利用Hashin模型求解复合模量

为了研究增强体在等腰三角形布置时的复合模量计算方法,利用复合材料力学Hashin模型,将桩间土分成周围的加强环部分和空隙,相邻的桩间土加强环相切.取出一个六角形横截面的横观各向同性的直棱柱体来代表复合地基的计算模型.利用应变能原理和余能原理分析得到复合地基的宏观弹性系数,导出了复合模量的理论计算公式.算例及分析表明,利用Hashin模型求解的复合模量大于面积比公式.     

刚柔组合桩复合地基的应用

由刚柔组合桩及桩间土组成的复合地基,其承载力是由桩和桩间土共同提供的,通过刚柔组合桩的施工,实现对桩间土的挤密加固,充分发挥和利用地基土的承载潜力,有效地解决软土地基承载力不足的问题。提出刚柔组合桩复合地基及其复合模量的基本概念、承载力及复合模量的计算方法、检测方法;实践表明,刚柔组合桩复合地基具有较好的技术和经济效益。     

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。     

多元不排水长短桩复合地基固结解析解

多元复合地基是一种新型的复合地基技术。推导出瞬时加荷条件下多元不排水长短桩复合地基桩间土的固结方程,基于双层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。通过与有限元解的比较验证了解析解的正确性。利用建立的固结解析解进行参数分析,研究了多元不排水桩长短桩复合地基的固结特性。计算结果表明,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随长桩压缩模量和置换率的增加而增大。短桩压缩模量和置换的变化对复合地基固结速率的影响很小。短桩较短时,短桩长度的变化对复合地基固结速率几乎没有影响,短桩较长时,复合地基固结速率随短桩长度的增加而增大。此外,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随短桩以下土体压缩模量的增加而增大。     

路堤下复合地基桩、土应力比分析

由于路堤由填土等散体材料组成，路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉降不一致，导致填土内部出现相对垂直位移，应力状态发生变化。计算路堤复合地基桩、土应力比的方法及计算参数均与刚性基础下的复合地基不同。通过对复合地基上部填土的力学分析，推导出一个求解桩顶平面处的桩、土应力比的公式。该公式表明桩顶处桩、土应力比的大小与复合地基置换率，桩顶处桩，土沉降差，填土厚度，填土弹性模量等关系密切。最后，利用一个工程实例证明该公式的正确性。     

三元和四元复合地基工程特性的对比试验研究

多元复合地基具有较好的技术效果和经济效益,但目前尚无比较成熟的分析方法供设计和检测使用。在桩、土顶部安装压力盒(计)和传感器,对三元和四元复合地基进行静载试验研究,结果表明:复合地基中桩、土应力随总荷载加大而增长,增长率与强度或相对刚度成正比;不同的桩、土应力增长率使桩体分担荷载比和桩土应力比随总荷载的变化规律有较大差别;两种复合地基的p-s曲线均呈缓变型,可用双曲线法模拟,便于建立破坏标准、获得切线模量;受压后,桩间土先达到塑性状态,大部分荷载增量由桩体承受,总效应是变形增大,故三元和四元复合地基宜按变形控制设计。本文结果可供进一步的理论研究和工程设计参考。     

复合地基桩土应力比的简化计算与经验估算

在缺乏经验的情况下选取桩土应力比值比较麻烦,本文考虑正常使用工况下的地基处于似弹性体状态,将文克尔弹性地基模型应用于复合地基的散体材料增强体和桩间土体,推导出简易的桩土应力比计算公式,并以此为出发点讨论一些有关复合地基通常做法的内在道理,对于地区经验的总结提高具有启发意义。     

悬浮刚-柔性长短桩复合地基固结解析解

刚 柔性长短桩加固地基可以充分发挥各桩型的优势,是一种新型的复合地基。为完善此类复合地基的固结理论,给出了瞬时加载条件下悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结方程,基于成层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。将固结度解析解与有限元解进行比较,验证了解析解的合理性和有效性。利用建立的解析解进行参数分析,研究了复合地基的固结特性,结果表明：悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结度随长桩长度的增加而增大;当下卧层为中低压缩性土时,复合地基固结度随长桩压缩模量的增加而增大;长、短桩置换率、短桩长度和压缩模量的变化对复合地基固结度的影响很小;悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结度随下卧层土压缩模量的增加而增大,随长、短桩共同加固区桩间土压缩模量的增加而减小;仅长桩加固区桩间土压缩模量的变化对复合地基的固结度没有影响。     

考虑上下部刺入的刚性桩复合地基沉降计算方法研究

针对目前常用的刚性桩复合地基沉降计算方法未考虑桩土相互作用的缺陷,在深入分析剐性桩复合地基桩土相互作用机理与摩阻力发挥机制的基础上,将桩侧摩阻力的分布模式分为塑性区与弹性区,并引入上下部刺入模型,根据变形协调条件,导出了刚性桩复合地基体系中桩土相对沉降关于桩侧摩阻力分区拐点的代数方程组并进行了相应的求解,继而获得了考虑桩土相互作用的刚性桩复合地基沉降计算方法,最后利用某试验对本文方法进行了验证,结果表明本文方法较为合理,可为刚性桩复合地基设计计算提供理论指导。     

变荷载下劲性搅拌桩复合地基固结分析

采用劲性搅拌桩加固地基的复合地基技术越来越多地被用于实际工程,而对其固结理论的研究有待深入。基于等应变假定,推导出劲性搅拌桩复合地基在变荷载作用下桩间土的固结方程,采用双层地基一维固结理论求解该固结方程,得到了桩间土中的平均超静孔隙水压力和复合地基整体平均固结度的解析表达式。通过与固结度有限元分析结果的比较,评价了固结度解析表达式的计算精度。利用该固结度解析表达式进行参数分析,研究了劲性搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明,劲性搅拌桩复合地基的固结速率远大于传统的水泥搅拌桩复合地基,它随着劲性搅拌桩的置换率、芯桩芯长比和水泥土外壳材料压缩模量的增大而增大。芯桩的截面含芯率和压缩模量对复合地基固结速率影响很小。     

有限元法在土钉支护极限高度中的应用

利用有限元方法对土钉支护的极限高度进行了研究。利用地基极限承载力的求解思路来求得极限高度，研究了复合土体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角、土钉长度等主要因素对土钉支护极限高度的影响，对在匀质土体的情况下与土塑性力学中的理论解进行了比较，结果比较吻合。     

层状地基中混合桩型复合地基的分析方法

在均质地基中混合桩型复合地基积分方程求解方法的基础上,引入弹性层状理论,推导出层状地基中混合桩型复合地基的积分方程解答,从而建立层状地基中混合桩型复合地基较为完整的理论分析体系。通过数值计算,可求得垫层作用下桩身各点处的轴力、剪力和位移等主要工程性状,并与典型算例进行对比,验证了本文方法和计算程序的正确性。最后还针对一个工程实例进行具体分析,说明本文方法能够适用于实际工程问题,具有工程应用前景。     

基坑开挖与邻近桩基相互作用的弹塑性解

基于弹性理论法和p–y曲线法,通过桩土间设置的界面滑块和土体统一极限抗力来考虑土体塑性屈服,提出了基坑开挖对邻近桩基影响的弹塑性解。其基本思想是将桩基视为一维杆系结构,其和周围土体的相互作用通过设置的由弹簧和滑块构成的界面单元实现。当土体处于弹性状态时,桩土变形协调,滑块不发生作用;当土体应力达到极限抗力时,土体发生塑性变形,滑块承受极限抗力并发生塑性滑动。计算中,土体弹性模量随土体位移变化,即桩土之间非线性关系,其值可通过各土层处p–y曲线确定。实例分析表明,该方法计算结果合理可行,能够较为有效的分析基坑开挖对邻近桩基的影响。     

不排水桩复合地基非线性固结解析解

考虑桩土模量比随固结而不断变化,在等应变条件下,通过理论推导,得到了适用于不排水桩复合地基的非线性固结解析解,并进行了地基固结性状分析。结果表明:土体压缩指数与渗透指数比值越小,地基固结越快,当比值等于1时,地基非线性固结解与线性固结解不相等,而是非线性固结度始终小于线性固结解;另一方面,考虑桩土模量比随固结变化情况下地基固结比假设桩土模量比不变情况下固结要慢,并且压缩指数与渗透指数比值越大,桩土初始模量比越大,两者差距越大。因此,对不排水桩复合地基,假设桩土模量比不变高估了地基的固结度,对工程安全不利。     

废弃橡胶轮胎-砂土复合体的承载试验研究

为探索地基加固新方法,解决废弃橡胶轮胎堆放引起的环境问题,提出了一种废弃橡胶轮胎环箍散体材料的新型复合地基。通过橡胶轮胎条拉伸试验,得到废弃橡胶轮胎的弹性模量;通过废弃橡胶轮胎砂土复合体轴压试验,分析加载制度和侧限条件对地基承载力的影响规律、轮胎内壁的应力分布规律及复合体内部土应力变化规律。结果表明:与快、慢速加载制度相比,单向往复加卸载时,复合体的承载性能和自恢复能力最优;有侧限条件下复合体的承载性能较好,但侧限条件对复合体的自恢复能力没有影响;在有、无侧限条件下,轮胎内壁的应力分布规律存在较大差异;同一径向平面上,距复合体中心处越近,受橡胶轮胎环箍效应的影响越小,土应力值越大。     

柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析方法

碎石桩加筋复合地基是一种新型的软土地基处理方法.在深入研究柔性基础下碎石桩加筋复合地基变形力学机理的基础上,首先,依据碎石桩与桩周土相对滑移量的不同,将碎石桩加筋复合地基加固区区分为加筋区,非加筋塑性区和非加筋弹性区,从而建立出柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析模型;然后,根据碎石桩加筋复合地基不同分区的变形力学机理,分别建立出相应的压缩变形分析方法,从而建立出了柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析新方法,该方法不仅能反映柔性基础下碎石桩加筋复合地基桩土滑移的特征,而且能反映非加筋弹性区碎石桩侧向鼓胀对沉降分析的影响;最后,通过工程实例计算以及与现有相关沉降分析方法的比较分析,表明了该方法的可行性与合理性.     

桩-网复合地基承载及变形的数值分析

采用有限元程序,对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基表面沉降及差异沉降的影响。     

刚性桩复合地基渗流固结性能分析

基于饱和砂井渗流固结理论,推导了综合考虑褥垫层、桩、土模量的刚性桩复合地基渗流固结解析解。在ABAQUS中使用Modified Cam-clay模型和孔压单元模拟桩间土体,建立单桩复合地基有限元分析模型。计算结果与某高层结构刚性桩复合地基静载试验吻合较好,验证分析模型的有效性。使用该分析模型,研究褥垫层厚度、模量,桩长对刚性桩复合地基受力及固结变形的影响。结果表明：刚性桩复合地基固结速度远大于天然地基,固结速度随褥垫层模量增大而增大,随井径比减小而增大;结构施工过程中,地基固结沉降已基本完成;褥垫层模量的增大可减小刚性桩复合地基固结沉降,但褥垫层厚度及排水土层厚度的增加都会加大固结沉降。     

复合地基各向异性地震反应的数值模拟

通过将工程上常用的柔性桩复合地基加固区和非加固区土体模拟成各向异性体,在复合地基地震反应分析中,引入了横观各向同性弹塑性模型,建立了针对横观各向同性介质的双渐近多向透射边界条件。并针对柔性桩复合地基地震反应分析的特点,编制了考虑各向异性的柔性桩复合地基地震反应分析有限元计算程序。在程序中针对不同的材料采用不同的本构关系和不同的单元形式,并采用了关联流动法则和多种屈服准则,可以同时进行复合地基的二维平面应力、平面应变和轴对称问题的静动力数值模拟。程序验证和实例计算分析表明,在柔性桩复合地基地震反应分析中考虑各向异性是必要的。