桩-土三维等厚度接触单元模型及其工作性状

本文根据桩侧土的剪切非线性性质，推导了桩-土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵，并以某工程实际的层状地基为例，研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响。结果表明，本文所采用的接触单元模型能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况。     

轴-横向荷载作用下超长桩数值模拟

轴-横向荷载作用下的桩土相互作用研究主要集中在单层土中的中短桩,工程设计将水平、竖向荷载作用分开单独考虑.本文对成层地基中超长桩在轴-横向耦合荷载作用下展开数值模拟研究和试验对比,结果表明,轴-横向荷载作用下的超长桩桩-土相互作用主要集中在土体浅部区域,竖向荷载作用使得桩身弯矩、水平位移减小,从而提高了桩基础水平承载力;对于软粘土,水平荷载能在一定程度上提高超长桩的竖向承载力.桩侧土与桩端土的变形模量比也是影响超长桩承载性能的重要因素,两者比值越大,侧摩阻力占总荷载比例越低.本文建立的超长桩数值模型计算结果与实测数据吻合较好.     

双层土体结构对超长桩承载性状的影响

利用三维有限元方法,研究了双层地基土中超长桩的承载性状.利用线弹性模型模拟桩身混凝土的应力应变关系.邓肯-张非线性弹性模型模拟地基土,河海大学薄单元模型模拟桩.土间的非连续变形.计算结果表明,对上硬下软地基土结构,当硬土层厚度不大于桩身人土深度时,随硬土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性增大;对上软下硬地基土结构,当软土层厚度不大于桩身入土深度时,随软土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性减小;桩身轴力和桩侧阻力沿深度的分布随地基土结构而异.桩侧摩阻力在硬、软土层分界处有急剧变化现象;超长桩的失稳由桩侧土体的破坏引起.     

大直径长桩接触面参数的敏感性分析

基于 FLAC3D 数值分析软件,探讨了大直径长桩的数值模拟方法,分析了桩土间接触面参数对数值计算结果的影响。结果表明：桩侧接触面的内摩擦角和粘聚力对桩的承载性能影响较大,而剪切刚度的影响存在一临界值;水平荷载下,需考虑桩侧接触面参数对桩与桩侧土体之间摩阻力的影响;竖向荷载下,需考虑剪切刚度随深度的变化;倾斜荷载下,需考虑桩端土的剪切作用。     

桩基础应力的三维非线性有限元分析

利用三维非线性有限元分析方法,建立土体与桩共同作用的数值模型,计算桩土复合体的应力与变形;讨论了土体的本构模型以及在桩土结构接触处提出应用有厚度单元进行接触面数值模拟。该文对某大桥东塔地基桩基础在不同荷载组合下进行了应力变形分析,为工程的设计施工提供了依据。     

格栅状搅拌桩复合地基静载试验数值模拟研究

目前关于格栅状搅拌桩复合地基工作性状的研究工作相对较少,对其变形机理不甚了解。在兴隆水利枢纽格栅状搅拌桩复合地基现场载荷试验成果的基础上,考虑桩-土之间的相互接触,建立考虑搅拌桩-土共同作用的三维有限元模型,数值模拟复合地基群桩现场试验的实际加载过程。通过对比口字型群桩试验与数值模拟的P-S曲线,验证了数值方法及参数取值的正确性;分析了桩身轴力、桩间土的竖向应力及桩侧摩阻力等变化规律,研究了桩体与土体的荷载分担过程关系,获得桩身轴力及摩阻力分布规律;根据竖向平衡方程,推导得到平均桩端阻力和侧阻力,研究可为工程设计提供参考。     

砂土中齿桩竖向承载性状试验研究

设计多组缩尺模型试验,设定齿部结构的齿长、齿部结构数量为变量参数,通过具有齿部结构的模型桩与光面模型桩的加载试验对比分析,探究砂土中齿桩在竖向荷载下的承载特性及侧阻变化的情况。试验结果表明:齿数相同的情况下,桩侧阻力与齿长的关系呈现线性正相关;齿长相同的情况下,桩侧阻力与齿数的关系呈现线性正相关;齿数对侧阻的影响较大,而齿长对竖向承载力的影响较大;在增加齿数后,由于桩侧粗糙度的增加以及齿部给桩侧摩阻软化带来的改性,桩侧摩阻所能分担的上部荷载愈发增大;齿桩的齿部结构通过增强桩土界面强度,进而改变桩土之间剪切面的发生位置及其剪切带的厚度,从而提高桩的竖向承载力。该研究可丰富小改截面桩的研究领域,为桩基的创新研究提供参考依据。     

PHC-钢管组合桩竖向荷载传递机理研究

PHC-钢管组合桩因抗腐蚀、贯入性能好,在高桩码头开始推广使用。但是其上部是PHC管桩,下部是钢管桩,两者桩径不同,弹性模量和密度等差异很大,荷载在桩体中的传递呈现出不同的作用机理,传统计算方法无法直接应用于其竖向承载力计算,而且该桩型竖向荷载传递机理研究未见报道,导致PHC-钢管组合桩竖向荷载设计缺少机理依据。运用FLAC3D软件并基于镇江扬中长江沿岸地区地质条件,对PHC-钢管组合桩进行竖向静载数值计算,同时考虑土体软化特性、桩土接触特性及沉降大变形问题,对"接桩部位埋深"、"接桩部位面积"问题进行研究。分析其不同组合下对桩身极限承载力的影响以及桩身轴力、侧摩阻力分布规律。结果表明,镇江扬中长江沿岸地区打入的PHC-钢管组合桩是端承摩擦桩;接桩部位埋深与面积会影响极限承载力和桩体失稳后沉降值大小;桩身轴力在接桩部位发生较大衰减;桩侧摩阻力随深度变化较复杂;整桩侧摩阻力极值出现在接桩部位。     

海上风电桩桶复合基础的竖向承载性能研究

海上风电桩桶复合基础是一种由单桩基础和桶型基础复合而成的新型海上风电基础,为探索其竖向承载性能,建立了三者的有限元模型。通过数值分析研究了基础竖向荷载与位移的关系,基础各部分对荷载的分担情况,不同竖向荷载作用下桩外侧摩阻力、桩外侧土压力、桩身轴力的分布规律,桩桶复合基础在竖向荷载作用下的破坏模式,几何尺寸对桩桶复合基础在竖向承载性能的影响。通过分析,揭示了竖向荷载作用下桩桶复合基础的工作机理,表明桩桶复合基础通过桩体与桶体的复合能够有效提高基础承载性能。     

静压桩荷载传递与承载性状试验研究

依托某实际工程 ,在对桩-土体系荷载传递机理分析的基础上 ,研究了现场静力压桩试验和载荷试验过程中桩侧阻力的变化规律及其承载特性.结果表明 :在竖向压力作用下静压桩穿越不同的土层时 ,需同时克服土体对桩侧阻力和端阻力作用 ,不同阶段桩顶荷载作用时的端阻和侧阻的发挥性状不同 ;随着压桩荷载增加 ,桩身上部摩阻力先于下部发挥作用 ,较先进入极限状态 ,体现了其异步性 ,桩基设计时桩身中上部应适当加强 ;地基土自身的强度会随地基土水环境的变化而改变 ,对桩侧摩阻力和桩端阻力发挥影响显著 ;正常工作阶段 ,桩基大都处于弹性变形阶段 ,然而超出此范围后 ,桩基破坏大都表现为沉降或不均匀沉降.     

考虑承台刚度的复合桩基承载性状分析

以桩筏基础为对象,考虑承台刚度的影响,将桩、土及承台视为一个相互作用的复合桩基体系,通过Goodman接触单元模拟桩土界面接触摩擦作用和土体的非线性特性,采用三维有限元数值方法对桩筏基础进行系统地分析,研究桩筏基础的承载机理.首先验证了Goodman接触单元模拟在桩土接触中的可行性,然后研究了桩筏基础中桩项反力、桩身轴力及桩侧摩阻力的分布规律与特性,最后考虑了承台刚度对桩筏基础的影响,得出了一些有意义的结论,为复合桩基的理论分析及工程设计提供理论依据和借鉴.     

竖向荷载下群桩承载特性的弹塑性分析

 分别采用Lade Duncan模型和刚 塑性薄单元模型模拟土体的弹塑性和桩土界面的相对运动 ,对竖向受荷群桩进行了三维弹塑性有限元分析。研究表明：大、小桩距群桩的承载性状有 明 显差异,大桩距群桩侧摩阻力存在"沉降软化"现象,不同于小桩距群桩的"沉降硬化";增 大桩距有利于调动台底土参与工作,提高承台分担比;随荷载增大,各桩荷载趋于均匀分布。     

桩基础泵站结构非线性有限元分析研究

运用大型有限元分析软件ABAQUS,采用Mohr-Coulomb准则作为土体的屈服准则,在桩土间设置接触面模拟桩土间的相互作用,对沙河站工程的灌注桩进行了三维非线性有限元仿真模拟,分析了该工程在荷载作用下桩基的位移及应力,从而进一步了解了灌注桩的工作性态,为工程运行管理提供了一定的依据.     

沉桩挤土效应研究综述

预制桩是桩基础工程中较常采用的一种桩型，其沉桩过程会对桩周土体产生挤压，导致桩周土体的侧向变形和隆起。本文对压桩挤土效应方面的研究成果进行了综述，重点讨论了室内和现场试验、圆孔扩张理论、有限元计算的研究概况。     

振冲碎石桩成桩过程模拟和桩径预测研究

振冲碎石桩是应对软弱地层的复合地基处理手段,施工质量至关重要,碎石桩径是成桩过程控制的核心指标。在碎石桩和土体宏观和细观参数标定基础上,梳理振冲碎石桩成桩工艺,基于离散单元法开展了振冲碎石桩成孔清孔、填料、振冲挤密等主要成桩过程模拟,并进行桩径预测研究。结果表明：颗粒流离散元能够较好地模拟振冲过程中碎石和土体的相互流动,模型反映出了碎石向土体的过渡界面;留振过程中,碎石和加密段周围土体孔隙率逐渐减小,表明振冲碎石桩对桩周土体有明显的挤密作用;离散单元法能够模拟出碎石与土体的相互作用,绘制的桩径和桩形表现出波动性,与常规公式计算方法相比更接近工程实际。     

人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性研究

目前国内外对低应变完整性检测的局限性所做的研究主要集中于尺寸效应,而对于在自身成桩工艺及周边地层的综合影响下的人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性少有涉及。介绍了低应变反射波完整性检测原理,结合湖南某电厂工地进行了大量的现场检测,采集测试曲线进行分析,利用钻芯法对若干检测时程曲线异常的基桩进行验证,作出正确判断,并在人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性这个问题上进行了深入研究。最终得出相应结论桩周地层、桩端持力层的性质及桩长会影响桩端反射,护壁、桩周地层变化、阻抗变化界面处的二次反射都将对低应变检测产生干扰,桩土相互作用下可能会使低应变检测失效。     

人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性研究简

 目前国内外对低应变完整性检测的局限性所做的研究主要集中于尺寸效应,而对于在自身成桩工艺及周边地层的综合影响下的人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性少有涉及。介绍了低应变反射波完整性检测原理,结合湖南某电厂工地进行了大量的现场检测,采集测试曲线进行分析,利用钻芯法对若干检测时程曲线异常的基桩进行验证,作出正确判断,并在人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性这个问题上进行了深入研究。最终得出相应结论桩周地层、桩端持力层的性质及桩长会影响桩端反射,护壁、桩周地层变化、阻抗变化界面处的二次反射都将对低应变检测产生干扰,桩土相互作用下可能会使低应变检测失效。     

PCC桩复合地基离心模型制备及桩土接触模拟

针对现有刚性桩复合地基离心模型试验技术的诸多局限性,综合考虑模型在材料、几何及桩土接触上的相似,首次设计了PCC桩复合地基离心模型试验并探讨了模型制备方法。配合专用切削、取土及回填试验器材,可以整齐高效地实现削土刮平、引孔取土、压桩就位和桩内回填操作,将常重力场下模型制备引起的扰动最小化,优化PCC桩复合地基离心模型制作过程。设计并开展反映本次离心模型中桩土摩擦接触特性的直剪试验,结果表明,离心模型中的桩帽与路堤砂、粗糙化的模型桩与软土层及下卧层的接触面摩尔-库伦摩擦角取值均在合理范围内,能够较好地代表PCC桩的桩-土接触特性。     

饱和土中端承桩非完全黏结下的竖向振动特性

建立了考虑桩土非完全黏结条件下端承桩在饱和土中竖向振动的模型，将土视为线弹性饱和多孔介质，桩简化为一维弹性杆件。通过引入势函数，采用分离变量法对饱和两相介质动力固结方程解耦，求得桩受任意激振力作用下的桩土耦合系统解析解。计算结果表明，桩土非完全黏结条件下桩振动引起的饱和土中孔压分布略小于完全黏结条件下的，其影响幅度随激振频率的增加而增大，随渗透系数的减小而增加。桩顶的频率和时域响应研究结果表明，桩土接触面条件对桩顶动力响应有显著影响。经分析，增大击发能量使桩土出现非完全黏结状态可以加大有效测桩深度。