单桩非线性分析的半解析半数值的方法

在分析了桩侧摩阻力和桩周土剪切位移相互关系的基础上，提出了一种单桩非线性分析的半解析半分析方法，该方法可以分析位于多层介质中单桩的非线性位移。在该方法中，采用了两种模型，第一种为Randolph提出的解析式，该方法可计算在剪切应力作用下土的位移和桩周土的剪切应力，另一个模型为双曲线模型，该曲线可用来描述桩侧摩阻力与桩周土的局部剪切位移的非线性关系。该计算方法所得到的计算结果与现场试验结果以及有限元计算结果非常吻合。     

基于桩侧广义剪切模型的大直径超长灌注桩承载变形计算方法

大直径超长灌注桩桩身变形较大,桩侧与土体易出现明显的界面滑移,传统剪切位移法难以适合其承载变形计算。基于大直径超长灌注桩桩–土剪切作用性状及桩侧摩阻力发挥特点,采用剪切位移和剪切滑移两阶段法描述其桩侧摩阻力发挥过程,形成桩侧广义剪切模型;在此基础上,采用传递矩阵增量方式建立大直径超长灌注桩承载变形计算方法,并给出计算参数的取值。该方法考虑了桩侧摩阻力发挥的非线性、桩端承载的非线性及桩身材料的非线性,并考虑了桩–土滑移后桩侧摩阻力软化特性及桩端后注浆对桩端承载性状的影响。工程实例计算结果与现场试桩实测值较为吻合,表明基于桩侧广义剪切模型建立的大直径超长灌注桩承载变形计算方法具有合理性与可行性。     

单桩非线性分析的半解析半数值方法(英文)

桩的荷载沉降特性研究已受到工程界的普遍重视 ,研究认为桩土接触面处的非线性位移特性在荷载传递机理方面起着非常重要的作用 ,桩土接触面处的非线性位移特性可由沿桩身的摩阻力的发挥程度来反映 ,然而目前单桩的研究工作大部分是有关单桩的线弹性特性 ,进而得到单桩的荷载位移之间关系的数值解及计算表格。本文提出一个分析桩基沉降的计算模型 ,在该计算模型中 ,用荷载位移传递函数来描述桩身摩阻力和桩身位移的非线性关系 ,并用桩端位移法计算桩的荷载沉降。基于所提出的荷载位移传递函数 ,研究了多层土中单桩的荷载位移特性。     

群桩与土和承台非线性共同作用分析的半解析半数值方法

本文在将剪切位移法推广到塑性阶段从而得到桩周土非线性位移场解析表达式的基础上，与层状介质的有限层法和结构的有限元法联合运用，给出群桩与土和承台非线性共同作用分析的半解析半数值方法。算例与实例分析表明该方法简便有效，显示了广泛的应用前景。     

基于能量法的多层软土地基中单桩负摩阻力计算

软土地基中,桩周土与基桩的能量传递模式决定了基桩负摩阻力的产生过程.首先,应用剪切位移法将桩周土位移分解成弹性位移与塑性位移;然后根据不同桩周土的位移模式确定桩周土与基桩的能量传递模式;进而推导出多层软土地基中桩周土与基桩的能量平衡方程;从而计算出不同深度基桩的位移与负摩阻力值.最后,通过对工程实例的计算表明:文中方法所得结果与实测数据基本相符,可为相关工程的设计提供辅助资料.     

黏性土中大直径超长钻孔灌注桩承载性状及单桩沉降分析

基于太湖湖沼相沉积土地区某在建轨道交通工程的4根试桩现场静荷载和桩身应力测试试验,研究该地区大直径超长钻孔灌注桩竖向荷载下的侧、端阻力发挥特点,并利用一维杆系结构有限单元法与剪切位移法相耦合的混合法分析大直径超长钻孔灌注单桩沉降。研究结果表明：大直径超长钻孔灌注桩单桩受竖向荷载时,侧、端摩阻力发挥呈现从上到下逐步发挥的特点,且侧、端阻力非同步发挥,相互影响;侧摩阻力发挥极限值所需桩土相对位移为4～7 mm;应用可考虑桩周介质的非均质性、边界上剪切滑移非线性等复杂性质的有限元法和剪切位移法相耦合的混合法,可成功预测分析单桩沉降。     

多层土中的单桩沉降

将剪切位移法推广用于计算多层土中的单桩沉降,推导出相应的理论计算公式。利用该公式可方便地计算多层土中的单桩沉降以及桩身轴力、位移和桩侧摩阻力。     

广义剪切位移法分析桩－土－承台非线性共同作用原理

本文将剪切位移法推广到分析在承台基底压力作用下桩周土的非线性变形原理，分别用桩侧土剪应力与剪应变关系的双曲线式和分段线性式导出其显式解；以解析公式的形式给出全量式与增量式的拟塑性剪切变形系数和受承台、邻桩及桩端阻力影响的拟弹塑性柔度矩阵，建立起分析桩－土－承台非线性共同作用的数值方法的基础。实例计算结果表明了该方法的合理性和有效性。     

广义剪切位移法分析桩－土－承台非线性共同作用原理

本文将剪切位移法推广到分析在承台基底压力作用下桩周土的非线性变形原理，分别用桩侧土剪应力与剪应变关系的双曲线式和分段线性式导出其显式解；以解析公式的形式给出全量式与增量式的拟塑性剪切变形系数和受承台、邻桩及桩端阻力影响的拟弹塑性柔度矩阵，建立起分析桩－土－承台非线性共同作用的数值方法的基础。实例计算结果表明了该方法的合理性和有效性。     

考虑桩土共同工作的单桩承载力计算

基于桩土界面双曲线模型，由Randolph＆wmth模型和Boussinesq课题解计算了桩周土体的位移，建立了单桩桩侧摩阻力和桩土相对位移的函数方程组，计算单桩承载力，得出计算结果同试测结果相吻合，证明了该计算方法的正确性和实用性。     

考虑桩-土非线性共同作用的横向受荷桩分析模型

基于桩周土 (砂土及粘土 )的常规三轴压缩试验 ,提出了一种有效计算水平横向受荷桩荷载与变形非线性关系的应力 -应变锥楔模型 (SSCW)法。该法从桩 -土系统共同作用机理出发 ,充分考虑了桩 -土间相互作用属性的变化对p -y曲线分析结果的影响。计算表明 ,通过SSCW法得到的桩土反应数值与实测值有良好的一致性     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答

 采用球形孔和圆柱孔扩张(收缩)理论研究桩基与隧道的相互作用。首先,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用圆柱形孔收缩模型模拟隧道开挖过程,得到Pasternak地基上隧道开挖引起的邻近单桩弹塑性水平位移。其次,提出隧道开挖对邻近桩基承载能力弹塑性影响的计算方法。桩基总承载能力由桩端极限承载能力和桩身极限侧阻摩擦力两部分组成。其中,采用无限介质中球形孔扩张模型计算桩端小孔极限压力,并得到桩端极限承载能力;采用修正的?法计算临界状态下桩身等效平均剪应力分布,进而得到桩身极限侧阻摩擦力,该方法考虑隧道开挖对桩身剪应力的削减作用。在此基础上,计算隧道开挖过程对周围土体弹塑性应力的影响;分析隧道和桩基相对位置对桩基承载能力的影响;定义桩基总承载力降低到85%时桩基发生破坏,研究桩端与隧道中心相对间距与桩基破坏时隧道体积损失临界值的关系,并考察土体黏聚力、内摩擦角、密实度、土体模量以及桩径等参数的影响。结果表明,柱孔收缩弹塑性模型可以较好地模拟隧道开挖对邻近桩基弹塑性水平位移的影响;隧道开挖后在一定范围内形成一个塑性区,在该区域内土体有效应力影响因子Rp值小于1,表明对桩基承载能力有削减作用,当桩身全部处于塑性区以外时,其承载能力不受隧道开挖的影响;隧道和桩基相对位置对桩基承载能力有较大影响,当桩端与隧道中心的间距一定时,随着隧道埋深的增加,桩端极限承载力影响因子Rqb逐渐趋于1,说明增加隧道埋深对桩基承载力更加有利;桩基破坏时隧道体积损失临界值与桩端–隧道中心间距平方呈线性关系,桩基承载能力对土体模量比较敏感。     

散体材料变截面桩复合地基极限承载力计算

以剪切鼓胀破坏理论为基础 ,同时考虑桩土接触面上的摩擦 ,利用土压力理论探讨了散体材料变截面桩及其复合地基极限承载力的计算方法。通过算例讨论了桩型及桩土接触面上的摩擦角对散体材料桩及其复合地基极限承载力的影响。分析表明 :改变桩型能提高散体材料桩复合地基的承载力 ,并能有效地降低桩土应力比     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

Analytical model for evaluating XCC pile shaft capacity in soft soil by incorporating penetration effects

The derivation of a new analytical model for predicting the soil displacement of X-section cast-in-place concrete (XCC) piles installed vertically into soft clay as well as for predicting limit shaft resistance during loading phases is presented in this paper. The analytical model is formulated by assuming that the XCC pile penetration process is an X-shaped cylindrical cavity expansion process. Based on the theoretical framework of the Strain Path Method (SPM), the strain, displacement and stress induced by X-shaped cavity expansion can be obtained. The proposed analytical model is validated by comparing the degenerate solution of this study with that of conventional circular (cylindrical) cavity expansion theory. Analytical model-based design methods are then proposed for evaluating soil displacement and XCC pile shaft capacity. Theoretical predictions are compared with field test measurements to verify the suitability of the proposed design method. The proposed new analytical model reveals the fundamental penetration mechanics of XCC piles and gives improved design methods for determining XCC pile shaft capacities.     

考虑桩身非线性压缩的单桩沉降解析算法

桩顶沉降是桩基的主要控制参数。均质土和成层土中单桩桩顶沉降由桩端力引起的沉降、桩侧阻力引起的沉降和桩身压缩引起的沉降三部分组成。针对摩擦桩桩身压缩引起沉降的现有算法没有考虑到其非线性压缩,基于剪切位移法,考虑桩身非线性压缩,从理论上推导它的计算方法,进而得到单桩的沉降。经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明了该方法具有较高的精度和可靠性,同时表明,桩身压缩引起的沉降占总沉降较大时,应考虑桩身的非线性压缩。最后对影响单桩沉降的因素进行分析,结果表明桩侧土破坏比、抗剪强度是影响单桩沉降的主要因素。     

按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数 ,按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩的有效桩长。分析了桩的刚度系数、桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比值、桩侧极限位移、桩径及土的泊松比等因素对水泥搅拌桩有效桩长的影响。结果表明 ,除土的泊松比对水泥搅拌桩有效桩长的影响不明显外 ,其余因素均有一定或较大的影响 ,并与弹性理论法分析结论一致。在桩的刚度系数较大且整根桩都搅拌得较均匀而使得整根桩的强度较高的情况下 ,水泥搅拌桩有效桩长能超过 2 0m。