采用Midas GTS NX有限元软件和现场监测对双排桩进行受力变形研究,经对比分析可知:前后桩桩身位移、应力随深度变化曲线基本呈"S"形或反"S"形;桩间土体加固可减小桩身位移、应力,但不改变桩身受力机理及位移、应力随桩身的变化规律;前后桩受力相似,上端都受到向坑内的弯矩作用,单桩桩身坑内侧主受压,坑外侧主受拉,而桩底端受力刚好相反;桩中心线轴向应力不为零,桩身受土体侧摩阻力和连梁轴向拉压荷载作用;桩间土加固后,桩、土间整体性更强;双排桩桩间连梁主受拉;坑内预留土体深层水平位移随深度基本呈线性变化。