考虑相互作用的桩筏基础简化分析法

提出了一种考虑土 -桩 -筏相互作用的桩筏基础简化分析法。将群桩中每根桩的桩顶沉降分成桩身压缩和桩端沉降分别计算 ,桩身压缩由单桩静载荷试验或其他方法估算 ,桩端沉降根据分层总和法计算。将桩简化成弹簧作用在筏板下 ,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和相应的沉降获得。采用 16节点退化实体等参元对筏板进行有限元分析 ,获得筏板的沉降和内力等。本文方法桩的刚度计算相对简单 ,可以考虑成层地基、地基层厚不均匀等情况 ,沉降计算方法和土性参数确定基本上与“规范”法相同 ,板单元特别适合于平面形状不规则及变厚度的筏板分析。最后 ,将本文的计算结果和其他方法作了对比 ,并介绍了该方法的工程应用。     

利用现场单桩载荷试验结果识别桩土荷载传递模型参数

首先建立了一种确定单桩刚度的解析算法,根据桩顶荷载的发展变化过程将桩土受力状态划分为五个阶段,基于桩身的整体平衡关系和边界条件推导了各阶段下桩顶荷载—沉降关系及单桩刚度的解析表达式,这些表达式同传递模型参数有关。然后将现场单桩静载荷试验的Q—s曲线划分为对应的五个阶段,建立实测曲线同理论解析解之间的对应关系,进而逐阶段识别出各模型参数。     

考虑桩侧土软化时水泥土桩桩土应力比的探讨

选取三折线软化模型,推导出一组轴向荷载-沉降曲线的解析算式,从而,用其来表征单桩的荷载-沉降曲线;然后,选取双曲线函数来表征地基土的荷载-沉降曲线,推导出了一种桩-土相互作用下的桩土应力比的解析算式,并讨论相关参数对桩土应力比的影响。     

用水泥土桩复合地基载荷试验确定承载力标准

复合地基载荷试验综合反映了桩及桩间土的承载性状，由于水泥土桩复合地基的不均一性和不确定性，其载荷试验曲线类型不一，在工程实践基础上，结合有关理论规范，对水泥土桩复合地基载荷试验确定承载力的标准进行了分析，提出应结合具体试验情况，采用相对沉降法和回弹法确定承载力，并对这两种方法进行了详细评析。     

由单桩载荷试验推算群桩沉降的相互作用系数法

传统的相互作用系数法只能计算群桩的弹性沉降,且所得相互作用系数也明显偏大。采用三维数值方法拟合单桩荷载–沉降曲线,通过弹性及弹塑性分析确定土的弹性参数和桩–土弹塑性接触面参数;由此建立双桩模型,计算分析了桩顶荷载水平、桩距径比、桩端土–桩周土模量比、桩–土模量比、桩长径比、桩–桩之间存在第三桩等因素对相互作用系数的影响,并利用多项式回归拟合;根据数值分析及实测结果,提出了在相互作用系数法中利用单桩载荷曲线分析群桩线弹性和非线性沉降的方法,将相互作用系数法扩展至群桩沉降的非线性计算上。算例分析表明:计算结果与实测值吻合较好;较常规的数值模拟,节省了大量的运算机时,可用于大规模的较大桩距桩筏基础的分析计算。     

由O-cell试桩结果确定整桩的性能

提出了一个根据O-cell试桩结果确定整桩性能的途径,包括基本方法、步骤及必须的资料。以某公路大桥的O-cell试桩为例,采用本文所提出的途径确定出了桩阻力参数、相应整桩的荷载沉降曲线及极限承载力。验证了桩侧阻力与接触面两侧切向位移差之间关系可以用双曲线表示。将按本文提出的方法和现有其他四种方法确定的整桩荷载沉降曲线做了比较,并对各种确定整桩荷载沉降曲线方法的可靠性和适用性做了评价。此外,将按本文给出的整桩荷载沉降曲线和按流行公式确定的整桩极限承载力做了比较,指出了流行公式低估了整桩极限承载力,并对流行公式提出了一个修改建议。强调了,只有按某种有根据的方法确定出完整的整桩荷载沉降曲线,才能由O-cell试桩结果可靠地确定出整桩的极限承载力。     

大规模桩筏基础非线性共同作用简化分析方法

提出一种分析桩筏基础非线性共同作用的简化分析方法。将单桩的载荷试验结果应用到桩筏基础的沉降分析中,从而使得沉降预测结果更符合工程实际情况。将筏板假定为弹性薄板,筏板下的群桩假定为相互作用的非线性弹簧,使用双曲线函数拟合载荷试验的Q-S曲线,并用它来模拟桩在荷载下的非线性响应。采用相互作用系数法分析桩-桩间的相互作用,同时考虑桩的“加筋”对相互作用系数的影响。为了简化计算,采用多项式拟合桩-桩、桩-土相互作用系数。使用弹性半空间或有限层理论分析土节点间的相互作用。经过实例分析比较,该方法不但可以节省大量机时,而且可以得到较满意的预测结果。该简化方法可以用于工程实践。     

基于ADINA的多层土中单桩设计要素分析

通过桩基静载试验确定桩基承载力并利用大型有限元数值分析软件ADINA建立2组9根桩-土接触模型,然后进行多层土中单桩沉降过程的数值仿真分析。通过ADINA强大的后处理功能来提取每根桩顶的沉降量并绘制成Q-S曲线。通过对这些曲线的对比分析,分别对单桩的桩长和桩径在多层土中的沉降影响做出定性分析。数值分析结果表明,桩长和桩径的增大均会减小桩的沉降,但桩长的增加对降低沉降的效果要强于桩径增加引起的效果。因此在桩基沉降控制工程中应充分考虑增加桩长产生的影响和经济效益。该研究结果将为实际工程中的单桩设计提供参考,具有重要的工程应用价值。     

基于上海软土特性的单桩Q-S曲线反分析

利用压桩试验所得的Q-S曲线,反推沿桩身分布各层土的力学指标.其步骤是:首先利用所选定的沉降计算方法,确定与指定沉降相应的荷载对各层土力学参数变化的敏感性.然后,利用此敏感性的分布特征,调整各层土力学参数,以拟合所选Q-S曲线的位移-荷载关系.如此反复迭代,直至由所得的各层土的力学参数计算的沉降曲线达到拟合实际Q-S曲线的精度为止.     

软土地基桩筏基础弹簧刚度的探讨

通过对软土地基桩土挤压变形的分析 ,导出桩土共同作用的桩压缩变形公式 ,式中的参数由软土打入单桩试验Q s曲线确定。该公式能明确描述桩的三个工作阶段 ,同时得出了桩土弹性工作阶段的桩弹簧刚度k的理论公式 ;用于桩筏基础设计 ,可适当选择桩长 ,充分考虑地基土承载力 ,从而获得较好的经济效益     

Modelling of strengthened column web panel in bolted end-plate composite joints

This paper deals with the analytical modelling of the column web panel in steel and composite bolted end-plate beam-to-column joints. The strengthening of these joints by web doubler plates or haunches is investigated. A previous experimental programme carried out at INSA of Rennes-France has shown the limitation of the web panel design model proposed by Eurocode 3 part 1-8. In this paper, a new model is proposed where the main idea is the partition of the whole column web panel into sub-panels. This allows to take into account the non-uniform distribution of shear forces along the height of the column web panel. The behaviour of each sub-panel is described by an original non-linear spring model. This model is able to predict accurately both the elastic and inelastic responses of the sub-panels. The overall behaviour of the column web panel is then described by a spring serial system in shear where each spring represents a sub-panel. The model predictions are in good agreement with experimental results whereas the Eurocode model seems to be conservative.     

基于数学规划算法的单桩沉降计算分析研究

基于荷载传递法的土弹簧模型,提出了新假设,并建立了用于单桩沉降计算的数学规划模型。该数学模型以离散的最小势能方程为目标函数,桩顶荷载为约束条件,拟解决如何对各土弹簧进行荷载分配使整个系统势能最小的数学问题。不同于传统的土弹簧模型,论文提出的模型假设某一桩单元沉降值为该桩单元顶部平面沉降与底部平面沉降的平均值。通过算例验证,文章推出的计算方法可行有效,计算得出的 Q – s 曲线、轴力分布与实测数据吻合较好,并对比发现在桩单元较少的情况下,通过该数学规划模型求解单桩沉降可以达到比位移协调法更高的精度。     

Exact Equivalent Model for a Laterally-Loaded Linear Pile-Soil System

When using the substructure method for a pile-supported structure, it is common to adopt a simple element (equivalent model) to simulate the load-deflection behavior of a laterally loaded pile. Conventionally, two kinds of equivalent models, the uncoupled spring model and the equivalent cantilever model, are used to approximate the lateral pile-head response of a laterally loaded pile. These equivalent models can not work equally-well for different pile arrangements and loading conditions because the stiffness matrix (or flexibility matrix) of these equivalent models do not entirely match that of the original pile-soil model. The response obtained will never give correct displacements and forces simultaneously. To solve this problem, this study develops an exact equivalent model, in which an artificial lateral spring is added at the base of the cantilever to modify the fixed-base cantilever model so that it can completely represent the pile-head behavior of a laterally loaded pile-soil system. For verification, comparison studies between the proposed model and conventional equivalent models are conducted to show the effectiveness of the proposed model.     

A new model to simulate joint shear behavior of poorly detailed beam-column connections in RC structures under seismic loads, Part I: Exterior joints

A new model that can simulate the shear behavior of reinforced concrete connections in structures subjected to seismic loads is proposed. The model uses limiting principal tensile stress in the joint as the failure criteria so that due consideration is given to the axial load on the column. The spring characteristics are based on the actual deformations taking place in the sub-assemblage due to joint shear distortion. The model can be easily implemented in any commercial nonlinear analysis package and does not need any special element or subroutine. The model is more rational than the rotational spring models and at the same time being easier to implement in analysis than the multiple spring models. The formulations to obtain the spring characteristics are given in the paper. Currently the model is used to perform nonlinear static analysis for the joints, however, the same can be utilized for the nonlinear dynamic analysis too with an associated hysteretic rule. Highly promising results are obtained using the proposed model for the cases against which the model is validated. This paper focuses on the modeling of exterior joints. An extension to interior joints will be presented later.     

基于 p – y 曲线法的超长桩非线性数值分析

引入横向等效载荷概念 ,根据弹性力学变分原理,推导出了具有对称形式的杆单元 P – Δ 效应刚度修正矩阵。同时结合 p – y 曲线法, 从 Newmark 弹簧支座的概念出发,考虑横向 抗力分布 的影响,提出了与有限杆单元法相适应的非线性弹簧设置方法。 结合以上改进,建立了 相应的倾斜荷载 桩非线性有限杆单元 分析模型 。基于该模型编制了有限元程序,对具体工程实例进行了计算,并将计算结果与工程实测数据,以往方法的计算成果和通用有限元软件的模拟结果进行了对比分析,验证了模型的正确性和可行性 ,同时利用该方法计算分析了 P – Δ 效应的影响程度。     

设置阻尼负刚度系统的高层隔震结构地震响应分析

基于预压弹簧的变形受力特点设计了一种附带阻尼的负刚度系统，该系统通过预压弹簧的斜向变形出力可实现负刚度性能，并采用黏滞阻尼器提供阻尼性能。根据上述思想设计组装了负刚度模型装置并进行静力试验研究，基于试验结果提出了考虑弹簧刚度、弹簧长度、弹簧预压缩量的负刚度系统的力学模型，并进一步建立了负刚度隔震系统的动力分析模型，提出了负刚度装置的最优参数选取方法，指出了最优负刚度配比的选取由隔震支座的阻尼比决定。将所提出的负刚度系统应用于某高层隔震结构中并进行了动力分析，结果表明，附加负刚度系统不仅能够减小高层建筑在地震作用下上部结构的加速度响应、层间变形，而且可有效控制隔震层的位移响应，实现了在罕遇地震作用下同时降低上部结构的加速度响应和隔震层位移响应的目标。     

砌体结构在地震下的非线性计算模型

针对目前砌体结构计算模型在弹塑性动力时程分析中的不足,本文采用一种三弹簧单元宏观模型进行整体结构的非线性计算.首先,将其计算结果与单片砌体构件试验结果对比,验证了模型的准确性;随后,采用该模型对一简单空间砌体结构进行静力和动力分析,并计算了不同地震烈度下的结构响应,得到令人较为满意的结果.以层间位移角定义了各墙体构件的弹性、破坏和极限3个阶段,对整体结构的损伤情况给予了评价,并提出以竖向承载构件完全失效作为结构倒塌的判别准则,使三弹簧单元模型在砌体结构抗震研究方面具备一定的适用性.     

盾构管片接头接触面缺陷模型分析

为合理确定盾构管片接头节理单元（goodman单元）法向刚度,首先采用经典弹性接触理论与试验结果进行了对比,在经典弹性接触理论的接触面光滑、弹性假设与试验数据发生背离的背景下,提出了“接触面缺陷”假设,认为计算模型中的节理单元实质上是用来描述物理模型中的因“接触面缺陷”引起的初始非线性位移,而节理单元法向刚度实质上是轴力与接触面初始非线性位移关系的割线刚度。并以此为基础,提出节理单元法向刚度的确定方法以及相应的验证方法。与试验数据的比较和验证表明,以本方法确定的参数进行的反分析结果与实测的管片轴向位移以及弯矩-转角曲线非常吻合,本方法可得到试验数据的有力支持,是可行的。     

桅杆纤绳等效非线性弹簧模型

桅杆结构计算模型的建立要考虑多种因素的影响,纤绳是其中的关键之一。纤绳的弦向变形和弦向张力不成正比,具有几何非线性的特点。文中在纤绳模型解析式的基础上,得到了其非线性弹性刚度,在此基础上,采用由解析式数值拟合的方法,得出了纤绳等效非线性弹簧模型。数值仿真表明,采用文中的方法进行纤绳的计算,可以满足工程应用的要求。     

地震下高墩刚构桥桥台-背土相互作用分析方法对比

针对重力式U型桥台-背土相互作用,结合现行抗震规范,提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台-背土相互作用效应。结果表明:只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态;在纵桥向,滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小,弹簧模型相对精细模型的计算误差最小,关键内力误差不超过20%;在横桥向,支座模型的内力最接近精细模型,而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守;桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%,而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本,弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。