增层开挖对既有建筑物桩基承载刚度影响分析

 既有建筑地下增层开挖,会引起原桩–土体系加载刚度改变,从而影响桩基在增层改造后的承载性能。基于单桩模型,应用Mindlin附加应力解考虑开挖引起的竖向有效应力变化,分别计算开挖前后桩侧和桩端极限阻力。在建立桩侧和桩端双曲线型荷载传递函数基础上,针对某工程案例,分析开挖前后桩侧和桩端刚度以及桩顶荷载–位移曲线变化情况、讨论承载力降低系数随沉降控制值的变化规律以及初始刚度降低系数和极限阻力降低系数随开挖深度和卸荷比的变化规律。结果显示,随增层开挖深度增加,初始刚度和极限阻力降低系数均减小,土层离开挖面越近,其值越小;随卸荷比增加,初始刚度和极限阻力降低系数均减小,土层强度越低,其值越小;开挖深度一定时,桩侧初始刚度和极限阻力降低系数小于桩端,且初始刚度降低系数小于极限阻力降低系数;承载力降低系数随沉降控制值增大而增大,并趋于稳定。     

软土地层桩基承载模式及其施工因素的相关性

在建立符合工程特性的桩基承载模型基础上,推导出桩基承载力、轴力分布深度的理论算式.模拟土体物理力学参数的变化,系统研究施工因素、工程地质因素及环境因素变化对桩基承载模式的影响.结果表明,桩侧摩擦抗力从桩基顶部以线性函数形式向下传递,其对应的桩体轴力以二次函数形式向下传递;桩基存在零轴力断面,其深度受桩顶荷载、土体强度参...     

既有地下室增层开挖引起的桩基侧摩阻力损失分析

既有高层建筑地下增层开挖,不可避免地引起地基应力场改变,导致桩土接触面和桩端土层应力变化,从而降低原基础底板下桩基承载力。由于实际工程情况限制,增层开挖后桩基的承载力无法通过现场试验获得,因而采用理论分析和有限元模拟增层开挖后桩基承载力就显得尤为重要。采用经典桩侧摩阻力计算公式,简单地考虑上覆土压变化以及应用Mindlin应力解考虑开挖引起的附加应力,分别计算桩侧极限摩阻力,然后利用有限元法计算桩侧摩阻力并和前述计算结果相对比,最后分析了增层开挖条件下桩侧极限摩阻力损失比随不同增层开挖宽度和深度的变化规律,结果表明：损失比随增层开挖宽度的增大而增大,开始呈线性增大然后趋于稳定;损失比随增层开挖深度的增大而增大,大致呈线性趋势;损失比沿桩身由上往下逐渐减小。     

船坞坞室基坑开挖后单桩的竖向荷载位移关系非线性简化分析

基于荷载传递法,提出了船坞坞室基坑开挖卸荷后单桩竖向荷载位移关系非线性简化分析方法。计算模型考虑了桩土相互作用的非线性特性和土体超固结效应对单桩承载力的影响,比较符合船坞底板桩基实际工作性状。采用有限差分法对单桩进行求解,计算结果与有限元计算值进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。     

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。     

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明：土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。     

考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系预测方法

考虑天然饱和黏土地层的原位力学特性,采用圆孔扩张模型考虑沉桩效应,结合太沙基一维径向固结理论推导了桩周土再固结过程中土体强度和剪切模量的解析解。在此基础上,根据桩基加载过程中桩侧土体的剪切变形特性,采用指数函数型荷载传递曲线分别建立了静压桩的桩侧和桩端荷载传递模型,提出了考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系理论预测方法。通过现场试验对本文解答进行验证,研究了沉桩结束后静压桩荷载–沉降特性随时间的变化规律,分析了静压桩沉桩后不同历时的荷载传递特性。研究结果表明,沉桩结束后静压桩承载特性的变化主要是由于桩侧承载特性的提高;特定休止期后的静载试验结果与静压桩真实承载特性存在一定差异。因此,实际工程中应根据桩周土体力学特性的改变结合静载试验合理确定静压桩的承载特性。     

既有建筑物地下室增层开挖群桩沉降性状研究

既有建筑物地下室增层开挖会改变原有桩基础的沉降性状。采用双曲线模型来模拟桩侧及桩端阻力的发挥函数,并结合剪切位移法求出该模型参数。然后通过荷载传递法,建立增层开挖工况下群桩基础中基桩的控制方程。结合工程实例,利用ADINA有限元软件建立三维实体模型,得到群桩基础中基桩的p–s曲线,并与本文的计算方法进行对比验证。最后,研究了地下室增层开挖工况对群桩基础中基桩沉降性状的影响。分析得出,随着增层开挖深度的增大,方形布桩中心桩的桩顶沉降量在不断增加;在同一开挖深度时,角桩的沉降量最大,边桩次之,中心桩最小;不同的布桩形式对中心桩沉降性状会有一定的影响。     

多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法

根桩是一种新型桩基础,它通过从桩身预留位置将一定数量的水平根键顶入桩周土体中来提高桩基承载力。为分析多层土中根桩的非线性沉降问题,基于双曲线函数提出了土–根键的荷载传递模型,并推导建立了一种多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法,基于MATLAB编制了根桩的非线性沉降分析程序。以安徽省池州长江公路大桥工程两根现场试桩为例,对该方法与现场荷载试验结果以及其它分析方法进行了比较。结果表明,该方法与实测结果吻合较好,较其它分析方法更符合根桩的荷载沉降曲线特性。根桩参数分析表明,根桩的荷载沉降特性对根键的布置型式以及根键侧壁土的荷载传递参数取值不敏感,但对根键底部土的荷载传递参数取值较敏感。     

基于自平衡法后压浆灌注桩荷载传递函数的变化分析

通过对实际工程自平衡试桩资料的分析,根据自平衡试桩的特点提出上下段桩选取不同荷载传递函数模型及压浆前后采用不同荷载传递函数模型,并采用Mindlin位移解与荷载传递法混合求解来考虑土体连续性的影响进行承载特性分析,最后通过一个工程实例验证了该模型的合理性。结果表明,荷载传递函数模型选取是正确合理的,考虑压浆后桩的荷载传递函数模型的变化影响更符合实际工程;土体连续性对超长桩的承载力及沉降计算有着较大影响,考虑土体连续性的桩顶位移比未考虑土体连续性的要大,结果偏安全。     

多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法

根桩是一种新型桩基础,它通过从桩身预留位置将一定数量的水平根键顶入桩周土体中来提高桩基承载力。为分析多层土中根桩的非线性沉降问题,基于双曲线函数提出了土–根键的荷载传递模型,并推导建立了一种多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法,基于MATLAB编制了根桩的非线性沉降分析程序。以安徽省池州长江公路大桥工程两根现场试桩为例,对该方法与现场荷载试验结果以及其它分析方法进行了比较。结果表明,该方法与实测结果吻合较好,较其它分析方法更符合根桩的荷载沉降曲线特性。根桩参数分析表明,根桩的荷载沉降特性对根键的布置型式以及根键侧壁土的荷载传递参数取值不敏感,但对根键底部土的荷载传递参数取值较敏感。     

盾构开挖下邻近既有桩基的竖向响应分析

当桩顶作用有不可忽略的上覆外荷载时,通过桩身向周围土体传递的荷载必然会较大地改变桩周土体的应力状态,因此邻近隧道开挖引起的地层位移将会与自由场差别明显,为探究既有桩基在邻近盾构隧道开挖及桩基上覆荷载同时作用下的响应规律,结合两阶段法,通过引入Boxlucas1指数函数模型来描述桩土间的非线性作用,进而提出了在盾构开挖影响下,一种计算邻近既有桩基竖向响应的简化分析法,分析中考虑了当前研究中大都忽略的上覆外荷载作用,并分析了不同外荷载作用下的桩基响应规律。研究表明:当桩顶无荷载作用时,桩身轴力先增大后减小,最大轴力出现在隧道中心深度附近;当逐渐增加桩顶外荷载时,桩基下部的摩阻力先于上部到达极限,桩基轴力呈现出"先缓慢减小、再急剧减小、最后再缓慢减小"的"三段式"递减规律。     

大厚度湿陷性黄土地层浸水条件下承载桩基对近距隧道的影响研究

 承载桩基对近距隧道具有明显的附加荷载作用,对于水敏性的大厚度湿陷黄土地层其影响更加明显。为系统研究桩基对近距隧道的影响,基于改进的离心浸水试验系统开展考虑不同桩端荷载、不同桩距比和不同地层浸水厚度影响下,承载桩基对近距隧道影响的离心模型试验。试验结果表明：(1) 桩基附加荷载致使衬砌结构受力重分布,桩周土体对荷载传递具有削弱作用,桩端荷载越大,削弱作用越明显;土层浸水降低了其承载力,加剧了桩–隧间的荷载传递作用;随桩距比增大,桩基对隧道影响逐渐减小。(2) 桩端荷载较小时隧道弯矩变化均匀,随荷载增加隧道向桩基方向发生扭曲,荷载进一步增加,隧道扭曲作用加剧;桩距比较小时,增大桩距比对弯矩变化影响减弱较明显,随桩距比增大,进一步增加桩距比对弯矩影响逐渐减小;土层浸水厚度较小时,受桩周土体的荷载削弱作用,桩基对隧道的影响较小,随浸水深度的增加,桩周土体承载力减弱,桩基对隧道的影响随之增加。(3) 桩距比为1时,随桩端荷载的增加隧道最大下沉值达到16.7 mm,水平位移达到3.2 mm,随桩距比增加,隧道下沉和水平位移值均减小;随浸水厚度减小,隧道整体位移也减小,地基浸水导致的隧道位移主要表现为下沉,且浸水深度对隧道位移的影响弱于桩端荷载和桩距比。     

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。     

软土基坑开挖对邻近桩基影响的时效分析

由于软土具有较强的流变性,在分析开挖对邻近桩基的影响时应考虑时间效应。使用土体流变本构模型,利用有限元分析了受基坑开挖影响的邻近单桩的受力变形性状。计算结果表明:考虑土体蠕变特性后,桩基的侧移、弯矩均比不考虑土体蠕变时显著增大;基坑开挖结束后,邻近桩的受力变形仍会继续增大,表现出明显的时间效应。通过参数研究,分析了本构模型、应力历史、桩墙距离、开挖速度、降水等对桩基受力变形性状的影响。     

大直径灌注筒桩轴向荷载-沉降曲线的一种解析算法

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为主要应用于软弱地基处理的一种桩型。筒桩的荷载传递机理不同于一般的灌注或沉管实心桩,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。本文采用按桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的计算方法,考虑土体强度沿深度线性变化的特性,并考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧摩阻力、桩外侧摩阻力和桩端阻力共同传递荷载的模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过两个工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对提高承载力和减小沉降量都有贡献。     

开挖卸荷条件下单桩承载力特性的模型试验研究

基坑开挖卸荷会导致开挖段桩侧摩阻力缺失以及坑底桩周土围压减小,削弱桩基承载力。针对桩周土体开挖卸荷条件下的单桩承载力特性进行室内模型试验研究,通过模拟地面试桩和坑底试桩的竖向静载模型试验,分析单桩荷载传递过程,测试单桩极限承载力,研究桩周土体开挖卸荷对桩基承载力的影响。对比开挖卸荷前单桩的承载特性,开挖卸荷后桩顶及桩底沉降量均有增加,桩身轴力以及桩端阻力有所增大,模型单桩极限承载力下降。     

隧道开挖对桩基影响的室内模型试验研究

隧道开挖后,在水平方向和竖直方向均会产生土体位移,由于土体位移和桩的轴向荷载的作用,会使桩身位移和弯矩增大,因此在桩基设计中需要考虑土体位移与轴向荷载的共同作用。针对这一情况,设计桩顶竖向荷载与隧道开挖引起的土体位移共同作用下桩基的模型试验,根据隧道埋深的不同,选取不同的加载模块以模拟隧道开挖引起的土体水平和竖向位移模式。试验结果表明,随着土体位移和竖向荷载的增大,单桩和群桩的弯矩和位移均增大,单桩的弯矩和位移大于群桩中的前桩和后桩,前桩与后桩之间存在明显的遮挡与支撑作用,此外桩顶竖向荷载的影响是不可忽视的。     

考虑桩土局部分离的饱和土体中桩基水平动力响应分析

采用有效应力的方法,根据不排水过程中的土体应力应变关系,计算孔压变化,并利用UMAT子程序模块进行二次开发,实现考虑孔压生成的修正Mohr-Coulomb本构模型在数值模拟上的运用。结合桩土接触面条件,研究考虑桩土局部分离的饱和土单桩及群桩的水平动力响应。将本文结果与已有文献进行对比,验证了本文方法的有效性和正确性。通过参数分析,研究桩土局部分离、桩间距、加载频率对桩基动阻抗及孔压分布的影响。研究结果表明：水平动力荷载作用下,桩土分离显著地降低了桩基水平动阻抗,土体塑性和超孔压对桩基动阻抗也有相应影响,高频荷载作用时,其影响更大;循环加载后,桩周上部土体产生超孔压,削弱了土体有效应力和桩基水平承载力。