挡土墙非极限状态主动土压力分布

改进库仑极限平衡理论,用于非极限状态主动土压力的研究,认为挡土墙土压力是由墙后填土在平衡状态下出现的滑动楔体所产生。在该滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上力的平衡条件,建立挡土墙非极限状态主动土压力基本方程,并结合整个滑楔体的力矩平衡条件,由此得到对应不同内摩擦角、墙土摩擦角和挡土墙位移比的侧土压力系数,将其用于水平微分单元法求解刚性挡土墙平移模式下非极限状态主动土压力,得到挡土墙土压力和合力作用点的理论公式。分析填土内摩擦角、墙土摩擦角和挡土墙位移比对土侧压力系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行比较。另外,通过探讨位移比对挡土墙倾覆力矩的影响,认为采用极限平衡理论计算平动模式下刚性挡土墙主动非极限状态时的抗倾覆稳定性偏于危险。     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

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。     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

循环荷载作用下粉土地基中刚性桩桩土相互作用研究

针对近海风机单桩基础,采用室内模型试验,对粉土地基中刚性桩循环加载条件下的桩土相互作用规律进行研究,实时监测了加载过程中荷载、位移和土压力的变化。研究发现循环荷载作用下桩周土压力最大值和最小值没有明显的弱化;循环加载模式下,刚性桩变形转动中心在0.85埋深以下;基于静力加载条件下的水平非线性地基反力系数,提出了粉土地基中刚性桩循环荷载作用下土的水平抗力-位移曲线。在此基础上,提出循环荷载作用下预测超大直径单桩基础变形的简化计算方法。     

黄土地区单片地下连续墙水平承载特性试验研究

黄土地区某拱桥采用较为新颖的井筒式地下连续墙基础。为研究基础的水平承载特性,对单片地下连续墙进行了水平荷载试验。在墙身中布置钢筋计、测斜管,墙背布置土压力盒,采用慢速维持荷载法进行水平加载,试验时采集了墙顶、墙身位移、墙身应变、墙侧土抗力等现场数据,绘制了水平荷载H与力作用点处位移Y关系曲线。根据墙身实测应变采用标定断面法和理论计算法推算墙身弯矩,根据弹性地基梁理论由墙身弯矩推算墙侧土抗力,并与墙侧实测土抗力进行了对比分析。分析得出了单片墙水平承载力、不同深度处土抗力和水平位移关系图(q-y曲线),并推算了设计所需的土水平抗力系数的比例系数m值。试验和分析结果为黄土地区井筒式地下连续墙基础设计提供了重要依据。     

湿地地区桩基竖向承载力研究

为了研究湿地地区桩基实际受力过程,通过试桩的静载试验数据,综合考虑桩周的地质状况,分析了桩身轴力、桩端反力的分布情况,以及桩周侧摩阻力沿桩身的传递规律,试验表明：试桩为摩擦桩,单桩竖向承载力主要由侧摩阻提供,桩端反力很小,设计时可以不考虑桩端反力进行计算。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

刚性短桩在灯杆基础中的应用

灯杆基础广泛用于市政道路及庭院照明工程中,按照刚性短桩计算其承载力和变位是适用的。本文针对桩在水平荷载作用下桩一土相互作用的工作性能和破坏机理,得出了刚性短桩的弹性水平地基系数计算方法。当桩的入土深度h≤2.5/a时,可视为刚性短桩,其水平荷载的设计承载力由桩侧土的强度及稳定性控制。当地面允许位移很小时(一般为6~10mm),桩身任一点的土抗力与侧向位移可近似为线性关系。对于正常固结的一般土和砂土,水平地基系数随深度增加。在地面下3~5倍桩径范围内,m法计算精度可以满足要求。对上端自由的刚性短桩和上端嵌固的刚性短桩,推导了水平地基系数m法简化计算公式,最后对某工程实例进行计算验证。     

斜桩的承载能力分析

斜桩以及由斜桩组成的群桩主要应用于桥梁、深水港区和大型输电线路基础等。文章以斜桩作为研究对象,从斜桩承载力影响因素研究单斜桩工作特性。主要得到以下一些结论:1)竖向荷载作用下,随着桩身倾斜度、地面荷载、土质不均匀程度增大,斜桩的沉降量相应增大;2)结合斜桩刚度及斜桩基础形式综合考虑,中等刚性负斜桩的水平承载能力较好;随土体位移层厚度的增加,桩身主动侧部分的土抗力逐渐减小。     

考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动

为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识,基于Boer多孔介质动力控制方程组,考虑桩底土层波动效应,采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力,进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程,结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律,得到了一些对工程实践有意义的结论。     

RB模式下挡墙的地震非极限主动土压力分析

基于拟动力法和水平层分析法,以地震荷载下的刚性挡土墙为研究对象,依据已有试验研究结论,考虑挡墙位移对摩擦角发挥值的影响,推导得出RB模式下地震非极限主动土压力和合力作用点的计算表达式。计算模型根据墙顶最大位移的不同分成2种非极限状态工况,并建立挡墙位移,地震动荷载和土压力之间的相互联系。讨论墙顶位移对地震侧土压力的分布、摩擦角发挥程度、土压力合力作用点的影响。结果表明,水平或竖向地震作用以及挡墙非极限的位移状态都能使主动土压力的合力作用点升高。相比于传统的极限状态地震土压力理论,所提方法更合理地描述了地震土压力随挡墙位移的发展过程,对发展非极限土压力理论和改进实际工程中的抗震计算方法具有一定的参考意义。     

基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验,其中一组试桩有效桩长19 m,另一组试桩有效桩长30 m,试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中,两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试;其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明,扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成,首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力;当上拔荷载进一步增大后,扩大头开始逐渐发挥作用,并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下,有效桩长为19,30 m的试桩,扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分,极限状态下,其可占扩大头抗力的70%左右。     

层状地基中轴、横向荷载下桥梁基桩的水平动力反应

利用传递矩阵法,全面推导层状黏弹性土中考虑轴向力影响的水平抗力桩阻抗,并以此寻求频域动载下的基桩变位及其内力规律,为有效地进行桥梁群桩阻抗理论推导奠定基础。实例计算表明,动力荷载下,桩顶竖向力的引入将增大桩顶的变位幅值,减低土的阻抗作用;由于土的振动阻尼参与,致使基桩的受力状况较静力分析时更为复杂,在不同的频率下,桩身内力可能较单向水平力系作用下的要小。此外,在动力有效长度一定范围内进行的土体加固对减小桩顶动侧移有不同的效果。     

桩基水平荷载计算理论研究现状述评

单桩水平承载力计算理论包括极限地基反力法,弹性地基反力法,P-Y曲线法.极限地基反力法未考虑地基反力与位移的关系,只适用于刚性短桩.弹性地基反力法分为线弹性及非线性弹性法,线性弹性法假定土反力和水平位移成线性关系,因而只适用于小变形.而非线性弹性由于可以描述桩基的非线性性质,可以适用于大变形.P-Y曲线法考虑了桩土作用的非线性和土的塑性影响,对大小位移的情况以及静、动荷载均适用,是目前国内外比较流行的一种方法.群桩水平承载力计算理论主要包括群桩系数法,弹性理论法,P-Y曲线折减法.群桩系数法关键在于如何确定群桩系数,弹性理论法关键在于选取恰当的土质参数,P-Y曲线折减法采用的经验公式依赖于少量模型试验,其通用性尚待验证.     

软土地基基坑挡土结构设计参数经验公式

土压力系数和土的水平抗力比例系数是基坑挡土结构设计的重要计算参数。土压力和土的水平抗力是与土的物理力学性质和挡土结构刚度、支撑、位移有着密切关系。本文通过挡土结构原位测试的实测土压力与挡土结构位移,经反分析逐一叠代得到的土压力系数与土的抗剪强度内摩擦角和土的水平抗力比例系数与挡土结构位移、土的抗剪强度内摩擦角,采用数理统计和相关关系分析方法,建立的土压力系数和水平抗力比例系数经验公式,对深基坑支护设计具有实用意义。