桩筏复合地基水平特性试验

为了分析了竖向荷载、桩数等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律, 进行了桩筏复合地基水平承载性能的室内模型试验。研究结果表明: 筏板水平位移随着桩数或竖向荷载的增加而减小, 筏板水平位移可通过增加桩数与竖向荷载得到限制; 模型桩的桩顶处剪力值最大, 桩身弯矩峰值点在桩身中部位置; 当筏板受竖向荷载减小时, 桩体受筏板传递的水平力也相应地减小, 桩身弯矩及剪力也得到了降低。因此, 调整复合地基的桩数和筏板的竖向荷载可控制桩身弯矩及剪力。     

水平循环荷载下非连接式桩筏受力特性分析

为了研究非连接式桩筏基础在水平静力及循环加载作用下的受力机理,在可视化水平循环加载装置中进行了室内模型试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对其水平刚度、土体位移及桩身内力的影响,并利用数字图像量测技术获取了土体的位移场。试验结果表明:非连接式桩筏基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较桩筏基础相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。非连接式桩筏基础在水平及循环加载下受力特性的揭示可为今后的研究及工程应用提供参考.     

均质地层中桩筏基础筏板荷载分担比的归一化分析方法

在进行桩土共同作用的桩筏基础设计时,其核心之一是合理评估筏板的荷载分担特性。为了准确得到筏板的荷载分担比大小,基于桩土筏相互作用理论提出了竖向荷载作用下考虑土体非线性弹塑性的刚性板桩筏基础实用分析方法。在此基础上,进一步分析了土体参数、桩数、桩间距、桩长及桩径对筏板荷载分担比的影响,并根据计算结果提出了考虑基础整体安全系数影响的筏板荷载分担比归一化计算模型。计算结果表明：基础整体安全系数对筏板荷载分担比的大小有重要影响,安全系数越小,筏板荷载分担作用越大;桩数、桩长、桩间距直接影响筏板荷载分担比的大小,但其影响程度存在差别,桩间距影响较显著,桩长次之,桩数影响程度较弱;采用归一化分析模型能较好地统一不同参数对筏板荷载分担比的影响。最后,通过实际工程案例初步验证了归一化模型的有效性。     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

水平荷载作用下上部结构-基础-地基的三维有限元分析

为了研究水平荷载作用下上部结构-基础-地基共同作用的问题,对整个结构进行三维有限元数值模拟,建立了水平荷载作用下高层框架结构-桩筏基础-地基共同作用分析模型。针对一具体结构进行研究,采用共同作用方法分析了上部框架结构的水平位移和底层柱的内力,并与常规方法进行比较;同时研究了桩径的变化对上部结构水平位移的影响。通过分析对比,得出有益的结论,供工程设计参考。     

基坑开挖对邻近桩筏基础特性影响的数值分析

采用无限元边界模拟地基半空间特征以避免"静力边界效应",同时考虑体系界面的非连续接触特性和地基土的弹塑性本构特性,通过建立桩筏基础-地基-弹性支撑构成的有限元数值模型进行了基坑开挖共同作用体系弹塑性数值分析,计算结果表明:邻近基坑开挖引起地基应力和筏板基础沉降分布向基坑方向调整.并且其分布的非对称性随着开挖深度的增加逐渐显著;与筏板基础沉降和地基土内力分布调整特征方向相反.在基坑开挖过程中桩基础承载中心向远离基坑方向调整,体现了桩基础对筏板起到补偿作用;当由筏板基础主导开挖引起的桩筏体系承栽变化时,桩项总反力和与其相关的桩-土荷载分担比在开挖过程中呈现非单调变化趋势.     

高层建筑物—桩筏基础—地基相互作用体系动力特性分析

从理论上探讨高层建筑物—桩筏基础—地基相互作用体系的动力特性 ,并运用大型结构分析通用软件SuperSAP ,计算了某一特定体系在改变各种因素的条件下结构的周期、频率与振型 ,得出了对工程设计有参考价值的结论     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

循环荷载下粉煤灰群桩复合地基承载性能试验研究

在不同的循环荷载比和循环次数下进行循环荷载室内模型试验,从桩顶累积沉降、桩身应力、 桩间粉煤灰应力和桩土应力比等方面分析循环次数和循环荷载比等因素对粉煤灰复合地基承载特 性的影响。 在循环荷载作用下,桩顶累积沉降与循环荷载比呈非线性相关关系,桩顶累积沉降曲线 主要分为稳定型和发展型等 2 种变化形态;随着循环次数的增加,桩身应力和桩间粉煤灰应力均呈 现先增大后稳定的趋势;当循环次数超过临界次数时,桩土应力比的减小速率将出现收敛;循环荷载 比的增大会导致土拱效应发挥不稳定。     

循环荷载下桩网复合地基受力变形模型试验研究

采用缩尺比例为1∶10的桩网复合地基模型,对循环荷载下软土地区桩网复合地基的受力变形特性进行试验研究。通过试验分析了循环荷载幅值、频率以及土工格栅层数对循环荷载下软土地区中桩网复合地基受力变形特性的影响,并结合曲线拟合方法探讨循环荷载下桩网复合地基中桩基的桩端阻力、桩侧总摩阻力与沉降变化之间的关系。研究结果表明：桩网复合地基沉降在循环荷载作用初期时发展速率较快,增加荷载幅值和频率会增大沉降,而上层格栅的加入能减小沉降。循环荷载下桩身轴力随桩深的增加先增大后减小,桩网复合地基桩身轴力随循环荷载幅值、频率和土工格栅层数的增大而增加。桩端阻力会随着地基沉降的发展而增大,桩侧总摩阻力则随着地基沉降的发展逐渐减小,不同荷载幅值、频率及土工格栅层数下桩网复合地基中的桩端阻力与桩侧总摩阻力随沉降的变化规律可分别用幂函数和多项式函数描述。研究结果可为软土地区高速公路设计与施工提供一定依据。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

基于离心模型试验的近断层单桩水平承载特性研究

为了探明断层发育区桥梁单桩的水平承载特性及受力机理,通过土工离心模型试验,选取断层与桩基水平距离、断层埋深变化参数为变量,研究近断层桥梁单桩水平极限承载力、桩侧土抗力、桩身弯矩及桩身剪力变化规律.试验结果表明：断层的存在抑制了桩侧土抗力的发挥,进而影响单桩水平承载特性.当断层与桩基水平距离由1倍桩径增加至5倍桩径时,断层两侧桩基水平极限承载力影响度为1.38%～61.47%,桩身弯矩逐渐减小且衰减较快,桩身剪力逐渐减小;当断层埋深由0 cm减至28 cm时,桩基水平极限承载力影响度为13.07%～51.60%.近断层单桩水平承载力设计时,可以根据桩侧岩土体受断层影响范围,确定断层与桩基水平距离临界值与合理桩长.     

悬浮能量桩-筏基础的热-力学特性数值模拟

针对温度荷载与力学荷载共同作用下砂土地基中的悬浮能量桩-筏基础,建立热-力学响应分析的三维非线性有限元数值模型,研究能量群桩效应、桩间土的温度变化以及能量桩数量和布设方式对桩身附加轴向应力和桩头差异沉降的影响.结果表明,升温荷载作用下,能量群桩内部任意一个桩的桩身附加轴向压应力比单桩作为能量桩时要小得多;在部分能量桩-筏基础中,能量桩的附加压应力沿桩长呈抛物线分布,数值随能量桩数量的增加而减小;非能量桩的附加轴向应力沿桩长呈S形分布,非能量角桩和边桩的上部出现附加拉应力,数值随能量桩数量的增加而增大;能量桩的布设方式对能量桩附加轴向应力有较大影响,但对非能量桩附加轴向应力的影响较小;能量桩非对称布设时桩头间的差异沉降较大,桩周围土的温度取决于其周围能量桩的数量.     

波浪循环荷载作用下滨海软土水平向动力特性试验研究

为研究海上风电桩基在波浪荷载作用下,产生水平向循环荷载对桩基周围土体动力特性的影响,以唐山地区滨海软土为研究对象,通过室内动三轴试验,研究不同围压、动应力幅值和振动次数条件下对软土水平向动力特性的影响。结果表明:软土水平向动强度随围压增加而增加,随振动次数增加而减小;动应力幅值增大,破坏振次减小;水平向动应变ε_d随振动次数增加变大,且动应力幅值越大,增速越明显,变化规律遵循Monismith模型;动应力幅值改变时,软土水平向动模量变化明显,当围压减小,动弹性模量减小;曹妃甸软土水平向间具有明显的结构性,不同围压条件下,随动应力幅值增加动阻尼比均表现增大趋势。     

水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法

利用文克尔地基模型、桩间土横向抗力折减系数及平面有限元法建立了能够反映桩—土—承台共同工作的力学模型，研究了桩距径比、桩顶约束条件及地基侧向刚度对水平荷载在各桩间分配的影响，探索了合理分析水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法     

钙质砂中单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较.试验结果表明:桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中...     

水平荷载作用下群桩-土-结构共同作用分析

陆上软土地区和海上的一些构筑物,诸如塔桅结构、海洋平台等设计时水平荷载将起控制作用,在水平荷载作用下考虑群桩效应的桩-土-结构共同工作的研究是一个比较复杂的问题.依据文克尔相互作用模型,提出了一个较方便实用的群桩效应计算方法,根据等效桩的概念建立了考虑群桩效应的桩-土-结构共同工作的计算模型,通过编制计算程序进行了算例分析,结果表明考虑群桩效应后各桩的弯矩有较大幅度的增加,在设计以水平荷载为主的构筑物时应给予充分重视.计算模型和计算方法对该类构筑物的概念设计或初步设计具有一定的意义.     

砂土中裙式吸力基础水平循环承载特性的影响因素分析

吸力基础作为海上风电工程的基础主要受到风、波浪和洋流等产生的水平循环荷载作用,因此提高其水平循环承载力和控制侧移是保证风机正常运行的关键。采用有限元分析软件Z_SOIL对饱和砂土地基中的裙式吸力基础开展水平循环加载数值分析;考虑到土体小应变阶段刚度增大的特性,土体选用刚度与应力相关的小应变硬化模型（HSS模型）;重点分析和讨论了循环荷载比、加载高度、加载方式和加载顺序对基础循环累积位移和刚度的影响。研究发现：当循环荷载比小于0.5时,基础累积位移很小,基础循环割线刚度随循环振次变化不明显;当循环荷载比大于0.5时,循环加载过程中基础周围砂土地基被挤密实,导致基础循环割线刚度随循环振次增加而增大,卸荷后基础残留较大塑性变形。裙式吸力基础的循环割线刚度随循环荷载比和加载高度的增加呈线性关系减小,基础水平及竖向累积位移则逐渐增大。3种加载方式下,基础水平累积位移从大到小排序为单向荷载、不完全对称荷载、双向对称荷载;竖向累积位移从大到小排序为双向对称荷载、单向荷载、不完全对称荷载。当循环荷载由大到小变化时,基础的水平和竖向累积位移均大于荷载由小到大时的情况,说明前期加载历史对基础后期变形有重要影响。     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩变形性状有限元分析

目前,有关群桩水平承载性状的试验和理论研究资料较少,特别是对于挤扩支盘桩群桩基础在承受水平荷载时的受力和变形性状还未见相关报道.针对这个问题,作者在考虑桩土之间非线性接触、桩周土弹塑性、桩土体系初始应力场的情况下,利用有限元与无限元耦合的方法,分析了水平荷载作用下分别包含2根,3根,4根基桩的挤扩支盘桩群桩基础的变形发展过程,并深入研究了承力盘位置、桩间距、桩数等因素对基桩本身、桩周围土体和桩土之间相对位移的影响规律.