层状地基中单桩沉降分析

工程实际中地基土大多为层状分布，在这种非均质介质体中，探讨如何从理论上寻求一种较合理的单桩沉降分析方法，对于工程设计具有较高的实用价值。本文以弹性力学Ｍｉｎｄｌｉｎ应力解答为基础，首先求解处于弹性地基中的单桩周围及下卧层土中的应力场，然后利用分层地基模型，求解单桩的沉降，最后考虑地基土的成层性对计算进行修正并用Ｆａｏｒｔｒａｎ７７编制成电算程序。经过计算与实侧的比较，证明本方法具有一定的实用价值。     

刚性桩复合地基沉降的简化计算

以刚性桩复合地基应力场试验结果为基础,考虑负摩阻力的影响,将垫层视为弹性体来考虑垫层压缩和桩刺入对沉降的影响,分别应用Geddes解和Boussinesq解计算桩身荷载和桩间土荷载在地基中产生的竖向应力,得到刚性桩复合地基沉降的简化计算方法。     

现浇X形桩产生地基附加应力的修正Geddes应力解

 现浇X形混凝土桩(X形桩)作为新型的异形截面桩,其侧摩阻力和端阻力对桩周土体产生的附加应力的计算方法尚未得到系统的研究。传统的Geddes解以圣维南原理作为模型假设的依据,忽略桩截面半径和截面形状对计算结果的影响,误差较大。在Geddes应力解的基础上,对附加应力计算过程引入二重积分,推导得出修正的Geddes应力解。通过2种计算方法对X形桩附加应力进行对比分析,结果表明：桩径越大,异形特性越突出,Geddes应力解的误差越大。用修正Geddes应力解分析X形桩侧摩阻力和端阻力产生的附加应力,可知X形桩对下卧层土体产生的附加应力是等截面面积的圆形桩的1/3左右,而端阻力产生的下卧层的附加应力是等截面面积的圆形桩的1～2倍。在1.05倍桩长以下的大部分下卧层区域内,凹弧段侧摩阻力产生的附加应力大于凸出段。随着凸出段与凹弧段侧摩阻力比值的增大,凹弧段侧摩阻产生附加应力系数逐渐减小,凸出段侧摩阻产生的附加应力系数逐渐增大,但两者之和始终小于圆形桩。对于端阻力,X形桩凹弧区产生的附加应力是凸出区的1～3倍。通过对单桩桩顶沉降对比计算,表明修正Geddes应力解与Geddes应力解相比,更适合解决X形桩地基附加应力和沉降问题。     

Geddes应力解求解沉降模型误差探讨

Geddes应力解最初是为了求解匀质地基中刚性单桩应力分布而提出的,而现实中土层常常是成层的,桩也是可压缩的(尤其是超长桩和复合地基中的桩体),因此,用Geddes解计算沉降具有与生俱来的模型误差。本文分析了Geddes应力解求解沉降的模型误差,指出位移协调法不能确定侧阻分布。     

基于Mindlin公式考虑桩径影响的应力计算方法

根据Mindlin解所得的Geddes应力公式将桩端阻力、桩侧阻力简化为集中力。对于长径比较小的短桩,按其计算结果导致近桩端平面以下的应力集中,此时计算竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。按Geddes应力公式计算时小桩距群桩带来的问题较小;用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降将使计算深度范围内的应力大大超过土的强度,使土进入塑性状态,导致计算失真。推荐的应力计算方法考虑了桩径的影响,用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降取得了良好的效果。     

合理运用Mindlin公式计算桩端附加应力的探讨

规范推荐的桩基沉降计算中,其桩端下附加应力系根据Mindlin解所得的Geddes应力公式来计算,其理论依据是简化为半无限体内一竖向集中力推导出来的,计算结果会在桩端附近产生较大的应力集中现象,导致桩端计算厚度范围内应力大大超过土的强度,使计算失真,沉降偏大。而且,规范没有明确分层总和法中计算分层厚度的选取,导致不同的计算分层厚度会影响最终沉降值。因此,本文推导出方桩和圆桩情况下考虑桩端截面影响的附加应力公式,用于计算桩身轴线下的应力;并且在竖向关于z进行再积分,得出了桩端下竖向附加应力面积的解析式,这样分层厚度一般可取自然土层厚度,不必再划分较细的计算层厚度,避免了计算分层厚度成为影响沉降值的因素。     

长桩桩侧摩阻力分布与地基附加应力问题及对群桩沉降计算的影响

实测资料表明,工作荷载下传统 Geddes 解假设桩侧阻分布与长桩及超长桩实测侧阻分布差别较大,在工作荷载作用下长桩及超长桩桩身上部侧阻首先发挥。在对超长桩实测桩身侧阻分布的归纳总结基础上,建议了桩侧阻两段和三段线性分布模式,并通过对 Geddes 应力解的叠加,推导了两段和三段线性分布组合的侧阻分布模式下的地基附加应力解。建议侧阻分布模式与 Geddes 侧阻分布模式的对比分析表明, Geddes 侧阻分布模式得到的桩端以下桩间土的竖向附加应力明显大于建议模式的结果,导致 Geddes 侧阻分布模式得到的群桩沉降比大于建议的侧阻分布模式计算的沉降比, Geddes 侧阻分布模式夸大了群桩内部各桩的相互作用。实例计算表明,其它条件相同时,建议的侧阻分布模式计算得到的沉降与实测值更接近一些。     

基于Mindlin应力解的大直径灌注桩单桩沉降计算

对某公路桥梁灌注桩进行了静载试验和内力测试,采用考虑桩径影响的Mindlin应力解进行了桩基沉降的数值计算,同时侧摩阻力分布形式采用矩形荷载简化和三角形荷载简化,按分层总和法计算桩端沉降,计算结果表明,采用考虑桩径影响的Mind-lin应力解计算大直径灌注桩单桩沉降的方法具有较好的适用性。     

高层建筑桩基沉降对临近地铁的影响研究

在地铁线路周围进行高层建筑建设时,高层建筑的桩基沉降将对地铁结构变形产生影响。为正确评估此类工程建设活动的影响,必须选用合理的计算方法、计算模型和计算参数。文章以实际工程为背景,利用Geddes基于Mindlin应力公式积分得出的单桩荷载在半无限体中的应力解析式,采用地基土沉降计算的分层总和法,预测分析了某高层建筑后期沉降所引起的地铁线路处的结构变形。     

分层土中单桩荷载分布和沉降计算新方法研究

根据分层总和法的原理,对以Mindlin位移解为基础的弹性理论法进行了推广,建立了一种近似求解分层土体下的单桩荷载分布和沉降计算方法.与现有方法相比,该方法能够取得较满意的结果.同时该方法能够考虑各土层弹模和泊松比的影响,也能够考虑桩端以下不均匀土层及刚性层的影响.最后对一组不均质土体下的单桩进行了计算分析,结果表明:在特定的工况下,不同土层中取用不同泊松比对桩顶沉降的计算影响较大;桩端土层以下存在分层土时,同其它土层相比,软弱土层对桩顶沉降的影响较大.     

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。     

两种单桩沉降计算方法的比较分析

就单桩沉降计算方法——Geddes法和剪切位移传递法的原理、模型建立、参数选用进行了介绍,经对比分析得出如下结论:剪切位移传递法相对Geddes法而言,具有求解范围更广、参数易确定、接近桩的实际工况、能较好的反映荷载传递情况等优势,但因其计算模型没有考虑土的连续性,在推广到群桩基础时,无法较好反映实际工况;而Geddes法建立在弹性理论基础上,虽能较好地被推广到群桩基础的分析中,但对桩的刚性有较高要求,适用范围有限。本文的分析有助于我们根据实际情况选择适宜的计算方法。     

旋挖桩的工程应用及沉降计算分析

近年来旋挖桩是在软土地区采用的一种新桩型 ,软土地区桩基沉降计算对于预估建筑物最终沉降量具有重要的参考价值。本文结合工程实例 ,采用基于 Mindlin弹性解的 Geddes方法 ,对旋挖桩基的沉降计算进行了弹性理论分析。     

基于Geddes应力解的桩筏基础沉降计算

桩基础沉降计算理论在国内应用较多的是Geddes应力法,目前在应用Geddes解计算桩基础沉降时,一般不考虑筏板刚度的影响,假定所有桩均分上部荷载,理论上存在缺陷。为了使桩筏基础的沉降计算更加合理,本文将薄板理论与Geddes解结合在一起,提出分析桩筏基础的新方法。该方法采用Kirchhoff薄板理论模拟基础底板,土被当成各向同性弹性半空间体,桩与桩之间以及桩土之间的相互作用通过Geddes解实现,采用有限单元法计算出每根桩分担的荷载,据此桩顶荷载,根据Geddes解计算桩基沉降。本方法解决了桩基沉降计算理论上的不足,使计算原理和计算结果更加合理。同时,在有限元计算中,采用对角阵近似代替群桩的满秩刚度矩阵,使计算时间大大缩短,能够分析较大规模的桩筏基础。     

分层地基模型|桩筏基础|沉降|非线性|离心模型试验

基于改进的分层地基模型,考虑桩–土–筏的共同作用,提出了刚性桩筏基础非线性分析方法。地基附加应力计算考虑土层参数的变化,采用层状弹性体系的Burmister应力解;地基变形采用分层总和法,所采用的计算参数压缩模量和一维回弹模量试验确定方便。通过简单的室内一维加卸载试验确定其随加卸载次数的变化,进一步得到桩筏基础在重复加卸载下的沉降规律。对单桩和桩筏基础进行离心模型试验,并将计算结果和试验结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。     

基于Duncan-Chang模型的地基沉降分层总和 分析方法探讨

地基沉降分析方法是土力学研究的重要内容。该文在地基沉降变形力学机理研究基础上,首先考虑埋深或初始地应力即先期固结应力对地基土变形模量的影响,并将其区分为初始地应力的体积应力和偏应力影响两部分,引进分级加载思想,建立出不同埋深地基土变形模量的确定方法;其次,将地基沉降区分为附加体积应力和附加偏应力引起的沉降两部分,建立出地基沉降分析计算模型;然后,考虑地基变形的非线性变化特征,引进增量分析方法、虎克定律和Duncan-Chang模型,建立出附加体积应力和附加偏应力引起的地基压缩层变形的分析方法,并利用地基沉降分层总和法分析原理,建立出基于Duncan-Chang模型的地基沉降分析新方法。该方法不仅可以反映初始地应力和附加应力对地基土变形模量的影响,而且,可避免地基土压缩试验曲线和地基静载试验曲线的使用;最后,通过工程实例计算与分析,并与实测沉降值和现有分析方法的计算结果进行比较,表明了该方法可以满足工程计算精度要求,具有一定的合理性与可行性。