砂土中微型桩p-y曲线研究

本文通过砂土中微型桩侧向受荷室内足尺模型试验,获得了微型桩在侧向受荷时不同深度处桩身位移、弯矩和桩周土反力,研究了微型桩的变形和受力特性。在试验基础上,利用三维有限元方法建立了微型桩-土互相作用模型,针对桩径从0.1 m到0.2 m的微型桩p-y曲线进行分析,并与常用的Reese法和API法的进行比较,发现常用的Reese法和API规范的p-y曲线的初始刚度偏大及桩周土极限抗力偏小。最后,在试验及三维有限元模型的基础上研究了微型桩-土p-y曲线沿深度变化的分布特性,提出了适用于砂土中微型桩的双曲线型p-y曲线。     

黄河三角洲粉土中水平受力桩p-y曲线试验研究

p-y曲线法在国内外的桩基设计中广泛使用,但对于黄河三角洲新近沉积粉土的p-y曲线尚缺乏研究。通过室内模型试验,根据桩身弯矩、桩身水平位移与桩周土抗力三者之间的关系,得出黄河三角洲饱和粉土地基单桩p-y曲线,并与美国石油学会API推荐的p-y曲线以及现有的两种粉土p-y曲线进行比较。对比发现:API推荐的p-y曲线有偏大的初始土抗力及偏小的极限土抗力,而现有的两种粉土p-y曲线有偏大的极限土抗力。最后给出了在黄河三角洲粉土地区桩基设计的建议。     

砂土液化分析方法对连续梁桥地震响应的影响对比研究

为了研究液化场地下桩-土共同作用对连续梁桥地震响应的影响,基于McGann指数衰减函数,提出了修正p-y曲线法模拟砂土液化效应。以某三跨连续梁桥为工程背景,对比研究了墩底固结法、土弹簧法、m法以及修正p-y曲线法对桥梁地震响应的影响,并对液化层厚度和埋深进行了参数分析。研究表明:墩底固结法和土弹簧法大大高估了液化场地下桩基的刚度,导致桥梁内力响应偏大;采用修正p-y曲线法得到的桥梁内力响应最小,但主梁位移却远大于其余三种方法,说明砂土液化对桥梁最不利的影响在于过大的位移;随着液化层厚度的增大,桥梁内力响应先下降后趋于稳定;液化层埋深的变化对桥梁内力响应的影响较小;m法得到的桩顶附近内力远大于p-y曲线法,而在桩身中部则明显低于p-y曲线法,因此按照m法进行桩身配筋时可能导致桩顶偏保守,桩身中部偏不安全。     

桩-液化土相互作用p-y曲线修正计算方法研究

利用大型振动台桩–土–承台试验,以API规范为基础,提出可液化土层中桩基动力p–y曲线双参数修正方法及修正计算公式,解决目前API规范折减系数法计算可液化土层中桩基动力p–y曲线不符合实际、工程设计上难以接受的问题。采用4种不同密度可液化砂土层等幅波振动台试验,以砂土密度作为主要控制因素,对API规范计算公式中土体初始模量和极限土阻力这两个参数进行修正,提出修正系数。采用地震波输入大型振动台桩–液化土–承台相互作用试验进行验证,结果表明所提修正公式与试验结果较为符合。修正公式保留了API规范的基本模式,修正系数表达简单明了,物理含义明确,具备工程应用前景。     

液化土层中桩基抗震性能振动台试验研究

通过振动台试验,研究了饱和砂土中桩基的振动特性,对桩土振动过程中的动力相互作用有了初步的认识。根据试验结果,做出了砂土液化后,距模型桩不同位置处的砂土的动力p-y曲线与API推荐做法得到的静力p-y曲线,并对两者进行了比较,说明了饱和砂土液化降低了模型桩的横向承载能力,但并没有使模型桩的横向承载能力完全丧失。提示工程设计人员在对可液化砂层的横向承载能力进行考虑时,完全不考虑可液化砂层的横向承载能力是保守的。     

液化土层中桩基抗震性能研究

通过振动台试验，研究了饱和砂土中桩基的振动特性，对桩土振动过程中的动力相互作用有了初步的认识。根据试验结果，得到距模型桩不同位置处的砂土的动力p-y曲线与API推荐做法得到的静力p-y曲线，并对两者进行了比较，说明了饱和砂土液化降低了模型桩的横向承载能力，但并没有使模型桩的横向承载能力完全丧失。提示工程设计人员在对可液化砂层的横向承载能力进行考虑时，完全不考虑可液化砂层的横向承载能力是偏于保守的。     

粘土中水平受荷单桩P-y曲线的数值分析

针对目前粘土地层中大直径单桩P-y曲线研究较少的现状,本文用自主开发数值软件DBLEAVES对粘土中单桩水平加载离心机试验的桩-土相互作用模型进行了三维有限元分析。有限元计算采用了非关联流动法则的Drucke-Prager。(简称D-P)弹塑性本构模型。同时用API规范方法进行了桩基受力变形分析。通过对比数值计算、API规范方法和离心机试验结果,证明了DBLEAVES计算方法能更好地描述试验结果,进一步比较不同深度下数值计算得到的P-y曲线和API规范的P-y曲线,探讨了本文所提出方法和API规范方法的差异。     

承受侧向土体位移桩基的一种耦合算法

目前,分析侧向土体位移作用下桩基的性状时多采用非线性荷载传递法(p-y曲线法)和Poulos弹性理论法。据此,在p-y曲线法和Poulos弹性理论法的基础上,提出一种能够考虑两者优点的耦合算法。根据p-y曲线法分析得出相对于不同桩–土相对位移的弹性模量,利用分析得出的弹性模量,采用Poulos弹性理论法考虑桩–土之间的相互作用。研究分析表明:提出的耦合算法能够较为有效地分析侧向土体位移作用下桩基的性状。     

基于CPTU测试p-y曲线法及其在桩基水平承载中的应用

 孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)原位测试提供的是最直接、最原始的土性参数,可以精细化反映土层信息随深度的非线性变化。采用原位测试CPTU锥尖贯入参数对桩基水平承载力进行评价,建立锥尖参数与p-y曲线参数的综合对应关系,提出基于CPTU原位测试的单桩p-y曲线计算及水平承载力确定方法。依托典型场地(靖江长江漫滩,宿迁废黄河泛滥区,苏州昆山太湖流域)水平试桩资料,对比验证了CPTU法p-y曲线模型的准确性及其在桩基水平承载预测中的可行性。结论表明：CPTU测试p-y曲线法能准确反映水平受荷桩的土抗力发挥特点,是一种高效、快速的桩基水平承载力确定方法。     

半解析法求水平承载桩的反应特性

研究水平承载桩反应特性的传统方法,如k法、c法及m法等,都是基于对土反力与桩水平位移关系随深度按某种规律变化的假设。本文在分析实测资料的基础上,得出了一个可精确描述水平承载桩弯矩的数学表达式;并以弹性梁理论为基础。进一步得出了剪力、土反力以及桩水平位移的计算公式。由本文方法反算的p-y曲线与API规范推荐方法结果吻合很好。本文给出了说明如何用之于设计的例题,并与以Janbu的构造p-y曲线的方法为基础的有限单元法分析结果进行了比较。     

砂土中水平受荷斜桩的p-y曲线及其应用

为获得水平受荷斜桩的p-y曲线,在中密干砂中开展4根斜桩及1根直桩的模型试验,对试验结果拟合得到模型桩桩侧土反力及桩身横向位移之间的p-y曲线。通过三轴试验得到砂土的(35)?-?曲线。将模型桩的p-y曲线及砂土的(35)?-?曲线无量纲化并建立二者之间的关系,在此基础上建立砂土中水平受荷斜桩的p-y曲线,并给出相关参数的确定方法。分析表明,基于p-y曲线的计算结果与模型试验及文献中的离心模型试验结果吻合较好,这说明所建立的p-y曲线是合理的,能反应斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。最后,应用p-y曲线对影响水平受荷斜桩性状的因素进行分析。结果表明,与桩顶自由时相比,斜桩桩顶固支可以有效减小桩身位移和桩身最大弯矩。斜桩桩顶竖向荷载的存在减小了负斜桩的横向位移和最大弯矩,而增大了正斜桩和直桩的横向位移和最大弯矩。桩身刚度较小时,增大桩身刚度可以有效减小斜桩桩顶横向位移和桩身最大弯矩。     

基于标贯的国内外砂土液化判别方法

砂土液化判别是场地岩土地震稳定性评价的重要组成部分。国内通常采用规范推荐的基于标准贯入试验的砂土液化判别方法;而欧美、非洲及东南亚大多采用Seed简化法。在对我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中砂土液化判别方法与国外修正的Seed简化法的原理、方法及参数进行分析的基础上,将这2种方法进行比较,进而讨论了2种方法判别结果的差异。对比分析发现:相对于规范法,Seed简化法对于表层地基土偏于安全;但对深层地基土判别,规范法更为保守。     

砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验

大直径桩基在海洋工程中已越来越广泛应用。针对目前API规范p-y曲线对水平受荷大直径单桩的不适用性,通过离心模型试验研究了砂性土中大直径单桩分别在水平静力和循环荷载作用下的受力和变形特性。验证了通过实测桩身弯矩推算桩身变形和桩周土反力的有效性,分别获得了干砂和饱和砂的大直径单桩水平静力p-y曲线。在修正p-y曲线初始刚度的基础上,采用双曲线型p-y曲线分析了水平受荷大直径单桩的内力和变形。揭示了水平单向循环荷载下大直径单桩的桩身变形及内力变化特性,试验结果显示桩身变形和最大弯矩近似与循环次数的对数线性相关。最后,由各循环次数下的桩身弯矩获得了大直径单桩水平循环p-y曲线,提出了循环应力比相关的p-y曲线循环弱化因子,以及相应的桩基变形累积和内力变化分析方法。     

液化土中对称双斜桩动力反应特征及p-y曲线规律试验研究

地震作用下液化土中桩基动力反应一直是岩土工程抗震研究的热点问题,基于非液化土和饱和砂土中对称双直桩和对称双斜桩电磁式振动台试验,在试验中输入不同地震动强度的正弦波和El-Centro地震波,对比研究非液化土和饱和砂土中,直、斜桩水平动力反应特征、桩身弯矩分布及p-y滞回曲线规律。试验研究结果表明：(1) 无论是正弦波输入还是El-Centro地震波输入试验,随着加速度峰值的增加,斜桩承台加速度和位移反应放大值均低于相同工况下的直桩基础,尤其在砂土液化时斜桩的水平抗震性能表现更好;(2) 在非液化砂土中,斜桩和直桩弯矩均较小,而当饱和砂土发生液化后,斜桩的最大弯矩是直桩3倍左右,桩顶和距离桩端0.16 m处,直桩的最大弯矩则主要集中在桩顶与承台连接处;(3) 斜桩p-y曲线包络面积更大,利于能量耗散,在非液化砂土中斜桩p-y滞回曲线整体斜率低于直桩,在饱和砂土中其整体斜率则高于直桩。因此,在进行液化土中桩基抗震设计时,斜桩的整体性能优于直桩基础,但在设计时应增强斜桩桩身的局部抗弯刚度以抵抗较大的弯矩作用。研究成果对可液化土层中工程斜桩抗震设计理论具有重要的参考价值。     

基于静力触探测试的国内外砂土液化判别方法

在砂土或粉土分布广泛的地区,地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一.因此,判定地基土液化可能性是抗震勘察设计中的一个重大课题.由于获得高质量"未扰动"砂土样的困难和试验成本的限制,基于静力触探(CPT)的原位测试方法通常用于砂土液化势的评价.孔压静力触探(CPTU)作为一种新型的原位测试技术,采用其测试指标进行砂土液化势的评价日益受到人们的重视.目前,基于CPT测试资料已经提出了许多砂土液化势的评价方法,但国内外采用CPT判别砂土液化的方法是不同的.在对我国<建筑抗震设计规范>(GB50011-2001)中砂土液化判别方法与国外修正的Seed简化法的原理、方法及参数进行分析的基础上,将其2种方法进行比较,进而讨论了2种方法的差异.由于这些差异的存在,采用不同方法判别砂土液化可能性时会得出不同的、甚至是相反的结果.结合济宁-徐州高速公路砂土场地的CPT和CPTU测试资料,采用我国规范判别法、Seed简化法进行了液化判别分析,并进行了对比验算.其中Robertson法与Olsen法所得到的结论基本一致,而且Robertson法似乎比Olsen法稍微精确一些,而采用规范法所判定的结果偏于保守,这与锥尖阻力基准值的取值大小有关.     

水平受荷桩的耦合算法

目前,计算水平受荷桩基时较为流行的是p-y 曲线法和Poulos 弹性理论法。本文在p-y 曲线法和Poulos 弹性理论法的基础上,提出一种能够考虑两者优点的耦合算法。根据p-y 曲线法分析得出相对于不同土体应力状态的弹性模量,利用分析得出的弹性模量,采用Poulos 弹性理论法考虑桩土之间的相互作用。实例分析表明,提出的耦合算法能够较为有效地分析水平受荷桩基。     

PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法

目前在实际工程中适用于计算管桩在水平荷载作用下的方法较少,且常用的m法和p-y曲线法也存在问题,对此提出一种PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法。通过理论分析,阐明PHC管桩单桩在水平荷载作用下承载力的合理性;基于试验提出PHC管桩水平极限承载力的预测方法;通过比较不同计算方法得出的极限荷载值,证实p-y曲线与有限层法相耦合的计算方法能较准确地模拟水平荷载作用下PHC桩的工作特性。     

砂土地基小直径单桩的浅层土p–y曲线

小直径桩在桩基础的抗震设计、加固中已得到越来越多的应用。针对美国石油协会(API)规范的p–y曲线法和中国规范的m法对小直径单桩的适用性问题,通过拟静力试验研究了砂土地基小直径单桩的浅层土(深度小于1 m)p–y曲线。对实测桩身弯矩采用分段函数的拟合方法来推算土反力和桩身变形,获得了小直径单桩在饱和中砂中的浅层土静力p–y曲线,并基于试验结果提出了三线性本构。进一步地,通过数值模拟分析比较了所提出的浅层土三线性p–y曲线、API规范的p–y曲线、中国规范的m法对预测小直径桩基受力和变形的有效性。结果显示API规范的p–y曲线可能稍低估桩基的水平承载力,并获得更深的桩身最大弯矩位置,而提出的浅层土三线性p–y曲线可更好地预测桩基的整体水平力和位移关系、桩身弯矩及变形。另外,传统的m法仍然适用,当桩身变形较小时(土面桩身变形不超过6 mm),m值宜取推荐范围内的较大值,而当桩身变形较大时,m值宜取推荐范围内的最小值。     

斜坡基桩p-y曲线及水平承载计算方法研究

斜坡基桩p-y曲线及其计算方法值得深入研究。在Matlock黏土p-y曲线及双曲线型砂土p-y曲线基础上,建立黏、砂性土坡p-y曲线,相应地推导基桩挠曲微分方程及桩身内力与位移分析的有限差分法解,并将其与Matlock试验及室内模型试验进行对比验证。对比分析表明:由理论方法计算得到的桩身水平位移及弯矩值与实测结果均吻合较好,最大计算误差均控制在20%以内。且桩顶水平荷载和斜坡坡度越大,计算误差越大。桩身最大弯矩约出现在地面以下3~6倍桩径范围内,桩身最大弯矩及第一弯矩零点埋深均随坡度或桩顶水平荷载增加而增大。为提高斜坡基桩桩身抗弯承载力,地面以下6倍桩径范围内应增加桩身配筋,且应通长配筋。     

大变位水平承载高桩性状的研究

现有水平承载高桩的计算方法(虚拟嵌固点法、联邦德国规范法以及m法)不宜用于大变位水平承载高桩的计算.P-Y曲线法能全面地反映桩的工作性状,可以认为是目前计算大变位水平承载高桩的较好的实用方法.砂土中单桩的P-Y曲线可采用美国API规范17版法.群桩的计算,在多数情况下可从群桩中取出一排桩进行计算.将排桩中的前桩看作单桩,前桩以外的所有桩都按"后桩"处理.一旦前桩的P-Y曲线确定,就可用作者提出的式(8)由前桩的P-Y曲线将土反力修正后得"后桩"的P-Y曲线,按单桩进行后续计算,进而计算群桩承载力.这种计算方法可供有关桩基工程设计时参考使用.