斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明：在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。     

深厚卵石地层桩底注浆灌注桩承载特性分析

为探讨桩端卵石地层灌注桩注浆后承载力及承载特性,利用理论分析加数值模拟的方法对其承载特性进行分析,根据注浆量并结合球形扩张理论,给出注浆浆球半径的计算公式。结果表明：卵石地层桩端后注浆能有效提高灌注桩的承载力,桩端后注浆桩的承载力是未注浆桩承载力的4倍以上;桩底注浆对桩侧承载力的提高集中体现在桩端附近的3倍桩径范围内,当桩底强度达到桩侧强度40倍之后,其对总承载力的提高不再明显,桩底强度达到5倍桩侧强度时对桩侧承载力的提高不再明显,当桩底强度太弱时反而会限制桩侧摩阻力的发挥;桩侧承载力随着荷载及桩土相对位移的增大先增大后趋于稳定值。     

群桩基础竖向承载变形三维弹塑性数值模拟分析

利用三维弹塑性有限元,桩土界面间水平向位移相容、竖向设置具有双曲线型本构关系的非线性弹簧,对某桥矩形承台18根群桩基础竖向承载变形特性进行数值模拟分析,较好地模拟了大型群桩基础桩土间相互作用.通过分析承台荷载与承台沉降、桩顶轴力分布、桩顶轴力与承台荷载、桩顶轴力与桩顶沉降、桩身轴力分布及群桩基础沉降变形特性等,来研究承台群桩基础与土体共同作用的受力机理与变形机制,同时还分析了确定群桩基础的群桩效应.     

刚性桩复合地基承载特性的试验研究

通过现场试验，测出了CFG桩不同深度处的桩身轴力和侧摩阻力，并得到了桩土应力比。分析了CFG桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程。研究了加载过程中桩侧摩阻力和端阻力荷载分担以及荷载分担比随外荷载的变化规律。最后介绍了CFG桩复合地基中负摩擦阻力的作用，得出了CFG桩由于褥垫层的设置，在加载初期，桩身存在负摩擦力，同时协调了桩土变形，使得桩土共同承担荷载，充分发挥土体的承载能力。     

条基宽度对条基-疏桩承载性能影响的数值模拟

条基—疏桩是一种新兴的基础形式 ,其推广应用也取得了一定的经济效益和社会效益。工程设计中需要确定合理的条基宽度 ,本文通过ANSYS数值模拟的方法 ,计算了薄软土层条件下条基宽度在 0 .5 - 3.0m范围内变化对条基—疏桩承载性能的影响 ,为条基宽度的设计优化提供了参考     

软岩大巷混凝土结构三维开裂破坏过程非线性数值模拟研究

以窑街三矿１５００混凝土结构副大巷多层急倾斜煤岩层中复杂结构为研究对象,应用三维有限元模型,结合现场矿压观测结果和相似材料模拟试验结果,对该巷道内部应力破坏敏感部位的内力和变形机理进行了系统的研究,得到了非常直观的可视化计算结果,这对现场支护设计、维护加固和提高岩层的“凝聚力”具有重要的意义。     

钢纤维混凝土的数值模拟技术研究

在对钢纤维混凝土非线性材料模式研究的基础上，采用增量法，结合试验数据和有关理论，建立钢纤维混凝土的数值本构关系．在钢纤维混凝土单元开裂处理中，引入应力释放因子和剪力传递因子．以钢纤维混凝土二桩承台为算例．借助ANSYS分析了在荷载作用下的裂缝开展，分析结果和试验结果比较．符合较好。     

复合材料桩的承载特性研究

探讨了复合材料桩的成桩机理和施工方法．在工程试桩的基础上，建立复合材料桩承载性能的数学分析模型．利用实测试桩资料，通过数值分析，研究该类桩的承载机理和特性．在弹性条件下对混凝土芯复合材料桩进行受压性能分析，并在相同位移条件下将其与相同务件的水泥土搅拌桩进行对比．计算结果显示：复合材料桩的承载性能优良，对土体横向、纵向影响范围大，受力分布均匀，并具有刚性桩的受力特征．研究表明：复合材料桩承载力高、沉降量小、施工方便、造价低廉，在地基工程中具有广泛的应用价值．     

复合土钉墙工作特性的细观数值模拟研究

为了明确复合土钉墙的工作特性及其支护变形机理,应用离散元PFC2D软件,根据搅拌桩、土钉及面层的物理力学特性,建立了颗粒流数值模型,分析基坑开挖过程中复合土钉墙支护时的细观工作机理,并与单一搅拌桩支护和单一土钉墙支护形式的细观工作特性进行了比较.研究发现:复合土钉墙支护的位移场和坑外地表沉降特性与单一土钉墙支护、单一搅...     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

非均匀地基中倾斜群桩竖向承载特性及群桩效应研究

近年来,倾斜群桩被广泛应用于码头建设、桥梁基础等工程中抵抗横向荷载。随着研究的深入,其竖向承载特性也正引起学术界关注,如何评价倾斜群桩的竖向承载特性及群桩效应一直是工程中的难题。为此,结合厦门-深圳客运专线韩江特大桥桩基选型项目,就倾角为0°～12°周边倾斜的群桩基础分别建立五种桩间距分析模型,对其承载特性及群桩效应进行模拟试验和有限元分析。结果表明：就不同桩距群桩基础竖向承载特性而言,群桩的最合理倾角为8°左右;竖直桩基的荷载-沉降曲线呈“缓变型”,倾斜桩基呈“陡降型”;沉降量在桩间距达到4 d时骤然减小,且竖直桩基骤减值大于倾斜桩基;倾斜桩基地基土变形场的影响范围大于竖直桩基,随着荷载及桩间距的增大,桩间土竖向变形显著减小,桩间土夹持作用减弱,桩侧上部侧摩阻力在应力作用下逐渐增大;竖直群桩轴力为角桩＞边桩＞中桩,倾斜群桩轴力为中桩＞角桩＞边桩,轴力变化速率随桩间距的增大而增大;各基桩桩顶荷载分担随着群桩倾角及桩间距的增加趋于均匀;倾斜、竖直群桩群桩效应系数在桩间距为4 d之前增长较快,在4 d之后增长变缓慢。竖直桩基桩间距在5 d时群桩效应系数达到稳定,倾斜桩基在6 d时达到稳定,不同桩间距下均是8°倾斜桩基群桩效应系数最大。     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

岩质边坡上基桩数值模拟与正交试验设计

目的研究岩质边坡上基桩的受力及变形特性,考虑多种因素的复合作用下基桩的受力及变形的影响.方法结合正交试验设计原理对岩质边坡上桥梁基桩进行设计,并采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,以分析这些因素变化对基桩的变形及受力的影响规律.结果运用正交设计及有限元法得到的结果与一般工程经验相符,具有一定的可靠性.其中各个因素对水平位移的贡献主次顺序为：内摩擦角〉竖向荷载〉均布荷载〉水平荷载〉边坡坡度〉黏聚力〉桩径,而对最大弯矩值的贡献主次关系为：内摩擦角〉桩径〉黏聚力〉边坡坡度〉水平荷载〉均布荷载〉竖向荷载.结论桩周岩体的强度对基桩的位移和内力影响最大,在施工中应尽量保护桩周岩体的完整性和强度.此外,岩质边坡上基桩表现出被动桩的特性,坡顶分布荷载对基桩位移影响也较大,在施工过程中也应尽量避免在坡顶产生较大堆载.     

复合桩基承台效应试验研究

通过竖向荷载作用下,单桩、承台及低承台复合桩基的模型压载试验,证明低承台复合桩基中承台的作用,可使桩基承载力提高,大有节约资金之潜力。     

用类比模拟法研究小应变法动测桩极限承载力的问题

讨论了小应变法动测桩承载力的基本问题,阐述了类比模拟理论及工程试验中的类比模拟手法与特点,探讨了类比模拟法应用于研究小应变法动测桩极限承载力的可行性,类比模拟,作为一种思维方法,可起着一种解放人们被束缚着的思想观念的作用;作为一种技术手段,它可以使人们借鉴与积累经验,实例分析的结果表明,动测刚度可直接用以推测桩的极限承载力。     

单桩复合地基桩身附加应力分布的三维数值模拟

通过编制能正确反映复合地基各种相互作用的三维非线性有限元 -无界元耦合程序 ,采用线弹性模型和Duncan -Chang非线性本构模型 ,分析了褥垫层在复合地基中的作用 ,并讨论了有褥垫层时桩体刚度、桩长的变化对复合地基桩身应力分布的影响 ;在此基础上 ,给出了桩体刚度对承台下桩土应力扩散规律的影响 .所得结果对工程实际践指导意义     

增加桩基承载力的理论研究

根据中华人民共和国国家标准GB50007-2002建筑地基基础设计规范中给出的计算单桩竖向承载力特征值的计算公式,并结合工程实践,建立相应的优化模型,同时,用多目标遗传算法进行求解,在理论上论述了增大桩基承载力的方法．该方法对实践工作很有指导意义,若能在实践中找出实施方法,将会产生很大的经济效益．     

吹填场地中单桩承载性状数值模拟分析

结合实际工程,采用ABAQUS数值计算软件,对天津滨海吹填场地中不同初始固结度下的单桩承载性状进行了有限元模拟,并对不同桩顶荷载作用下的桩侧摩阻力进行了对比,得出沉降量和桩侧摩阻力与不同初始固结度之间的对应关系,同时还分析了初始固结度不变时单桩的承载性状.分析结果为进一步研究天津滨海吹填土中桩的承载与变形形状提供了一定的理论参考.     

塑性支承桩新概念用于工程实践——复合桩基理论的进一步验证

在复合桩基理论基础上,进一步提出了塑性支承桩的概念,并进行了大量而细致的现场测试研究,证实了复合桩基理论和塑性支承桩概念的正确性和经济性,同时也显示了在基础结构优化设计和房屋增层改造中的广泛应用前景。