桩侧堆载作用下被动桩受力性状研究

桩周大面积堆载产生的土体变形不仅会引起桩身负摩阻力,也会使桩基承受较大的侧向荷载。文章应用三维有限元方法对桩侧堆载作用下的被动桩受力性状进行了分析,并研究了桩顶荷载对被动桩受力变形的影响。在桩侧堆载的作用下,桩身产生了较大的侧向位移与弯矩,同时出现负摩阻力和桩身轴力。桩身侧移和桩身轴力随着堆载距离的增加而减小,随着堆载量的增加而增大。桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩,加剧桩身弯曲变形和内力。     

桩的侧向变形和竖向荷载的耦合分析

就工业厂房的桩基在地面超载情况下竖向荷载对桩身侧向变形的影响进行分析,并提出耦合分析的计算方法,着重分析桩顸荷载和桩侧摩阻力对侧向变形的影响.推导了考虑耦合作用的有限元方程,根据此方程编制了有限元计算程序.耦合计算分析结果表明,桩顶荷载和桩身摩阻力的分布对桩身的侧向变形和桩截面的内力几乎没有什么影响,但桩顶荷载的偏心距对桩顶位移产生较大影响,且与桩顶位移基本上成线性关系.指出由于桩顶荷载和桩身摩阻力作用方向与桩身侧向变形初始方向垂直,根据正交法则二者之间的矢量积为零.因此,在桩基侧向受力和变形计算中可以不考虑桩顶荷载的影响.     

堆载下软土地基中桩的侧移及内力分析

应用堆载作用下计算天然地基侧向位移的“拟合曲线法”及基于温克尔假定和桩土变形协调条件所导出的均质地基中轴力与侧向土压力作用下桩身侧向位移计算公式 ,分析了桩身内力与边界条件的关系 ,并推测由桩侧向位移引起的对上部结构的影响     

大面积堆载情况下邻桩的有限元分析

利用有限元方法 ,编制了大面积堆载对邻近桩基的影响分析计算程序 ,通过计算出的桩顶水平位移 ,分析了桩长、桩径、土的地基反力系数的比例系数、地面堆载的大小等因素对桩顶位移的影响 ,为处理大面积堆载对邻近桩基的影响问题提供了理论依据。     

改进的桩土界面荷载传递双曲线模型及其在单桩负摩阻力时间效应研究中的应用

桩土界面荷载传递模型对预测桩的承载变形性状有重要影响。本文在总结前人研究成果的基础上,改进了反应桩土界面荷载传递性状的双曲线模型。改进后的模型可以描述随着地基土的固结,桩侧土初始剪切刚度随时间增长及桩土界面的加载、卸载循环剪切特性。利用该模型分析了大面积堆载下,在桩顶作用大小不同的竖向荷载以及桩侧土达到不同固结度时再施加桩顶荷载情况下,桩身摩阻力的发展变化规律。研究结果表明:随着地基土的固结,桩身中性点位置处于一个变化过程中,桩顶作用的荷载大小不同,桩身中性点位置也不同;地基土固结一段时间后再打桩能减小桩侧负摩阻力。     

重庆码头大直径深嵌岩短桩水平承载力试验研究

在码头建设过程中,由于山区场地条件的限制,大直径深嵌岩短桩在工程中得到了使用,但是在水平荷载作用下,相应的原位试验研究还比较缺乏。通过采用对顶法对重庆码头大直径深嵌岩短桩的水平承载特性进行测试,分析包括桩顶的荷载-位移曲线、水平位移分布规律以及桩身弯矩及剪力的分布情况。研究结果表明:大直径深嵌岩短桩水平荷载与位移关系基本呈直线分布,增加桩长对改善其水平受力性能较为有利;从桩土的侧向变形来看,变形主要发生在上部填土处,表层处土体的密实度及桩径大小对侧向变形影响较大;从桩身的内力分布来看,桩身弯矩在距离地表6 m处最大,最大剪力主要分布在地表附近。     

桩顶荷载对负摩阻力性状影响的三维数值分析

利用ADINA非线性有限元软件, 考虑桩土相互作用,建立了单桩三维数值模型,分析了桩侧堆载作用下负摩阻力的形成过程,研究了桩项荷载作用下桩身荷载传递、桩侧摩阻力分布、中性点位置、桩顶附加沉降的变化规律以及桩顶荷载和堆载的施加顺序对桩侧负摩阻力的影响。分析结果表明:随着桩顶荷载增大, 桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点明显上移,由桩侧负摩阻力产生的下拽力增加的速率变小,而桩顶附加沉降速率呈现逐渐增长的趋势;桩侧负摩阻力的大小受桩顶荷载和堆载施加顺序的影响,桩顶荷载先于堆载施加则产生的负摩阻力最大,而采用相反的加载顺序,产生的负摩阻力最小,甚至消失。所得结论对工程设计过程中负摩阻力的计算提供参考。     

填海造陆对邻近桥梁桩基影响的数值模拟研究

填海造陆会导致邻近桥梁出现桩基单侧堆载的现象,容易引起桩基的侧向位移和附加弯矩,严重时将引起桩基的开裂甚至破坏,危及上部结构的正常运行。运用三维有限元软件FLAC3D分析了填海造陆带来的侧向堆载作用下,可门港大桥群桩基础的受力与变形特性。采用控制变量法研究了侧向堆载距离、侧向堆载高度对群桩基础承载特性的影响,并对比了群桩和单桩在侧向堆载作用下的工作性能。数值模拟结果表明:侧向堆载作用下,桩身的受力特性受侧向堆载距离和堆载高度的影响显著;群桩中各桩的承载性能均优于单桩,但桩顶位移却较单桩大,并且低承台四桩结构在桩顶部位弯矩较大。     

竖向荷载作用下的被动桩计算方法研究

建立了被动桩的计算模式,借鉴抗滑桩的设计方法计算主动侧作用于桩身的土压力,被动侧作用于桩身的土抗力与桩的变形成正比,然后基于静力平衡条件建立了可考虑桩顶竖向荷载作用的被动桩桩体单元受力微分平衡方程,编程可求解得到桩身侧向位移、桩身弯矩和剪力。该方法可供被动桩的设计参考。     

海洋高桩基础水平单调及循环加载现场试验

开展了海洋软黏土中 2 根大直径高桩基础的现场水平单调和循环加载试验,实测获得了桩顶荷载 – 位移关系、桩身变形和桩身弯矩及桩侧土压力和孔隙水压力,揭示了水平单调和循环荷载作用下桩土相互作用规律及桩基水平位移和桩身弯矩发展规律。利用实测桩身水平位移推算了桩周土反力,在此基础上提出了相应的双曲线型 p – y 曲线,通过引进 Poulos 循环弱化模型建立了水平循环荷载作用下的桩基双曲线型 p – y 曲线分析模型,水平单调及循环荷载作用下桩顶荷载 – 位移关系、桩身变形和桩身弯矩及桩侧土压力等计算结果与实测值均吻合良好。通过现场试验发现规范 p – y 曲线法计算结果偏保守的主要原因是所采用的 p – y 曲线的刚度偏小;不同时段的循环荷载对桩基循环累积变形有叠加效应。 建议设计中应考虑桩基全寿命服役期内所承受的所有循环荷载的影响, 对于重要工程应开展相应的现场水平加载试验,实测桩身水平位移或桩身弯矩,进而利用所推算的桩周土反力来分析桩基受力变形及承载力。     

地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立了三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩—土动力相互作用体系的动力反应,分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩—土相互作用体系的影响。     

基于ANSYS的CFG单桩复合地基的水平受力分析

利用ANSYS9.0对CFG复合地基进行有限元仿真分析。建立了一个桩土接触面体系的有限元模型,分析了单桩复合地基在水平荷载作用下的变形性状,主要讨论了竖向载荷大小不同对桩顶水平位移的影响;从研究中看,竖向载荷越大,会减小桩顶位移,有利于桩身安全。     

有无顶部网壳协同作用的超大直径贮煤筒仓有限元分析

以直径为120 m的巨型封闭式圆形混凝土储煤浅筒仓为研究对象,穹顶为网壳,其顶部网壳支座形式采用悬臂短柱铰接(支座Ⅰ)、橡胶支座支承(支座Ⅱ)、径向释放橡胶支承(支座Ⅲ),分别对整体筒仓在不均匀堆载与环境温度作用下的协同作用进行了有限元分析,主要对筒仓的位移变形、环向应力、环向轴力分布进行了系统的对比分析;对采用3种支座形式的筒仓整体模型进行了地震反应谱分析;最后对顶部网壳采用支座Ⅲ的整体筒仓模型与对应的无顶部网壳筒仓模型在不均匀堆载与环境温度条件下的位移变形与环向应力进行了对比分析。通过分析,对以往把顶部网壳的作用简单等效为节点荷载作用于筒仓顶部的研究结果进行了探讨。     

软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析

温州350 m超高层中超长桩加载2800 t的试桩静载试验设计与分析表明：在地表土质承载力较低场地进行大吨位堆载试验时,可选择桩梁式堆载支墩–反力架装置来完成试验。对超长桩来说,在最大加载条件下,实测桩端阻力仅为桩顶荷载的25%左右,超长桩表现为端承摩擦桩性状。在使用荷载下,桩顶沉降的90%以上来自桩身压缩,在进行超长桩设计时,要充分考虑桩身质量对试桩沉降的影响。同时,桩底沉渣清除的干净与否,也直接影响超长桩的沉降。超长桩桩侧上部土层摩阻力具有不同程度的软化现象,而中下部土层侧摩阻力具有较弱的强化效应,因此在超长桩承载力计算时,不同深度土层的桩侧阻力和桩端阻力都应乘以相应不同的修正系数。试验结果显示淤泥土、淤泥质黏土、淤泥夹粉砂土中极限侧阻充分发挥所需的桩土相对位移阀值分别约为5～7 mm、6～8 mm和8～10 mm。     

被动方桩土拱效应三维有限元分析

基于大型有限元软件包ADINA,建立模拟被动方桩的三维有限元模型,对在桩顶边界条件和桩土接触变化时桩基的不同性状进行分析:包括土拱效应机理,桩土间的成拱效应,桩身挠度与表面荷载的变化规律以及桩侧土压力、桩身轴力的变化规律。分析结果表明,黏性土地基在邻近堆载作用下,桩身挠度与表面荷载呈非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前土压力介于朗肯主动土压力与被动土压力间,呈非线性分布;在同种土中,桩侧极限土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论都小。     

设弹性支座的桩土复合基础施工技术

桩土复合桩基为了实现桩与承台下地基土共同作用。在桩顶设置弹性支座,由弹性支座的变形实现承台下地基土能够充分承担上部荷载,待地基土压力达到设计预期荷载水平,或建筑沉降达到设计允许的预期变形时,将弹性支座处预留的空腔采用混凝土浇筑密实,后期增加的荷载主要由桩承担,最终形成复合桩基,达到充分利用承台下地基土的承载力,实现桩土共同作用的目的。本文主要从施工角度介绍弹性支座现场安装施工方法及安装施工质量的控制要求。     

地面堆载引起桩基负摩擦力的分布特性分析

针对桩侧堆载的分布范围,桩顶加载大小,桩顶加载与桩侧堆载的施加次序等因素,通过有限元建模分析的方法,探讨各因素对桩侧摩擦力分布及桩基极限承载力的影响。结果表明随着侧堆载分布范围的减小和桩顶加载值的增加,中性点位置上升,下拉力减小;桩顶加载与桩侧堆载的施加次序对侧摩擦力的分布有较大影响;只考虑土对桩的支撑作用不考虑桩身材料强度时,堆载作用下桩基极限承载力非但不降低反而提高。     

不平衡堆载作用下邻近结构桩的侧向受力机制

为了分析结构桩在邻近堆载作用下的受力特性,以条状梯形分布堆载为代表,基于布西奈斯克弹性理论解得出堆载作用下地基附加侧压力表达式,并据此通过对局部塑性变形理论模型的改进,推导得出桩前土体侧移作用下桩身实际附加荷载,同时考虑土体可能发生绕桩流动的极限状态,结合绕桩极限模型给出桩身被动荷载的合理确定方法;在此基础上,考虑地基土体塑性屈服和桩顶结构荷载的影响,基于三参数Winkler弹性地基梁模型,建立桩身自由段、被动受荷段和主动作用段的微分方程,并通过桩身离散与矩阵传递法给出结构桩被动受力特性的半解析解。实测结果、文献理论解与该解答的对比分析,验证了本文计算方法的可靠性。     

单桩承载性状试验研究

利用预埋钢筋应力计和滑动测微计进行了强夯加固后的软弱土地基的桩身应力应变测试,探讨了钢筋应力计焊接、混凝土浇筑、静载试验堆载配重吊装等对测试的影响,给出了提高测试精度的建议。分析了弹性模量随桩身应变的变化关系,研究了不同荷载作用下的桩侧摩阻力及端阻力分布规律、桩侧摩阻力随桩顶沉降的发挥性状以及粉砂层、粉质黏土层的桩侧摩阻力随该土层桩土相对位移的发挥性状。研究成果可供同类工程项目的设计和科研参考。     

预应力管桩桩-土动力p-y曲线研究

通过有限元软件ABAQUS建立以振动台试验为基础的数值模型来研究桩-土水平位移的变化规律。并使用P-Y曲线法分别对预应力管桩在不同加速度峰值、不同桩型以及不同土体类别的条件下桩与土的变形进行了研究。研究表明,随着地震加速度峰值的增大,淤泥质粘土地区的桩侧土体以及桩身都会提前出现破坏。两桩、三桩、四桩桩身水平位移随着水平荷载的增大变化较单桩变化大,在相同水平地震荷载作用下,桩数越多,水平位移变化越大,其中三桩和四桩位移变化规律接近,四桩具有承受较强地震荷载的受力性能,体现了群桩受力的优势。