天然饱和黏土中新、旧桩荷载–沉降关系研究EI北大核心CSCD

天然饱和黏土中静压桩沉桩结束后其桩周土体逐渐固结,由于旧桩周围土体已完全固结,其桩周土体的力学特性与新桩有显著差异,承载特性亦有较大区别。针对新、旧桩单桩的荷载–沉降特性,在考虑土体初始各向异性、沉桩效应的基础上,基于柱孔不排水扩张后桩周土体应力与孔压基本解答,研究新、旧桩周土体力学特性的差异。在此基础上,根据新、旧桩周土体的力学特性和桩侧土体在加载过程中的力学特性,提出分别适用于新桩与旧桩的荷载传递模型,并通过与现场试验结果对比进行验证。研究结果表明,该荷载传递模型能较好地预测新、旧桩的荷载–沉降关系,对新、旧桩混合桩基承载机制的深化认识及其优化设计理论的完善都具有重要意义。     

天然饱和黏土中新、旧桩荷载–沉降关系研究

天然饱和黏土中静压桩沉桩结束后其桩周土体逐渐固结,由于旧桩周围土体已完全固结,其桩周土体的力学特性与新桩有显著差异,承载特性亦有较大区别。针对新、旧桩单桩的荷载–沉降特性,在考虑土体初始各向异性、沉桩效应的基础上,基于柱孔不排水扩张后桩周土体应力与孔压基本解答,研究新、旧桩周土体力学特性的差异。在此基础上,根据新、旧桩周土体的力学特性和桩侧土体在加载过程中的力学特性,提出分别适用于新桩与旧桩的荷载传递模型,并通过与现场试验结果对比进行验证。研究结果表明,该荷载传递模型能较好地预测新、旧桩的荷载–沉降关系,对新、旧桩混合桩基承载机制的深化认识及其优化设计理论的完善都具有重要意义。     

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。     

群桩基础受力特性的模型试验研究

基于相似理论与模型试验原理,通过相似比例为λ=100的室内模型试验,分别对大直径超长群桩基础的承载-沉降关系、承台下土体附加应力的发展、不同桩位的桩顶反力以及各桩的受力特性进行了研究.结果表明:超长群桩基础的荷载-沉降曲线与该地区单桩沉降曲线相似,也呈缓变型.承台底部土的附加应力呈边缘大、中心小的马鞍型分布.不同桩位的...     

水平承载下超大群桩受力变形特性的模型试验研究

李子沟特大桥是内昆线上的重点工程,采用了超大群桩基础。为了进一步完善对超大群桩基础的力学行为的认识,运用模型试验分析了在水平承载下超大群桩基础的内力分布特点、群桩的承载性状和受力变形特性,得出了在不同荷载水平作用下,桩身各截面弯矩和水平位移等关系曲线和数据。试验结果表明,桩体上部受荷载的影响最为显著,最大弯矩发生在与承台连接附近的桩身处,弯矩沿桩身向下呈非线性递减,沿荷载作用方向桩前后土体的力学行为是不同的。     

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。     

层状地基中单桩非线性分析方法与应用

在沿海地区,随着高层建筑工程的不断建设,地质条件的日趋复杂,桩基础建筑物的沉降计算分析越来越重要。由于桩基础是一个十分复杂的系统,影响桩基础受力变形特性的因素很多,因而分析桩基础的受力及变形特性相当困难。迄今为止,还没有令人满意的分析方法,不少简化分析方法是基于均质各向同性弹性假设的,无法真实地描述层状地基中单桩的荷载沉降关系,本文应用层状地基中的非线性分析方法,结合福州地区的地质条件,对工程PHC管桩试桩实测荷载-沉降曲线进行了讨论,进一步探讨了层状地基中非线性简化分析方法在软土条件下单桩沉降分析中的适应性。     

螺杆桩群桩基础在建筑结构中的承载机理和适用性研究

螺杆桩作为一种新式桩体,可以通过其螺纹段增强桩侧摩阻力,已经广泛应用于交通和铁路路基等领域,但现阶段,针对应用于建筑结构中的螺杆桩群桩基础承载特性和适用性的研究有限.采用PLAXIS软件,分别建立了应用于建筑结构的螺杆桩群桩基础和直杆桩群桩基础有限元模型.通过基础竖向荷载-竖向位移曲线、竖向变形分布以及基础周围土体有效剪应力、塑性点分布,对比分析了两类群桩基础的承载特性和承载机理的差异.结果 表明,相比直杆桩群桩基础,螺杆桩群桩基础能够更好地发辉基础与地基共同承载作用;相对直杆桩群桩基础,螺杆桩群桩基础可以在节省材料的情况下,提高承载力约15％,减小沉降约10％.     

高承台群桩基础后压浆承载特性分析

以国内某跨海公路桥超大规模群桩基础建设工程为背景,运用大型有限元分析软件ADINA分别建立了压浆前后9根群桩基础与土体相互作用的三维有限元模型,研究了群桩基础注浆前后荷载沉降特性,桩顶、桩身轴力分布以及轴力与位移等问题。结果表明:桩端注浆可以减小群桩沉降约44.3%,加固效果显著,并且能改善群桩中角桩和边桩的受力状况,提高群桩基础整体承载性能。     

桩筏基础相互作用非线性简化分析

提出一种桩筏基础相互作用的简化分析方法。对筏板和土体的接触面进行单元离散,在单桩弹塑性分析的基础上,分析了桩–桩、桩–土、土–土的相互作用关系。推导了桩土体系的刚度矩阵,得到刚性筏板群桩基础的竖向荷载沉降关系,桩的轴力沿深度的分布和桩、筏板各自分担的荷载。无需对桩和土体沿深度方向进行单元离散,简化了计算过程。由于考虑了土体的非均匀性和桩土相互作用的非线性特性,计算模型更好地反映了土体的实际性状。与有限元、边界元计算值以及实际工程实测值进行对比分析,验证了本文方法的正确性,并可应用于实际工程问题的分析。     

Prediction of nonlinear vertical settlement of a pile group consisting of new and existing displacement piles in clay strata

Reusing existing displacement piles is economical, time-saving, and environment-friendly. This paper presents an analytical approach for predicting the load carrying behavior of pile groups consisting of new and existing displacement piles. The evolutions of the undrained shear strength and shear modulus of clay adjacent to the piles from installation through consolidation to long-term ageing are investigated to determine the load carrying behavior of displacement piles. The nonlinear load-settlement behavior of an individual pile is modelled by load-transfer method, where the exponential function-based load-transfer models integrating the two developed soil parameters are employed to represent the nonlinear behavior at the pile-soil interface. The pile-pile interaction in the pile group is explored based on the shear displacement method. Combining the load-transfer method and the shear displacement method, an analytical framework is proposed for predicting the load-settlement behavior of pile groups consisting of new and existing piles. The proposed framework is validated by predicting the vertical settlement of a high-rise apartment built on a pile group consisting of 74 new displacement piles and 22 existing displacement piles during construction. Good agreement is achieved between the predicted and measured results. A parametric study is performed to explore the stiffness efficiency and the load-settlement behavior of pile groups with different layouts of new and existing piles. The results indicate that the pile group with larger ratio of the number of existing piles to the number of total piles shows both stronger stiffness and a higher load carrying capacity.     

黏土中超长群桩竖向承载力模型试验研究

针对超长群桩使用较多而理论研究较少的现状,进行了大型的室内超长群桩模型试验。通过对黏性土中桩距为6d的超长钻孔灌注群桩的室内模型试验和实测数据分析,研究了超长群桩的荷载传递机理和承载力特性。得到了在竖向荷载作用下超长群桩的荷载与沉降关系曲线,桩身压缩量占桩顶沉降的百分比、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。研究结果表明:超长群桩属于非刚性摩擦桩,桩顶沉降主要由桩身压缩量引起;极限荷载作用下,桩端阻力接近为零,桩身中下部的侧摩阻力没有充分发挥。这些结论为超长群桩的理论研究、工程设计与施工提供有益参考。     

群桩相互作用的近似三维弹性分析方法的建立

群桩已不再具有圆形单桩的轴对称性,因此群桩的承载特性及群桩效应不仅受桩间距的影响,而且受群桩布置方式的影响。为分析这些因素,基于Mindlin位移解,通过将桩沿桩表面进行三维剖分,建立了能够考虑群桩之间相互作用的三维分析方法,同时该方法还能够考虑长短桩、不等直径桩之间以及有无刚性承台下的群桩相互作用。与现有的方法相比,该方法能够取得较好的结果,即使群桩之间被夸大的效应减小了,桩顶荷载的分布更趋于实际工况。另外,还得到一个有益的结论:群桩中的桩身摩阻力沿桩身横截面是非均匀分布的,位于群桩内侧的桩身摩阻力小于外侧的桩身摩阻力。     

自平衡试桩荷载传递模型及荷载-沉降曲线转换方法改进研究-自平衡试桩荷载传递模型及荷载–沉降曲线

通过分析自平衡试桩数据,提出了注浆前后荷载传递函数模型。对自平衡荷载–沉降曲线转换方法中的“精确转换法”进行了改进,考虑了土体连续性对桩顶沉降的影响。通过工程实例验证了模型的合理性,进一步的分析表明：土体连续性对超长桩桩顶沉降影响较大,考虑土体连续性时的极限承载力比不考虑土体连续性时小,改进的方法偏安全。     

钢管后压浆预压托换桩竖向承载力性能分析

由于复杂杂填土地基发生不均匀沉降引起某住宅楼裙房结构发生破坏,根据结构破坏特点,提出了适用于地基土质较差的新型钢管后压浆预压桩托换法。本文根据新型桩体桩侧注浆扩散范围,对桩体受力机理进行分析,并提出钢管预压托换桩承载力修正公式,结合现场单桩静载荷试验得到的荷载-沉降曲线,研究分析钢筋混凝土托换桩、钢管托换桩及钢管后注浆预压托换桩的承载性能,结果发现该新型桩改善了桩土接触界面,增强了土体刚度,减小桩体沉降量,提高了桩体的单桩承载力,可较好地对土性较差的地基基础进行加固,并有效阻止上部结构的持续破坏,保证上部建筑结构的安全使用。     

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。     

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。     

洞庭湖软土地区大直径超长灌注桩竖向承载力试验研究

以洞庭湖软土地区某特大拱桥主墩桩基础为工程依托 ,进行了一试桩竖向静载荷试验 ,并基于所获得的现场实测数据探讨了软土地区大直径超长灌注桩的荷载传递机理和竖向承载特性。结果表明 ,软土地区大直径超长桩为典型的摩擦桩 ,其竖向承载力主要由桩侧摩阻力提供 ,而桩端阻力往往难以发挥甚至趋于零 ,设计计算时尚应重视桩身压曲稳定分析和桩顶变形验算。同时 ,建议根据上部结构对基础沉降的要求按桩顶容许沉降量来控制超长桩的竖向承载力 ,并基于线弹性 -全塑性桩侧荷载传递模型给出了相应的计算公式 ,以此获得的桩顶荷载位移计算曲线与实测值吻合良好 ,证明了该思路与分析方法的可行性。     

由单桩载荷试验推算群桩沉降的相互作用系数法

传统的相互作用系数法只能计算群桩的弹性沉降,且所得相互作用系数也明显偏大。采用三维数值方法拟合单桩荷载–沉降曲线,通过弹性及弹塑性分析确定土的弹性参数和桩–土弹塑性接触面参数;由此建立双桩模型,计算分析了桩顶荷载水平、桩距径比、桩端土–桩周土模量比、桩–土模量比、桩长径比、桩–桩之间存在第三桩等因素对相互作用系数的影响,并利用多项式回归拟合;根据数值分析及实测结果,提出了在相互作用系数法中利用单桩载荷曲线分析群桩线弹性和非线性沉降的方法,将相互作用系数法扩展至群桩沉降的非线性计算上。算例分析表明:计算结果与实测值吻合较好;较常规的数值模拟,节省了大量的运算机时,可用于大规模的较大桩距桩筏基础的分析计算。