被动桩土拱效应与影响因素细观研究

采用室内模型试验与颗粒流(PFC2D)数值模拟相结合的方法,对被动桩在砂土中土拱形成机理进行了较系统和深入的研究。研究表明,拱效应是多种因素的组合;桩间距、砂土颗粒孔隙率和桩土接触特征对土拱效应的影响最明显;桩间距小、孔隙率小、桩土接触面粗糙或密实度大的土体,易形成土拱;土拱并不是一成不变的,随着颗粒排列调整,可能在此过程中破坏或重新形成。     

考虑土拱效应的桩参数取值分析

在考虑土拱区土体强度增加的情况下，分析了桩侧的土压力，通过求出不同桩径桩距条件下的土压力，从中找出一个最小土压力的桩参数，并通过工程实例分析证明了该计算方法的正确性和可行性。     

被动桩土拱效应有限差分模拟研究

采用有限差分软件FLAC3D,分析外荷载、桩间距和土体性质对土拱效应的影响,分析表明,在一定范围内随着外荷载的增加,桩体荷载分担比不断变大,土拱效应不断增强;随着桩间距的增大,土拱效应逐渐减弱;土体内摩擦角对土拱效应具有加强作用。     

基于土拱效应的基坑桩间土压力及拱效应存在形式分析

在基坑工程的开挖工程中，存在着土拱效应。分析了桩土间的土压力情况，提出了初步见解。同时，分析了基坑工程的几种拱效应的存在形式。     

被动受荷桩成拱效应及三维数值分析

采用三维有限差分法,分析了被动受荷桩的成拱效应。建立了三维数值分析模型,考虑不同桩间距,不同堆载大小和不同边界条件等情况下,被动受荷桩对土体侧向位移的遮拦效应。分析结果表明:土体的成拱效应和桩间距关系密切,在较小的桩间距条件下,土体成拱效应明显,桩的存在有效限制了土体的侧向变形;三维情况下被动受荷桩的成拱效应与二维情况下没有太大差别,但在其他条件相同时,二维情况下桩周土体的应力明显比三维大。     

考虑土拱效应的土压力理论在桩锚支护受力分析中的应用

基坑支护结构上实测的内力常常远比按经典土压力理论计算的要小,针对这一问题考虑土拱效应对桩锚支护结构土压力的影响,应用Handy提出的土压力计算原理来分析桩锚支护结构的土压力。计算结果表明:桩侧土压力与经典土压力分布不同,与实测结果比较相符;对于砂卵石地层桩锚式支护结构,用考虑土拱效应的土压力计算模型比较合适。     

组合桩土拱效应的试验模型分析

通过试验模型分析了砂质粘土的桩间距、含水率等因素对土拱效应的影响,结果表明：含水率为15．2％～30．7％的粘土中。4倍-6倍桩宽为合理桩间距范围,桩顶位移随桩间距的增大而增大。     

考虑土拱效应的斜插式桩板墙合理板间距研究

结合高速公路边坡实际工程,采用ABAQUS有限元软件进行三维数值模拟分析; 从考虑板间土拱效应的角度出发,研究了0.2倍板宽、0.3倍板宽、0.4倍板宽、0.5倍板宽4组不同板间距下斜插式桩板墙的板后水平土压力、板后竖向土压力以及板间土拱强度沿横向的变化规律,并结合结构实用性和安全性,提出了斜插式桩板墙的合理板间距取值范围、板间土拱的拱脚位置以及拱顶参数关系。结果表明:斜插式桩板墙在悬臂段中下部相邻板间以板底作为拱脚形成板间竖向土拱,且板后土压力随深度表现为锯齿状分布,水平土压力小于经典库仑主动土压力,竖向应力大于土体自重应力; 板间土拱的拱脚位于斜插板板底,在设计施工时应进行局部加强以提高设计强度; 当板间距取0.3倍～0.4倍板宽时,板间土拱效应明显,板后土压力较小,建议斜插式桩板墙合理的板间距取值为0.3倍～0.4倍板宽; 所得结论有助于斜插式桩板墙结构的进一步优化设计,并产生显著的经济效益和社会效益。     

支护桩桩间土拱效应及合理桩间距分析

支护桩合理桩间距的确定对桩基支护工程安全性和经济性具有重要意义.在合理拱轴线的假定下建立了土拱力学模型,分析了土拱拱脚处的受力特征,推导建立了拱脚在极限平衡状态下土拱极限跨度表达式,在考虑土拱侧向压力的条件下,分析了土拱拱高随土层深度的演化规律,研究结果表明:土拱跨度随土体力学参数的增大而增大,随桩后水平推力的增加迅速...     

被动桩土压力计算的被动拱-主动楔模型

针对在桥梁码头、工业厂房等工程中经常遇到的被动桩问题,从土体的运动和应力的传递方式入手,采用将被动桩分为被动侧成拱和主动侧形成应变楔分别计算土压力,实现从简单的一维弹性地基梁模型到复杂的三维桩土相互作用的拓展。考虑实际土体的成层性,被动侧土压力的计算考虑土体的成拱效应,传递到桩身上的应力以动态的应变楔向主动侧土体传递,建立桩土相互作用的整体平衡方程,并采用有限差分方法迭代求解。最后采用一工程实例对该模型进行验证。     

考虑位移影响及土拱效应的土压力研究

针对不同位移模式下的刚性挡土墙,提出考虑位移影响和土拱效应的土压力计算方法。将已有的内、外摩擦角与位移之间的关系式以及侧压力系数的表达式植入水平层分析法,推导出不同位移模式下的主、被动土压力的理论公式。并将计算结果与六个模型试验数据比较,结果表明：计算结果与试验数据的变化趋势基本一致,主动情况下吻合较好,被动稍差;从位...     

抗滑桩桩后土拱效应特征的三维数值研究

通过对抗滑桩桩后土拱效应的三维数值模拟分析,发现在抗滑桩桩后和桩间土体中存在两种不同作用机理的应力拱,抗滑桩桩后土拱效应随着深度的增加而增强,不同性质的土体土拱具有不同的形状。经过对抗滑桩桩后土拱效应影响因素的分析表明,抗滑桩桩后外载荷大小、桩间距、土体内摩擦角、黏聚力、土体与桩体的相对刚度的大小、土体的泊松比、桩土接触面性状等对土拱效应有不同程度的影响。     

承台底土阻力群桩效应系数有限元分析

利用三维弹塑性有限元方法，对复合桩基承台底土阻力群桩效应系数进行了分析；根据分析，编制了相应的有限元程序：应用该程序研究了承台宽与桩长之比、桩距、桩数、土类等对承台底土阻力群桩效应系数的影响。结果表明，(1)承台底土阻力及其群桩效应系数随承台宽与桩长之比、桩距增大而增大，随桩数增多而减小：(2)承台底土阻力群桩效应系数与土类有关。     

抗滑桩与滑坡体相互作用的研究

研究抗滑桩与滑坡体间的相互作用机理，提出了模拟抗滑桩与滑坡体之间相互作用的新方法－－极限平衡法和有限单元法相结合的方法。给出了加固后滑坡体完全系数计算和抗滑桩内力计算的流程图。最后用开发的软件计算了一个实例，得到了很好的结果。     

桩承式路堤中土拱效应的改进Hewlett算法

桩承式路堤的承载机制即路堤在路堤荷载以及外部荷载的共同作用下，路堤内部力的传递与分布情况，而土拱效应是路堤承载特性与各组成部分相互作用的综合反映，因此分析桩承式路堤的承载机制，最重要的就是研究其土拱效应。在对Hewlett的平面和空间土拱效应计算方法作必要阐述基础上，对Hewlett空间土拱效应下塑性点出现在桩顶时的边界条件作了改进，得到改进后的桩土荷载分担比计算式。并用改进后的计算方法、Hewlett的方法分析桩土荷载分担比随桩帽宽与桩心距之比、桩心距与路堤高度之比、路堤填料内摩擦角的变化规律，并进行比较分析。最后通过与实测数据和数值分析结果的对比，验证该改进算法的可靠性与可行性，可供工程设计时参考。     

考虑土拱效应的挡土墙空间土压力研究

 研究表明土拱效应是影响挡土墙土压力分布的一个重要因素,但目前关于空间条件下考虑土拱效应的挡土墙土压力研究还很少。通过将土拱效应原理引入顾慰慈等建立的空间土压力计算模型建立了考虑土拱效应的空间土压力计算模型,并将该模型划分为I、II、III、IV四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观的看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。     

考虑土拱效应的挡土墙地震主动土压力静力研究

 在Mononobe-Okabe拟静力学理论的基础上,对挡土墙后填土进行应力分析,根据静力平衡求得滑裂面水平倾角。再结合土拱效应原理采用水平层分析法,对处于正常受力状态的填土微元体进行应力分析,并根据静力平衡和力矩平衡建立方程组,从而求得适用范围更广的地震作用下墙后土体的主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置等的计算公式。利用数值方法分析土内摩擦角、墙土面摩擦角以及水平和竖向地震系数对滑裂角、主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置的影响,并将计算结果与其他计算方法所得结果以及试验结果进行对比分析。     

梯形截面有限土体被动土压力计算研究

基于塑性流动理论建立梯形截面有限土体被动土压力计算模型,揭示梯形截面有限土体被动土压力与半无限空间被动土压力的比例关系及模型参数对之的影响规律,并通过对某基坑支护加固工程的朗肯土压力理论及模型计算结果的对比及案例分析,论证梯形截面有限土体被动土压力对基坑(边坡)稳定的作用,验证模型的计算结果。     

考虑土拱效应的黏性填土挡土墙主动土压力研究

 以墙后填土为黏性土的刚性挡土墙为研究对象,考虑挡土墙后的土拱效应,以及墙土摩擦角、墙土黏结力、墙后填土黏聚力的影响,推导挡土墙在平动模式下的主动土压力系数和主动土压力解析解。结果表明,考虑土拱效应的主动土压力系数和主动土压力均与墙土摩擦角、计算点深度以及墙后填土的内摩擦角、黏聚力及重度有关。通过将求解的主动土压力系数和主动土压力与现有经典理论解及前人理论研究成果对比,发现结果完全吻合,验证该研究结果的正确性。