扩底单桩临界桩长的数值模拟

基于地基变形的概念对均质地基上扩底桩单桩在不同荷载大小、不同桩土模量比、不同头径比的临界桩长进行了有限元数值模拟,得出扩底桩单桩临界长与桩土模量和头径比有关但在容许承载力范围内与荷载大小无关的结论。     

基于桩土相互作用的管桩桩顶扭转复刚度研究

在轴对称的条件下,考虑管桩土相互作用,运用分离变量法求解土层扭转振动,借助土层和管桩桩端边界条件以及三角函数正交性求解管桩扭转振动问题,并通过数值算例讨论相关参数对管桩—土耦合扭转振动的影响.研究表明,管桩—土系统的耦合扭转振动存在共振现象,管桩内外半径比、桩和桩周土模量比对管桩桩顶扭转复刚度影响很大,桩芯土与桩周土模量比和桩芯土与桩周土密度比在低频时对管桩桩顶扭转复刚度几乎无影响,高频时有影响.     

长短桩复合地基性状的有限元分析

通过对长短桩复合地基的有限元分析,探讨了长短桩的变形模量、桩长对桩身轴力和复合地基沉降的影响,分析表明：长桩的桩身应力表现出均匀向下传递荷载的特性,而短桩桩身应力在3 m范围内迅速减小;长短桩的变形模量对复合地基沉降的影响均不大;增加长桩或刚性短桩的桩长可以有效减小基础承台的沉降和提高桩顶荷载,而增加柔性短桩的桩长对控制沉降和提高桩身应力的作用不大.     

长短桩复合地基受荷性状的影响因素分析

采用大型有限元软件ABAQUS,对不同褥垫层模量、厚度、短桩模量及基础上不同的荷载对刚柔性长短桩复合地基的长桩与土的应力比、短桩与土的应力比、长短桩应力比、基础沉降的影响及其规律进行了分析.数值分析表明:垫层的存在增大了地基的沉降,可调节复合地基中桩土应力的分配;随着垫层模量的增加,长桩桩身应力增加,短桩应力减小;增加短桩的刚度,复合地基的沉降减少;随着基础顶面荷载的增加,桩土应力比增大,位移差也增大.结合武汉某住宅小区的长短桩静载荷的现场监测数据,分析了工程中长桩与土、短桩与土、长短桩应力比的变化规律.数值分析和现场监测数据分析结果可为该类型地基的设计和施工提供依据.     

刚性长短桩复合地基桩土应力比试验

通过现场试验研究,对刚性基础与柔性基础下刚性长短桩复合地基桩、土应力及桩土应力比曲线的性状以及桩土应力比随荷载变化的规律及影响因素的作用机制进行了分析.研究表明柔性基础下的复合地基桩土应力比数值比刚性基础下的小,长、短桩桩土应力比差别不如刚性基础突出,反映出基础刚度对复合地基桩土荷载分担特性的影响;刚性基基础下长桩桩土应力比变化比短桩剧烈,其峰值是短桩的3倍左右,且刚性基础下复合地基桩土应力比随荷载变化规律也与柔性基础下的复合地基明显不同.     

能量桩群桩基础沉降特性分析

基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩-土界面上的加卸载行为,确定桩-土相互作用模型参数,从而建立能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩。通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性。结合算例,利用该方法对在纯力学荷载、纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行分析。结果表明:力学荷载作用下,群桩位移比随着桩顶荷载水平的增大而减小;温度荷载作用下,群桩桩顶位移方向一致;热力耦合作用下,群桩的桩顶位移情况与具体的桩顶荷载水平和桩身温度增量有关。在桩顶荷载较小时升温,可能会出现单桩桩顶上抬而群桩桩顶下沉的情况。     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

针对某工程实例,利用有限元分析软件建立了单桩桩-土体系有限元模型,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律。结果表明,模拟分析结果与桩基静载试验数据仍存在一定误差,并对误差产生原因进行了理论分析,分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值,也为群桩基础分析奠定了基础。     

扩底单桩临界桩长的数值模拟

基于地基变形的概念对均质地基上扩底桩单桩在不同荷载大小、不同桩土模量比、不同头径比的临界桩长进行了有限元数值模拟 ,得出扩底桩单桩临界桩长与桩土模量比和头径比有关但在容许承载力范围内与荷载大小无关的结论。     

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

针对某工程实例,利用有限元分析软件建立了单桩桩-土体系有限元模型,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律.结果表明,模拟分析结果与桩基静载试验数据仍存在一定误差,并对误差产生原因进行了理论分析,分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值,也为群桩基础分析奠定了基础.     

层状地基中群桩基础弹性理论解法及参数分析

根据Muki & Sternberg的计算方法,建立了层状地基中不同桩长、桩径、桩体材料情况下桩-桩间的相互作用系数,利用叠加原理对层状地基中群桩基础进行计算分析,通过与已有文献计算结果的比较,验证了计算方法的正确性,并对层状地基中群桩基础的沉降以及各桩的荷载分担情况进行了参数分析.计算方法得到的相互作用系数可以考虑桩的“加筋效应”.能够用来分析大规模群桩基础,具有一定的工程应用前景.     

静压桩挤土效应数值模拟及影响因素分析

针对目前数值模拟在静压沉桩挤土效应方面存在的问题，给出了符合压桩实际的有限元模型.该模型采用有限变形理论及土体的屈服准则，并通过桩土界面的接触及施加位移荷载来实现压桩过程.运用得到的有限元模型对静压桩产生的位移场进行了分析，分别给出了桩土模量比、桩土界面的摩擦特性及土的泊松比对沉桩位移场的影响规律.结果表明，沉桩的挤土效应不仅与土的工程性质有关，还与桩土相互作用面的性质密切相关.     

仿生牙根桩承载性能透明土模型试验研究

基于仿生学原理并结合哺乳动物下颌磨牙承载力高的特点,提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩,仿生牙根桩的承载性能和沉桩时的挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。结合数值方法和模型试验研究其承载特性及沉桩过程中的桩—土作用,采用DEM离散元方法进行数值模拟研究,发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力,但易引起土体应力集中。基于数值模拟结果进行模型试验,采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术（PIV）,利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场,得到整个土体的位移场。结果表明：仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力超过普通锥形桩1倍左右,引发的桩身拖曳效应与桩底部竖向土体位移更加显著,且在桩中心内凹不太大时,其引发的土体横向位移较小。     

抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

非线性条件下砂土地基中水平受荷长桩的性状分析

提出了水平荷载作用下,考虑土体非线性性质的砂土地基中长桩性状的分析方法。依据前人的研究成果,认为任一深度处水平土反力模量与地面处桩的位移存在一个衰减的指数函数关系。假定水平土反力模量和极限土反力均沿深度线性增长,认为随着桩位移增大,桩前土体由弹性逐渐达到塑性屈服,对于2种状态,分别建立桩的基本微分方程。分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese—Matlock法给出了2组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。现场试验和数值算例证明,该法较传统的m法计算结果更接近实测值,较P—y法方便可行,既适用于小位移的情况,也适用于桩顶出现较大位移的情况,因此,在缺乏试验参数的情况下,可以代替p-y曲线法用于工程计算。     

软基煤场堆载挡风墙桩基桩土共同作用分析

为了分析在大面积堆载情况下临近桩基对土体位移变形产生的影响,结合北仑电厂堆载预压工程,对桩基与土体的相互作用进行三维有限元建模分析.在充分考虑桩基对土体变形所起的约束作用的基础上,通过数值模拟分析得出：在堆载作用下,有桩时比无桩时土体沉降减少|桩周地表在一定范围内土体侧向变形加大.通过桩身弯矩与桩内钢筋的应力计算,验证了软基上煤场堆煤后挡风墙桩基的安全性,并得出了估算存在承台条件下的桩身最大弯矩的经验公式.将所得的计算结果与现场实测数据进行了比较,表明两者有较好的一致性,研究结果可用于指导有关的设计和施工.     

群桩条件下刚性桩加固斜坡软弱地基路堤稳定性分析

针对刚性群桩加固斜坡软弱地基路堤的应用还不充分问题。通过有限元软件ABAQUS建立刚性群桩加固斜坡软弱地基路堤的三维数值分析模型,对比分析了刚性桩桩距、桩身弹性模量等设计参数对桩内力、变形的影响及其对路堤加固效果的影响。研究表明:经刚性群桩加固后,斜坡软弱地基的整体稳定性得到显著提高;与无桩加固相比,路堤最大沉降值减小约1.5～1.93倍,地基的侧向变形值减小约1.46～2倍;随着刚性桩弹性模量、嵌固深度增加,刚性桩的受力状态影响不大,刚性桩最大竖向应力和最大桩身土压力的变化幅度均小于10%;桩距对刚性桩的受力状态、水平位移影响较为显著;对比分析桩距和桩弹性模量对路堤沉降值的影响,研究发现桩距是影响路堤沉降的主要因素。因此综合考虑路堤稳定性、桩身受力以及工程的经济性,本工程刚性群桩桩距选择为2 m,弹性模量选择为10 GPa。     

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。