上海某超高层建筑桩基承台沉降弯曲变形计算与实测对比研究

针对有长期沉降弯曲观测资料的上海某超高层建筑桩基承台工程,介绍了基于弹性支承上结构物分析原理的桩基承台沉降弯曲特性实用计算方法的基本概况,并指出了该方法存在各桩的桩顶沉降计算经验系数、考虑上部结构共同作用对承台影响和承台混凝土结构截面刚度折减等3个主要不确定因素。据此,针对桩基承台沉降弯曲变形,将该工程桩基承台沉降弯曲变形实测值与按上述实用计算方法得到的计算值进行了对比分析。结果表明,采用相等于地区性桩基平均沉降计算经验系数作为各桩桩顶沉降校正系数,合理考虑桩基承台与有限层数的上部结构的共同作用,采用计入混凝土材料开裂和徐变的混凝土承台截面刚度,该实用计算方法得到的桩基承台沉降弯曲变形计算值能够与实测值吻合较好。根据上述对比分析结果对该实用计算方法提出了改进意见。     

由桩底土蠕变引起的桩基沉降简易计算方法

简化的Mesri蠕变模型参数简单 ,所需的三个参数可通过常规的三轴流变试验获得。本文采用该模型描述桩底土的蠕变行为 ,用桩的Mindlin附加应力公式计算桩基桩端平面下的附加应力 ,建立了一套计算桩基工后沉降的简单实用的方法 ,同时对相应桩基的工后沉降进行了现场长期监测。计算结果和监测结果的对比表明计算结果可用于初步设计     

基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法研究

沉降计算是高承台桩基设计中的难点所在。为探讨高承台群桩基的沉降性状与计算方法,首先,基于Cooke法导得桩基侧摩阻力在其周围土体中产生的位移场分布,并考虑邻近桩基的存在所引起的位移折减效应,经迭加后获得桩侧单位厚度土的等效刚度系数;然后,通过对Boussinesq解进行桩的入土深度修正,导得桩端土的等效刚度系数。在此基础上,提出一种新的基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法,并利用该方法对一模型桩试验结果进行了分析比较。结果表明,按该文方法获得的沉降预测值与实测值吻合较好。     

软土地区桩基础沉降计算实用方法和公式

基于筏-桩-土相互作用理论的计算分析,给出了软土地区的桩基沉降计算实用方法和公式,包括桩筏基础的平均沉降、差异沉降和基础板纵向整体弯矩,减少沉降桩基础的沉降以及柔性桩(如水泥土搅拌桩)基础的沉降公式,大大简化了桩基沉降的计算,并可得到较合理的计算结果.     

斜桩承台桩基沉降影响有限元分析

马来西亚槟城二桥部分基础采用斜桩双承台,由于其采用斜桩基础,且桩基间距小于规范要求,沉降不方便计算。为控制其变形,需预估沉降值,通过有限元软件建立其中两个最具代表性的斜桩承台的空间模型,分为单承台和双承台两种情况,分析两种情况的沉降情况以及两承台间的相互影响,得出单承台和双承台两种情况下的沉降计算值以及变形情况,进而确定出双承台间的影响系数。同时比较桩身压缩量与总沉降的关系,结果表明沉降主要是由桩身压缩量引起,且总沉降满足要求。     

双孔盾构开挖对近接桥梁桩基影响的三维分析

隧道开挖一直是相对复杂的问题,以杭州某隧道穿越桥梁桩基为例,基于有限元分析方法,通过建立的3 D模型来模拟隧道开挖的施工过程,分析隧道开挖后对于周围土体的变形和应力状况、隧道开挖过程对桥梁的桩基和承台及地基通过水泥搅拌桩处理后隧道开挖的影响.从实践的施工过程收集工程数据,对结果进行模拟并加以分析,得出隧道施工造成土体沉降的类型表现为2种:(1)整体式沉降,表现为大范围的沉降槽;(2)局部式沉降,表现为隧道上方土体沉降值相同,似"拱形"状.隧道开挖使承台发生竖向位移,承台中部范围的沉降值最大,越接近边缘承台的沉降值越小.     

桩径对桩-土-结构共同作用时的抗震性能的影响

根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩-土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构相互作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入进行动力有限元计算。基于此计算模型,在其他条件不变的情况下选择各种桩基直径进行计算,根据计算结果分析讨论了在该模型条件下桩径选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出了优化方案,进行总结并得出结论。     

基于ADINA桩承台基础数值模拟分析

基于ADINA,对某桩基承台进行了二维和三维有限元分析,并将二维和三维计算结果与规范计算结果进行了对比,结果表明:三维数值模型计算得出的结果比二维数值模型计算得出的结果更接近规范方法,说明三维数值模型计算所得结果更加准确。     

岩溶地区既有桩基础病害加固设计及数值分析

某既有线桥梁在上部荷载长期作用下,桥墩产生沉降和倾斜,危及行车安全。勘察表明,该桥墩基础下分布有溶洞。基于突变理论,根据岩溶区桩下卧溶洞顶板失稳破坏条件,确定了位于溶洞顶部原桩的承载力;在此基础上,针对岩溶分布特征和地基承载特性,采用增补桩基-扩大承台主动加固法对其进行加固,通过理论计算确定合理桩长;同时,采用数值模拟软件,分析了桥墩基础加固前后的稳定性,以及增补桩基桩长与桥墩基础沉降和倾斜的关系。结果表明：数值计算结果与理论计算结果吻合,原桥墩基础承载力不满足设计要求,增补桩的合理长度为14.5 m,已穿透溶洞,此时承台中心沉降为6.9 mm,纵桥向承台最大沉降差为0.89 mm。     

软土中群桩承载变形特性与减沉复合疏桩基础设计计算

根据大型现场模型试验,分析了软土中群桩承台、桩、土相互作用特性。试验表明:随桩距增大,承台土抗力和桩侧阻力增大,而端阻力减小;当桩距增至6d时,侧阻力趋近于单桩,端阻力仍高于单桩,承台土抗力发挥率(承台效应系数)仅为50%左右,明显小于其他类土;桩基沉降变形特征表现为桩端刺入和桩间土压缩为主导;不同于小桩距群桩的桩、土整体变形特征。根据软土中疏桩基础承载变形特征,提出减沉复合疏桩基础简化设计方法,以计算桩间土压缩及桩土相互作用效应确定桩基沉降,并以十余项实际工程进行了验证。     

群桩沉降的非线性计算方法

提出一种群桩沉降的非线性计算方法，它能考虑土的成层性，桩土共同作用的非线性。实例计算表明，计算结果与实测值基本一致，比线性计算方法更为合理。     

考虑侧阻软化和端阻硬化的群桩沉降简化算法

 提出一种位于成层土中的单桩和群桩非线性受力性状的简化算法。单桩沉降计算时采用侧阻软化模型模拟桩身位移与单位侧阻间的关系,采用双折线硬化模型模拟桩端位移与单位端阻间的关系。采用上述2种计算模型,提出单桩受力性状的迭代算法。获得单桩沉降后,结合等代墩法建立群桩沉降的简化算法。算例分析表明,本文方法计算值与实测值和其他方法的计算值有较好的一致性。     

分层土中桩筏土共同作用近似三维分析

基于变分原理,利用Mindlin位移解,通过将桩沿桩与土接触面、筏板沿与土接触面进行三维剖分,建立了在分层土中能够考虑桩筏土相互作用的三维分析方法,利用该方法能够考虑筏板侧壁摩阻效应、分层土、长短桩、不等直径桩的影响。与现有的方法相比,该方法能够更好地模拟桩身摩阻力沿桩身横截面的分布,从而使筏板下群桩之间被夸大的效应减小,桩顶荷载的分布更趋于实际。通过对一组案例进行分析,结果表明:(1)筏板侧壁摩阻效应仅对筏板的板底边缘应力分布影响较大,中部影响较小,对沉降的影响却较小;(2)分层土的位置对桩筏承载的影响较大,尤其是筏板底和桩端所在土层的影响尤为明显。     

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。     

软土层未打穿的桩承式路堤现场实测研究

 以申苏浙皖高速公路为工程背景,对软土层未打穿的桩承式路堤进行现场实测研究。共选取2个管桩断面作为试验观测断面,在填筑时及填筑完成后对桩托板和桩间土上的土压力、路基沉降及下卧层沉降进行监测,并与软土层打穿时的实测结果作比较。研究表明：桩间距越大,桩体荷载分担比越小;软土层未打穿时荷载分担比为61.4%～75.5%,比打穿时小一些;软土层打穿与未打穿时的土拱高度都为桩托板净间距的1.0～1.4倍;软土层未打穿时桩土不均匀沉降比打穿时大;路堤填筑完成后的沉降约占总沉降的30.0%;下卧层沉降约占路堤总沉降的60.0%。将现场试验结果与4种理论方法的计算结果进行比较,评价各种方法的适用性。     

Finite element prediction on the response of non-uniformly arranged pile groups considering progressive failure of pile-soil system

A uniform arrangement of individual piles is commonly adopted in the conventional pile group foundation, and basin-shaped settlement is often observed in practice. Large differential settlement of pile groups will decrease the use-safety requirements of building, even cause the whole-building tilt or collapse. To reduce differential settlement among individual piles, non-uniformly arranged pile groups can be adopted. This paper presents a finite element analysis on the response of pile groups with different layouts of individual piles in pile groups. Using the user-defined subroutine FRIC as the secondary development platform, a softening model of skin friction and a hyperbolic model of end resistance are introduced into the contact pair calculation of ABAQUS software. As to the response analysis of a single pile, the reliability of the proposed secondary development method of ABAQUS software is verified using an iterative computer program. The reinforcing effects of individual piles is then analyzed using the present finite element analysis. Furthermore, the response of non-uniformly arranged pile groups, e.g., individual piles with variable length and individual piles with variable diameter, is analyzed using the proposed numerical analysis method. Some suggestions on the layout of individual piles are proposed to reduce differential settlement and make full use of the bearing capacity of individual piles in pile groups for practical purposes.     

黏土热–力学特性对能量桩力学特性的影响

能量桩运行会导致土体温度场的改变,从而影响桩周土的热–力学特性,进而影响能量桩的变形、桩–土界面应力及承载性能。将ACMEG-T土体热本构模型在ABAQUS软件中进行二次开发,通过编写UMAT子程序对能够反映黏土热–力耦合特性的三轴试验结果进行模拟与分析,验证了模型的可靠性。建立数值模型,研究了土体热–力学特性对能量桩位移、桩–土界面应力及桩身轴力的影响规律。研究结果表明,温度变化会导致土体产生累计沉降,并进一步导致桩侧产生负摩阻力;在负摩阻力的影响下,能量桩会产生额外的沉降以及不可恢复的轴力;土体热–力学特性对能量桩力学特性的影响效应随着土体超固结比的增加逐渐减弱。     

软土地区多层建筑的桩基设计技术分析

对软土地区多层建筑桩基设计相关基础进行了分析,在介绍桩基础设计方法研究和桩基础计算方法的基础上,着重论述了软土地区的地基模型与软土地基的桩基沉降变形模型,以期为完善桩基设计积累经验。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明:载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩(含桩帽)承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

流变性软土地层桩基沉降位移的粘弹性解析方法

考虑流变性软土地层桩基工程特性,并通过构建桩底土体虚拟柱状结构模型,建立了由桩体变形和桩底沉降时效特性的桩基沉降位移计算模型及其理论解。研究了桩基承载模式及其随荷载的演变规律、对应承载模式条件下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明:软土地层中桩基荷载通过桩周阻抗自上而下传递,桩基承载模式随荷载增大存在摩擦承载模式、摩擦与桩端共同承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系;当桩基处于摩擦承载模式时,桩基沉降位移等于桩体压缩瞬态弹性变形;当桩基承载模式处于摩擦与桩端共同承载状态时,桩基总位移为桩体变形和桩底土体沉降位移的叠加,受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性,且随荷载增大桩端承载效果以及桩基位移的时效性愈加显著。