Experimental study on load bearing behavior of large scaled caps with pile groups

为了进一步研究桩基厚承台的受力性能和极限承载能力,共制作了4个缩尺比例为1:10的九桩承台模型试件并进行了竖向破坏性加载试验。对承台的破坏形式、荷载与位移关系、及承台内部应力进行了系统地分析。结果表明,4个承台的破坏形态均为冲切破坏,九桩承台内部力流符合空间桁架模型。此外,采用当前一些常用设计方法对承台的破坏荷载进行计算,并与试验值进行对比,结果表明空间桁架模型设计方法用于厚承台设计更为合理。     

钢纤维混凝土四桩厚承台开裂荷载计算

基于１５个四桩承台试验研究结果，分析了影响钢纤维混凝土承台开裂荷载的主要因素，建立了开裂荷载的计算模型。在此基础上提出了钢纤维混凝土四桩厚承台产生裂缝时荷载（开裂荷载）的推算式，为设计钢纤维混凝土四桩承台提供依据。     

桩墙厚承台的有限元分析

本文地桩墙厚承台进行了有限元分析,从承台内部混凝土的应力分布情况和钢筋的应力分布情况可得出桩墙厚承台的传力机理满足空间桁架（拉压杆）模型理论。     

考虑承台刚性的群桩沉降研究

本文以Ｍｉｎｄｌｉｎ解答和荷载传递法相结合的半解析法，并应用中厚板理论的广义有限单元，建立了群桩－承台体系共同作用的线性与非线性数值分析方法，该方法不仅考虑群桩的工作性状，同时可用于承台厚度变化对桩－土－承台体系工作性状的影响的分析，研究结果表明，本文建议的方法对土体线性及非线性情况下群桩沉降的性态预估令人满意。     

预沉降群桩基础试验研究

本文通过模型在对浅基础，单桩，低承台桩群基础，高承台群桩基础试验的基础上，重点对预沉群桩基础进行了试验，实测了桩身轴力和桩端阻力，根据实测结果分析了预沉降群桩基础桩－土承台共同作用的承载机理，对群桩基础的增强效应和削弱效应有了新的认识，提出了一些可供设计参考的建议。     

预应力混凝土管桩与承台连接节点抗震性能研究

基于预应力混凝土管桩与承台连接节点的低周往复荷载试验,并采用OpenSees对预应力混凝土管桩与承台连接节点进行了往复荷载作用下的受力性能分析。有限元建模时,考虑了端部锚固钢筋的滑移,计算得到的荷载-位移滞回曲线、弯矩-转角滞回曲线等与试验结果吻合较好。研究结果表明,PHC管桩与承台连接节点由于桩端预应力筋被拉断或桩与承台交接处锚固钢筋发生屈服而发生受弯破坏;锚固钢筋的弯折方式和填芯对节点桩端的承载力和滞回性能影响不大;桩端和承台之间的转动对节点受力性能影响较大。     

承台长短群桩基础结构分析

本文研究岩溶地区承台桩基础。复杂地形的桩长变化很大，承台起着调整和重新分配各桩受力。通过研究桩长差异很大的群桩的超静定问题，给出长短群桩分析方法和计算公式，提出了等效刚度的表达式。桩的长度不同会带来附加变形和应力。结合银都大厦工程，与三维有限元分析比较，吻合很好。     

液化侧向扩展场地刚性排水管桩群桩振动台试验研究EI北大核心CSCD

地震作用下土体发生液化侧向扩展对建筑物极具破坏性,特别是对建筑物的桩基、高架桥梁等,消除和减小土体液化扩展引起的对结构安全的危害具有极大的意义。刚性排水管桩由圆形空心刚性桩与排水体结合而成,其在具有排水功能的同时,又具有较大的承载力,但是目前针对刚性排水管桩群桩抗液化性能的研究仍十分有限。基于振动台试验,开展了桩顶承台竖向荷载作用下刚性排水管桩群桩与普通桩群桩处理液化侧向扩展场地的振动响应对比研究,分析了地基土的超孔压比、加速度、平均沉降、承台位移、挡板位移以及桩身弯矩等。研究结果表明:刚性排水管桩地基与普通桩地基相比,超孔压、桩身弯矩、地基沉降、承台位移、岸壁位移明显减小,而加速度增大,充分表明刚性排水管桩的抗液化效果显著。     

改进的PHC管桩与承台连接处桩端受力性能研究

进行了配置非预应力筋、桩身混凝土中掺入钢纤维以及桩端缠CFRP三种改进的PHC管桩与承台连接处桩端的往复荷载试验,研究了构件的滞回性能、耗能性能和刚度退化等。试验结果表明,桩身混凝土掺入钢纤维之后,管桩的耗能性能有所改善,三种改进方式对管桩的刚度都有一定的提高,其中配置非预应力筋的效果最为显著。采用有限元分析软件ABAQUS对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好;在此基础上,对试件各进行了全过程受力分析,结果表明,管桩改进之后,预应力筋的应力有所减小。     

钢纤维混凝土厚承台承载力影响因素分析

在完成30个缩尺模型为1∶5的二桩混凝土和钢纤维混凝土承台试件的试验研究中，通过改变混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋量及配筋方式，观察和记录了不同条件下桩承台裂缝的开展与分布，承台底部中点挠度、侧边混凝土应变和底部受拉钢筋应变，并系统地分析了影响钢纤维混凝土二桩厚承台极限承载力的主要因素。分析结果为进一步研究钢纤维混凝土二桩承台的抗冲切、抗剪及配筋计算提供了试验基础，并为《钢纤维混凝土结构技术规程》的修订提供了背景材料。     

饱和砂土中直群桩及土体地震动力响应特征研究

为了更好地研究地震作用下饱和砂土中群桩及土体动力响应特征,设计了饱和砂土液化场地2×2直群桩动力响应离心机振动台试验,获得承台、土体加速度以及孔压动力时程曲线。为了更深入地分析群桩及土体地震动力响应特征并满足对比研究的需要,在试验基础上,基于ABAQUS有限元软件平台,通过引入砂土液化大变形本构模型,采用有限元网格自适应调整技术克服大变形畸变问题,建立液化场地群桩基础静动耦合非线性相互作用的二维有限元模型进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比验证。结果表明:在峰值加速度0.3g El-Centro地震波工况下离心机振动台试验饱和砂土地基液化速度非常快,直群桩基础承台加速度相比较输入波明显缩小,0.3g大震作用下地基浅层加速度显著衰减,地基液化区域由浅入深逐渐发育;饱和砂土地基超静孔隙水压力发展影响土体和桩基承台加速度响应,土体液化直接导致加速度数值减小;数值模拟加速度结果与试验的加速度动力响应特性略有区别,数值模拟加速度地基浅层出现先放大后缩小的规律,深层土与输入波形基本一致;数值模拟超静孔隙水压力与超静孔压比与试验基本一致,而模拟得到的承台位移结果相较于试验偏于保守。     

碎石桩地基受力分析

通过动、静力触探了解碎石桩地基桩土强度分布特点；为了了解地基上部载荷作用下桩土受力机理，在碎石桩中埋置应力盒，用载荷试验来模拟上部荷载，从而对其受力进行试验分析。     

防洪堤抗滑结构有限元非线性应力分析

本文用《桩基技术规范》ＪＧＦ９４－９４方法及非线性有限元方法对防洪堤抗滑桩进行内力分析应力分析，两种方法计算结果相差甚大。前者主要在于除计算假定存在问题外还未考虑群桩及桩台的影响，计算结果偏大甚多。有限元计算结果表明，内排桩应力比外排桩大得多。主要荷载由内排桩承担。     

DX桩单桩沉降的理论计算研究

DX桩由于承力盘的存在,改变了桩的荷载传递机理,在提高承载力的同时,沉降变形也显著减小。在桩的现场试验基础上,分析了DX桩与等截面桩的桩顶荷载的分配特性,进而依据Mindlin解和Geddes解求解桩端土的附加应力,编制了相应的程序,计算结果表明在同样的荷载条件下,DX桩的沉降是等截面桩的0.55~0.80倍,并对承力盘的变化引起的DX桩的沉降变化进行了分析。     

软土地层中竖向分级堆载对桩基影响

软土层铁路桥梁桩顶有竖向荷载作用时容易产生竖向沉降与横向侧移,最终可能影响行车安全。因此,研究竖向受荷桩基力学性状对滨海桩基工程具有重大意义。设计竖向堆载的钢套箱模型及加载方案,在可门港填海工程地区进行大尺寸、大比例的桥桩现场竖向堆载试验。结果表明,承台在上部荷载的作用下,桩身的轴力随着上部荷载的增加,呈现出逐渐增长的趋势,四桩承台中的两个桩桩身靠近桩顶的位置由于承台的"套箍"作用,迎土侧受压,使得其产生负弯矩。可为可门港地区填海造陆工程设计和施工提供一定参考。     

列车荷载作用下X形桩-网复合地基动力响应研究EI北大核心CSCD

基于大比例X形桩‑网复合地基模型,开展了高速铁路列车荷载下桩‑网复合地基的动力特性试验研究,分析了不同车速情况下地基土的振动速度、动应力和动位移的分布特性,探讨了循环荷载下轨道路堤地基系统的振动响应和路堤内部动应力的分布特征和衰减规律。采用PLAXIS 3D建立数值分析模型,研究了不同列车轴重及振动频率对路堤振动速度响应的影响,对比了无筋路堤与双层土工格栅加筋路堤在动荷载作用下桩顶与桩间土竖向应力的分布规律。结果表明:轨道板表面处竖向位移随时间呈“M”形周期性变化;竖向速度响应在路堤表层处最大,沿地基横向及深度方向逐渐衰减,在路堤中衰减了近90%。随着加载频率及加载幅值的增大,土体振动速度逐渐增大。动荷载对无筋路堤影响显著,土拱效应明显减弱,桩土应力比值随加载频率的提高逐渐减小。土工格栅加筋路堤张力膜效应能够减小动荷载对复合地基的影响。     

单排桩隔振效果试验研究

为了研究单排桩的桩长、桩径、桩间距以及振源距离等因素在连续型荷载作用下的隔振效果与非单调性，通过室外试验，以连续型荷载作为振源，以地表振幅降低比作为评价指标，对以上影响单排桩隔振效果的因素进行分析。结果表明：增加桩长可以提升隔振效果，当桩长增加1.67 倍时，有效隔振区域增大2.29 倍。增大桩径可以增加有效隔振区域，桩径增大3 倍，有效隔振区域增加2.32 倍。增大桩间距会降低隔振效果，当桩间距增大3 倍时，桩后区域振幅降低比也随之增大，有效隔振区域的距离变远，并且有效隔振区域变小5.42 倍。振源距离的增加也不利于单排桩在连续型荷载作用下的隔振。随着振源距离的增加，振幅降低比Ar 值的变化存在着明显的非单调性，当振源距离与10 cm桩径一半的比值为1～7 时，Ar 达到最大值。当振源距离与10 cm桩径一半的比值为15.6～24.0 时，Ar 达到最小值，在波谷区范围内存在有效隔振区域。     

水平振动荷载作用下桩基动力特性

根据波动力学的基本方程和无限平面内圆孔辐射应力混合边值问题的计算理论,利用傅里叶展开法,求解出在水平简谐荷载作用下,考虑桩与周围土体部分脱开的物理现象时桩周土的动刚度和动阻尼。之后将其应用到Novak的无限薄层理论中,得到了在水平简谐荷载作用下单桩的动刚度、动阻尼以及桩的水平振动幅值随频率的变化曲线。分析可知,在水平振动荷载作用下,桩的水平动刚度较小,水平位移起主导作用;考虑了桩与周围土体局部分离的物理现象后,计算出的桩顶水平振动幅值和频率比较稳定,其结果更接近于试验值;计算时,土体的剪切模量采用由静态试验法测得的桩顶土剪切模量,计算结果与试验值更接近。     

素砼桩复合地基坚向荷载下受力特性的试验研究

本文结合素砼桩复合地基现场载荷试验,测定桩顶反力、桩间土反力,研究桩、土受力特性。分析了复合地基桩土应力比,桩、土荷载分担比,桩 体应力集中系数及桩间土应力减小系数的变化规律。     

近海风力发电机基础桩群潮汐水动力脉动特性试验研究

近海风电机组基础较多采用圆柱高桩混凝土承台结构,潮汐水动力作用可能激励风机-塔架-基础桩高耸结构的振动而影响安全,该文通过水力学模型试验研究8圆柱基础桩群潮汐水动力脉动特性。结果表明:脉动压力可视作平稳的随机过程,时域幅值特征表现出与单圆柱差异较大的特点,频域能量特征揭示了水流的脉动主频和旋涡脱落频率。