Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降

对考虑桩径因素的Mindlin解群桩应力场剖析表明:端阻应力在桩端下2d范围呈现明显的应力集中现象,在竖向和水平向衰减迅速;侧阻应力在桩端平面分布明显不均,至桩端下1d平面趋于均匀,沿深度和水平向衰减较慢。按半无限体表面荷载下的Boussinesq解计算的群桩应力显著偏大,致使按实体深基法计算的桩基沉降需乘以0.25~0.5经验系数折减。桩基沉降计算采用Mindlin解计算附加应力的合理性是明显的,但按习用的自由荷载下应力叠加法计算将导致中点沉降偏大、边角点偏小。基于群桩Mindlin解附加应力场和群桩基础变形特征,考虑承台和上部结构刚度对沉降变形的均化效应,提出Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降。该方法具有如下特点:一是可反映桩端应力集中贯入变形;二是可近似反映承台和上部结构刚度的影响;三是可查表或采用程序进行计算,操作简便;四是计算值与实测值、规范统计值接近,初步预计无需修正。     

上部结构刚度对桩基承台加防水板的影响

基于弹性理论和变形协调关系推导了桩基承台加防水板时的桩土应力估算公式,采用ABAQUS建立了上部结构-桩基承台加防水板-地基共同作用模型和仅考虑桩基承台加防水板-地基共同作用模型,对比分析了上部结构刚度对地基反力、桩顶反力、基础底板内力与变形的影响,计算了不同位置处桩顶实际反力与设计反力的比值。利用"生死单元"技术模拟施工过程,研究了荷载分配比、单位荷载差异沉降、底板弯矩等随施工层数的变化规律。结果表明:荷载分配与桩-土刚度比、持力层硬度、柱距、防水板厚度等因素有关;防水板底土能承担20%左右的上部结构荷载,考虑上部结构刚度后板底反力分布更加均匀,防水板的"架越作用"不明显,角桩和边桩增荷而中部桩卸荷,基础底板差异沉降显著减小,承台最大弯矩截面由墙边处变为跨中处;逐层施工中桩分担的荷载逐渐增加,而防水板底土和承台底土分担的荷载逐渐减小,并且这种增加或减小的趋势逐渐减缓;上部结构刚度约束基础差异沉降的能力是有限的,考虑逐层施工后承台最大弯矩增加,防水板柱下板带最大弯矩减小,跨中板带弯矩始终很小且几乎无变化。     

基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法研究

沉降计算是高承台桩基设计中的难点所在。为探讨高承台群桩基的沉降性状与计算方法,首先,基于Cooke法导得桩基侧摩阻力在其周围土体中产生的位移场分布,并考虑邻近桩基的存在所引起的位移折减效应,经迭加后获得桩侧单位厚度土的等效刚度系数;然后,通过对Boussinesq解进行桩的入土深度修正,导得桩端土的等效刚度系数。在此基础上,提出一种新的基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法,并利用该方法对一模型桩试验结果进行了分析比较。结果表明,按该文方法获得的沉降预测值与实测值吻合较好。     

高层建筑结构-桩-土共同工作空间分析

本文研究了目前尚不成熟的高层建筑结构-桩-土共同工作的空间问题。从计算应力系数着手,考虑桩-土之间的相互作用,计算土变形;运用导得的计算地基应力系数的解析式,极大地提高了计算速度和精度。推导了体系共同工作方程,并研制了通用程序,使较大型的高层建筑结构-桩-土共同工作空间分析成为现实。本文还分析了上部结构逐层施工、承台刚度变化、土层变化、桩距变化等情况对沉降、承台内力、桩顶反力、上部结构内力的影响,并获得了该体系规律性的结论。     

承台效应对大直径扩底桩沉降变形的影响分析

根据大直径扩底桩桩顶处的静力平衡条件和变形协调条件,建立了考虑承台效应时计算大直径扩底桩沉降变形的公式。对某教学楼基础工程的29根桩是否考虑承台效应分别进行了沉降变形计算,并将计算结果进行对比分析,结果表明,若桩基承台底面与地基土紧密接触,承台效应对大直径扩底桩沉降变形的影响不容忽略;地基土的压缩模量越大,承台效应越显著。     

基于Burgers模型的软土桩基长期沉降计算方法

软土桩基础的沉降可能会持续几十年,其长期沉降计算一直困扰着广大岩土工程技术人员。笔者基于Burgers模型,建立了桩身和桩端的黏-弹性荷载传递模型,并以此为基础,考虑群桩效应,建立了桩-土-承台变形耦合的软土桩基长期沉降计算模型,并编制了计算程序CLPS。该计算方法能够计算多层软土桩基的长期沉降,而且适用于刚性承台和柔性承台桩基的长期沉降。使用该方法对2处软土桩基进行了长期沉降计算。结果表明该方法计算结果与实测值较为接近,两者最大相差不超过18.8%,最小仅为4.6%;与三维有限元计算结果非常接近,两者最大相差不超过6.7%,且该方法计算效率远高于有限元分析方法。     

考虑共同作用时上部结构刚度对基础沉降与内力的影响

利用大型通用有限元软件ANSYS14.0建立了框架结构–桩筏基础–地基共同作用的整体有限元分析模型。通过改变上部结构的刚度来研究考虑共同作用后筏板的沉降和筏板内力的变化规律。计算结果表明,随着上部结构刚度的增加,上部结构刚度对建筑物基础沉降的影响越来越小。上部结构刚度较小时,筏形基础主要以整体弯曲变形为主,上部结构刚度较大时,筏板中的应力呈增长趋势。随着上部结构刚度的增加,筏板弯曲变形的增长幅度减弱。     

Mindlin解均化应力法计算桩基沉降及工程应用

基于群桩Mindlin应力解附加应力场和群桩基础变形分布特征,考虑承台和上部结构刚度对沉降变形的均化效应,总结了Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降的具体步骤细则。针对计算中具体问题,诸如压缩层计算厚度、上部结构刚度贡献、变刚度调平设计中桩类型的多样性,结合特定侧阻分布概化模式不同长径比、不同桩距条件给出基桩均化附加应力计算简易方法。应用所提供的均化附加应力计算方法计算群桩沉降,通过工程实例验证,与Boussinesq实体深基础计算法和等效作用计算法比较,其沉降计算值与实测竣工沉降值较为接近。     

基于桩侧阻概化模式的基桩均化附加应力系数研究

基于群桩Mindlin应力解附加应力场和群桩基础变形分布特征,考虑承台和上部结构刚度对沉降变形的均化效应,在现有Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降基础上,提出任意布桩模式下基桩均化附加应力系数数值计算方法。针对特定侧阻分布概化模式给出不同长径比、不同桩距条件下的基桩均化附加应力系数表格,为手算群桩基础沉降所需的均化附加应力计算提供有效的简易方法。提供的均化附加应力计算方法计算群桩沉降通过工程实例验证,与Boussinesq实体深基础计算法和等效作用计算法比较,其沉降计算值与实测竣工沉降值较为接近。     

一种考虑共同工作的桩基沉降计算方法研究

在现行计算桩基沉降的方法中,没有充分考虑到上部结构与基础之间的相互作用,实际上考虑共同作用后,桩基沉降曲线要平缓得多。由于现行考虑共同工作计算桩基沉降的成熟软件非常缺乏,因此在SAP2000软件基础上,利用visual basic平台开发的可视化程序,联合进行了桩基沉降的计算。在SAP2000软件的模型中,将桩理想化为弹簧支撑,通过自编程序多次迭代循环后得到单桩弹簧刚度矩阵,从而实现了借助于成熟商品化软件考虑共同工作的桩基沉降计算的目的。     

湿陷性黄土地区桥梁桩基工后沉降计算方法研究

针对高速铁路工后沉降要求严格,湿陷性黄土地区桩基由于浸水引起的附加沉降计算研究不充分的现状,以现场大型桩基浸水试验结果为基础,分析了桩基浸水附加沉降的产生机理,提炼出湿陷性黄土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降计算模型,提出了工后沉降计算方法。研究表明,浸水附加下沉是湿陷性黄土地区桥梁桩基需主要考虑的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,桩身压缩沉降是沉降的主体,混凝土蠕变在沉降计算中不可忽略;通过荷载传递理论计算浸水前桩身轴力分布,假定浸水后桩侧阻力和桩端阻力同步发挥获得浸水后的桩身轴力分布,据此可分别计算构成工后沉降的桩身弹性压缩、桩身蠕变和桩端沉降。     

黄土地基中疏桩基础差异沉降影响因素分析

疏桩基础中桩的设置主要是为了减少和控制建筑物的沉降,并使建筑物基础满足整体承载力的要求。针对黄土地基存在湿陷性的特点,对黄土地基的湿陷性处理应充分考虑复合桩基设计的要求。研究了地基土刚度和桩基支承刚度的调整对基础不均匀沉降的影响,并对其进行了有限元分析。     

树根桩在沉降控制复合桩基中的应用

沉降控制复合桩基在地基加固中广泛应用，桩型一般采用钢筋混凝土预制桩，结合工程实例，分析了树银桩在沉降控制复合桩基中的适用性。     

刚性片筏基础沉降的图解法计算

针对现行规范所规定的基础沉降计算方法 ,指出了这种方法在分析实际刚度很大的片筏基础的沉降与倾斜时的不适应性 ;提出了一种能反映基础刚度的沉降计算图解法 ,并介绍了图解法的基本原理和计算过程。结合某具体工程给出算例。     

京津城际轨道交通工程路基地基加固施工探讨

结合具体工程实例,阐述了PHC预应力管桩在高速铁路施工中的应用,介绍了PHC预应力管桩的施工方法,深入探讨了路基的沉降观测,并列出了具体的观测结果,指出必须严格控制路基的工后沉降和沉降率,才能保证轨下基础刚度的均衡过渡。     

不同类型桩基支撑的整体桥力学性能

以福建永春县上坂大桥作为工程背景建立了全桥有限元模型,通过实桥静载、动载试验对模型进行验证,并在整体式桥台下分别设置了矩形桩、圆形桩、预应力高强混凝土(PHC)管桩、钢管桩、H型钢桩、工型超高性能混凝土(UHPC)桩和工型UHPC-矩形变截面桩,研究了整体桥采用不同类型桩基时对其整体力学性能的影响。结果表明:有限元模型的计算基频较实测值减小了5.5%,第1阶模态均为横向侧飘,主梁在汽车偏载和中载作用下出现的竖向挠度与实测挠度较吻合,验证了有限元模型的合理性; 随着整体温度的升高,不同类型桩基支撑的整体桥主梁和桩基最大正、负弯矩和剪力随之增大,主梁竖向挠度随之减小,梁端水平位移也呈现明显的增长趋势,但在相同温度荷载作用下,整体式桥台下设置不同类型桩基对梁端水平位移的影响很小; 桩身显著变形区主要出现在0～6.4D(D为桩径)埋深处,在更大埋深处基本可忽略,表现出了柔性桩的变形性能; 随着变截面桩的上部UHPC桩段抗弯刚度的增大,主梁最大正、负弯矩与桩身最大弯矩均显著增大,桩顶水平变形显著减小; 随着上部UHPC桩段长度的增加,主梁最大正、负弯矩与桩身最大弯矩先呈现明显的增长趋势,而后趋于稳定,桩顶水平变形则先呈现明显减小趋势,随后趋于稳定; 上部UHPC桩段长度一般取为桩基总长的36%,对整体桥主梁和桩基的受力较好,为UHPC桩段的经济长度; 温差小于15 ℃时,整体桥采用不同类型桩基时对主梁和桩基的受力影响不大; 随着温差继续增大,整体桥采用H型钢桩、工型UHPC桩或工型UHPC-矩形变截面桩时主梁和桩基的受力性能更好。     

黄土填方地基中微型钢管桩承载性状试验研究

目前对于黄土填方场地微型钢管桩桩基性能的研究非常匮乏。依托某实际加固纠偏工程,在黄土填方场地制作三根微型钢管桩试桩,在试桩桩身混凝土中布置混凝土应变计,进行现场单桩静载试验。实测结果研究表明:(1)在一些特定场合,尤其是在施工场地狭小,工程条件复杂的情况下,微型钢管桩可用于黄土填方场地较大荷载的建筑物基础纠偏加固中,并且在黄土填方场地具有较高的承载力。(2)黄土填方地基中微型钢管桩的Q–s曲线呈缓变型,当加载至最大荷载时,都没有出现明显向下的弯折段。(3)微型钢管桩在黄土填方场地其承载力介于材料破坏和失稳破坏之间,约为材料破坏的62%,是失稳破坏的1.76倍,桩身挠曲而产生过大沉降是导致试桩破坏的主要原因。(4)在黄土填方地基中确定30~40m长的微型钢管桩单桩竖向极限承载力时,建议将Q–s曲线和s–lgt曲线相结合,同时考虑桩顶沉降值,这样才较为合理。     

桩基减少桩数与沉降问题的研究

简单回顾上海桩基设计历史,并从理论和实践上进一步论证桩基减少桩数与沉降问题,指出解决问题的关键在于桩基沉降的合理计算,从而提出系列桩基沉降计算方法,以综合确定合理的桩基沉降值.最后,对上海桩基沉降容许值提出一些建议.     

长短桩复合地基有限元分析及设计计算方法探讨

本文对软土中由钢筋混凝土桩与水泥搅拌桩组合而成的长短桩复合地基具体工程进行了研究。利用有限元方法,对同等地质条件下的长短桩、全长桩、全短桩和天然地基的情况进行了应力、变形的对比分析。从中看出,长短桩复合地基在有效减小建筑物沉降量的同时,可降低基础沉降差,使基础受力更均匀;另外,由于长桩的存在,可使浅层土应力减少、较深层土的沉降值降低。提出了这种新型复合地基承载力计算、沉降计算的设计计算方法,并用实测数据与理论计算值对比,验证了这种设计计算的可行性。     

刚性桩复合地基-筏板基础体系内力、沉降计算方法

提出一种分析刚性桩复合地基 -筏板基础相互作用体系内力和变形的实用方法。该方法将筏板基础划分为Mindlin板单元 ,桩 -土体系的支撑刚度利用Boussinnesq解和Mindlin解及有限压缩层模型确定 ,对垫层则近似用分布弹簧模拟。同时还给出一种考虑无限刚性上部结构的算法。对所建议计算模型的各个方面及其参数取值进行了讨论。编程计算的结果与三维有限元及工程实测结果吻合较好 ,表明所建议方法有较好应用前景