考虑荷载埋深与K0变化的地基临界荷载

传统的地基临界荷载计算方法将荷载埋深土体等同于超载,没有考虑荷载埋深对地基附加应力分布的影响,也没有反映静止土压力系数变化对地基自重应力的影响。基于分布荷载作用于地基内部的附加应力计算公式,同时考虑静止土压力系数随地基土内摩擦角变化条件下,计算分析了地基的临界荷载。计算结果表明,假设静止土压力系数恒等于1高估了地基的临界荷载,静止土压力系数的变化对地基临界荷载的影响不可忽略。考虑荷载埋深的影响则使地基附加应力显著降低,当荷载埋深为1倍荷载分布宽度时,竖向附加应力相对于无埋深条件最大降低了29.3%,临界荷载也提高了38.4%～44.6%。考虑荷载埋深对地基附加应力的影响后,埋深对地基临界荷载的影响不再是线性的,当埋深较大时,埋深的影响随埋深的增加逐渐减小。     

k_0≠1时条形荷载下地基承载力解析计算

在考虑侧向土压力系数k_0≠1的情况下,根据均布荷载作用下弹性应力解和摩尔-库伦破坏准则,推导出条形荷载下地基承载力的精确公式,修正了现有的地基承载力公式的不足之处。解析过程表明当M点处于基础中心点竖直方向以下时,地基中塑性区开展到最大深度。同时,将该公式的计算结果与现有公式的计算结果进行了对比,证明了该公式的精确性。在此基础上,讨论了侧向土压力系数对于地基承载力的影响。     

移动荷载引起的地基应力状态变化及主应力轴旋转

用弹性半空间Euler-Bernoulli梁及其在移动荷载作用下的动力解,得到地基表面与梁之间的接触反力解答。将接触反力视为作用于地基表面的荷载,以单位移动荷载引起的半空间地基内部应力解为基础,对反力在作用空间上进行积分,得到荷载速度小于地基中Rayleigh波速时,移动荷载在地基中引起的稳态应力响应解答。以单个轮轴移动荷载为例,分析地基土单元的应力状态变化、主应力轴旋转以及荷载速度的影响。给出荷载移动线正下方和荷载移动线外土单元应力的时程曲线、应力路径、主应力轴方向变化曲线。结果发现,荷载移动过程中,荷载移动线正下方土单元主应力轴连续旋转180°。土单元应力状态从纯剪变化到三轴剪切,再回到纯剪状态。当荷载速度较高时,速度对应力状态变化的影响非常大,移动荷载引起的动力响应非常大,不可以用静力解答来分析应力。荷载移动线以外的土单元应力状态变化和主应力轴旋转非常复杂,但x-z和x-y平面上的应力路径形状与荷载移动线正下方土单元的应力路径形状相似。     

基坑附近既有建筑物地基承载力减损的估算

基坑开挖导致周围既有建筑物地基承载力减损是一个值得关注的问题。本文基于工程应用较广的极限平衡理论,讨论了临近基坑既有建筑物荷载作用下地基临界滑移面的形状,提出了一种考虑基坑开挖影响的地基土破坏时临界滑移面模式,并利用滑楔法推导出相应的极限承载力估算公式。在此基础上,用给出的公式分别计算了基坑边坡、基础所处位置及土的内摩擦角取不同值时的地基极限承载力系数。将所得解答与已有文献中的试验数据和太沙基的地面水平、基础底面光滑时的理论解进行了对比分析。结果表明该方法简单实用,估算位于基坑附近一定范围内的地基承载力,效果较好。     

刚性基础下碎石桩复合地基临塑荷载的确定

为探讨碎石桩复合地基的承载力,从碎石桩的荷载传递和破坏性状出发,建立碎石桩复合地基的计算模型。基于半空间轴对称弹性理论及基本假定,考虑散体材料桩在荷载传递过程中的径向膨胀变形,根据桩土变形协调及桩土界面上径向应力平衡条件,得到桩土应力比的表达式。应用莫尔-库仑破坏准则,给出了碎石桩复合地基临塑荷载和临界荷载的计算公式。最后,与碎石桩复合地基极限承载力经典方法的计算结果进行对比,结果表明,计算所得的临界荷载十分接近。     

柔性基础下桩体复合地基的解析法

 柔性基础、垫层、复合地基、下卧层土体的共同作用一直没有得到较好的考虑。将四者作为一个共同作用的系统,假设桩土界面之间存在相对滑移且同一水平面上地基土沉降不同,考虑系统四部分界面上的应力与变形协调,对典型单元体建立荷载传递基本微分方程并给出其解答,从而得到表征复合地基性状的沉降和桩土应力比等的求解公式;与某工程实测成果及按现行规范推荐方法计算所得结果对比表明该解答是合理的,柔性基础下桩体复合地基中的桩土荷载分担比、荷载传递机制等均与刚性基础下的复合地基不同,工程设计中要高度重视和运用等沉面和中性面的概念;最后对进一步的解析法研究提出了建议。     

交通荷载应力路径下砂土地基变形特性研究

在交通荷载作用下,地基土单元不仅偏应力大小周期性变化而且主应力轴连续旋转。为了研究交通荷载应力路径下地基土单元排水变形特性,利用动态空心圆柱仪对K0固结下饱和砂土进行了一系列"苹果型"动力循环应力路径以及普通动力循环应力路径试验。两组应力路径试验结果的对比表明交通荷载应力路径引起的主应力轴连续旋转会加速竖向永久变形的累积,并且对竖向回弹模量具有软化作用,而且随着循环应力比的增大,两种应力路径下变形特性差异变得更加明显。最后,基于Uzan回弹模量模型提出了相应的修正公式用来考虑主应力轴旋转效应。     

条形均布荷载下地基临界荷载的精确公式

论文根据太沙基塑性区发展的理论，基于临界荷载统一公式的攮础上，推导了条形均布荷载下粘性土、砂土等地基的较为精确的临界荷载公式，并制作了供参考和查阅用的图表。理论上，该公式比目前通用的地基临界荷载公式所求解的值更为精确。从一个具体的实例可以看出在某种意义上，该公式存估计地基承载力方面是较为优越的。本文还从公式出发，推得了条形均布荷载下地基塑性区的近似范围。     

基于上、下部共同作用的柔性基础下复合地基解析解的研究

柔性基础下复合地基的受力及变形过程是柔性基础、垫层、复合地基以及桩端下卧层土体四者相互作用、应力和变形相互耦合的复杂过程。在分析柔性基础下复合地基的荷载传递机理的基础上;将柔性基础-垫层-复合地基-下卧层土体作为一个共同作用的整体,建立考虑上、下部共同作用的柔性基础下复合地基简化分析模型,考虑柔性基础、垫层、复合地基与下卧层土体之间应力、变形协调关系以及桩、土界面的相对滑移,推导出表征复合地基性状的沉降变形和桩土应力比的求解公式;最后通过与工程实测结果的对比分析,验证该方法的合理性和适用性。     

刚性桩复合地基的桩土应力比计算方法

刚性桩的桩体刚度比较大,承担较大荷载后桩身变形较小,其桩土应力比远大于半刚性桩的桩土应力比。刚性桩复合地基设计仍沿用半刚性桩复合地基经验设计,导致刚性桩复合地基设计过于保守,问题的关键在于如何准确确定其桩土应力比。基于刚性桩荷载传递规律、桩-土-垫层变形协调条件,综合考虑了桩体的上下刺入变形、桩侧正负摩阻、桩长、桩径、土性等影响因素,推导得到了刚性桩复合地基桩土应力比简化公式,并与刚性桩复合地基室内模型试验和现场实测结果进行对比分析,该公式便于工程应用,更有利于刚性桩复合地基定量化设计和计算沉降。     

列车交通荷载作用下地基土单元体的应力路径

为研究列车交通荷载作用下地基内部动应力特征以及土体单元经历的应力路径,基于2.5维有限元数值方法建立轨道-路堤-地基耦合分析模型,其中轨道在轮轴荷载作用下的弯曲变形用欧拉梁来描述,而列车荷载被简化为作用于轨道上的单个或多个移动轮轴荷载,通过基于半解析的方法推导得到了地基中的动应力解答。剖析列车轮轴荷载作用过程中地基内部土单元体经历的应力路径和其中的主应力轴旋转现象;发现当列车速度低于地基剪切波速时,不同速度的荷载作用下不同地基深度处的土单元应力路径曲线形状都很相似;而当荷载速度增大到接近或者超过地基剪切波速时,土单元应力路径曲线和应力分布均发生很大改变。分析结果为研究交通荷载作用下软土的动力特性及地基长期附加沉降提供了基础。     

基于上下部共同作用的柔性基础下复合地基性状研究

根据路堤荷载下复合地基的变形特征,将柔性基础下复合地基分解为填土、垫层、复合地基、下卧层土体4部分。将4者作为一个共同作用的系统,假设桩土界面之间存在相对滑移且同一水平面上地基土沉降不同,考虑系统4部分交界面上的应力与变形协调,通过对典型单元体的分析,推导了表征柔性基础下复合地基性状的桩土应力比和沉降变形的求解公式。最后将工程实测结果和本文方法分析的结果进行对比,二者基本一致,说明本文方法能较好反映柔性基础下复合地基的工作性状。     

侧压力系数对临界荷载的影响分析

取消现有公式中与实际不符的假定,考虑土体实际应力条件,重新推导了临界荷载公式,给出对任意侧压力系数均适用的临界荷载计算公式,并将超固结比OCR引入临界荷载的计算中。在粘聚力、内摩擦角、基础埋深、基础宽度、土体重度、超固结比等因素变动的情况下,着重分析了侧压力系数对临界荷载的影响规律。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔-库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr-Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

条形地基极限承载力的数值极限分析方法

数值极限分析方法既有很广的适用性,又有很好的实用性。该文通过有限元荷载增量法和极限应变法计算条形地基的极限承载力,并和传统经验公式的计算结果进行对比分析,验证了数值极限分析方法的可靠性。基于有限元荷载增量法求解地基承载力系数的数值解,可以解决采用经验公式计算可信度不高的问题,并能综合考虑基础宽度和地基土内摩擦角的影响。修正后的地基极限承载力经验公式具有更明确的物理意义,基于数值极限分析方法构建的地基承载力系数取值表格更具实用性和可操作性。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔–库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr–Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

考虑地基各向异性的沉降计算

本文采用积分法推导了均布荷载作用下横观各向同性地基中的应力公式,并采用三向应力条件分层总和法计算沉降。根据导出的公式编制了计算机程序。一个工程实例的计算分析表明在沉降计算中必需考虑土的各向异性和三向应力条件。     

路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的现场试验

通过对填砂路堤下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的现场试验,获得路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩、土应力,并对复合地基中桩土应力比随荷载和时间的变化规律进行探讨。试验结果表明,路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比的变化规律与刚性基础下复合地基桩土应力比的规律有较大差别,它随荷载的增加呈先减小后增大的规律,桩土应力比不超过2.0,且随时间基本不变。     

循环荷载作用下水泥土桩复合地基的临界循环应力比和永久变形分析

通过循环荷载作用下水泥土桩复合地基的室内模型试验,考虑复合地基的垫层、加固层以及下卧层的相互作用,研究了循环荷载作用下水泥土桩复合地基的竖向永久变形发展情况,考虑了复合地基的固结状态、循环应力比的大小及加荷频率对竖向永久变形的影响,得到了水泥土桩复合地基的临界循环应力比和竖向永久变形随加荷周数、加荷频率和固结状态而变化的规律,对于控制复合地基的工后沉降具有重要的参考价值。     

考虑硬壳层抗剪作用的软土地基极限荷载计算

在浅基础地基极限承载力计算中,把基础两侧基底平面以上的土层,简单地当作上部荷载,而忽视作为荷载土层的抗剪能力,必然要低估地基的承载力。应用静力平衡原理和土体极限平衡条件,考虑基础两侧基底平面以上土层的抗剪能力,深入分析软土地基土硬壳层的抗剪作用,推导出考虑硬壳层抗剪影响的软土地基极限荷载计算公式。该公式可用于均质和非均质软土地基极限荷载计算,能更准确反映地基极限承载力。