考虑群桩效应的液化场地桩-土动力p-y曲线研究

为了研究液化场地单桩-土动力p-y曲线对群桩基础的适用性,本文基于OpenSees有限元计算平台,建立了液化场地群桩-土耦合体系地震反应数值模型,并通过离心机试验结果对模型的可靠性进行了验证;基于此数值模型探讨了"p乘因子法"中p-y曲线在液化场地群桩-土动力相互作用分析中的可靠性;通过反复地数值模拟与分析,以桩间距为控制指标,对现有"p乘因子法"中的p-y曲线进行了修正,构建了考虑桩间距效应的液化场地群桩-土动力相互作用p-y曲线,并通过离心机试验结果对其正确性进行了检验。     

桩-土-结构相互作用研究综述及展望

鉴于桩-土-结构相互作用对结构物的动力特性及地震响应的影响,对国内外桩-土-结构相互作用研究历史和现状进行了总结。介绍了国内外桩-土-结构相互作用的四大类研究方法：震害调查、数值方法、理论分析方法和试验方法,并分析了各优缺点及存在的主要问题。最后指出接触面本构模型的完善、计算方法的改进、数值分析与试验相结合、震害调查和原型观测资料的收集、空间分析模型研究是桩-土-结构相互作用问题研究的发展方向。     

土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟

目的 用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法 以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果 通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响.并与已有实验研究结果进行对比分析.结论 结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据.     

单桩复合地基桩身附加应力分布的三维数值模拟

通过编制能正确反映复合地基各种相互作用的三维非线性有限元 -无界元耦合程序 ,采用线弹性模型和Duncan -Chang非线性本构模型 ,分析了褥垫层在复合地基中的作用 ,并讨论了有褥垫层时桩体刚度、桩长的变化对复合地基桩身应力分布的影响 ;在此基础上 ,给出了桩体刚度对承台下桩土应力扩散规律的影响 .所得结果对工程实际践指导意义     

桩-土系统在波浪荷载下的动力响应分析

通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用，通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程，直接构造波浪对柔性桩的散射速度势，考虑了流体和桩体的相互作用，由解析法给出了埋置圆桩在波浪荷载下的动力响应.研究和分析了在波浪力作用下泥面冲刷深度、土参数、波浪入射频率对桩身内力、桩身振动响应的影响.在波浪荷载作用下，与先计算柔性悬臂端波浪力再考虑桩土间相互作用的情况相比，当考虑桩土耦合振动时，桩的水平振动的振幅减小，基频降低.     

土钉桩抗拔承载性能试验与仿真分析研究

土钉桩复合结构是一种新型桩。为了探求土钉桩结构的抗拔承载性能,本研究进行了模型桩现场抗拔试验,并采用了三维有限元数值仿真技术,分析研究了土钉桩结构的抗拔性能,验证了数值仿真结果的可靠性。Goodman接触面单元用来模拟桩和土之间的接触,梁单元用来模拟土钉。基于弹塑性理论建立了土的应力应变关系。采用ANSYS分析了桩-土钉-土之间的相互作用问题。与裸桩进行对比,试验结果和数值结果都表明土钉桩结构具有很好的抗拔承载性能。本文研究为这种新型桩在今后的设计和应用具有一定的现实指导意义。     

考虑桩土动力相互作用的钢-钢筋混凝土组合连续梁桥的抗震性能分析

考虑桩土动力相互作用,以某跨海大桥浅水区非通航孔桥为对象,采用反应谱法研究了钢-钢筋混凝土组合连续梁的自振特性以及不同水准的地震响应,并以其下部墩身和桩身的M-N关系曲线及桩基土的承载能力为控制目标研究了该桥的抗震性能.通过与不考虑桩土动力相互作用的模型比较表明,建立包含桩土动力相互作用模型能获取更为完整准确的桥梁自振特性及抗震性能.     

考虑应力扩散时桩端土对桩体阻抗的影响

为研究桩端土体对桩体阻抗的影响,提出了一种模拟桩土相互作用的新模型.在该模型中,桩端应力扩散到下部土体中,土体中产生的附加应力符合圆形荷载下的Boussinesq应力解.相同附加应力形成三维等值面,将等值面包裹的土体区域看作虚土桩.虚土桩底部与基岩接触,限制竖向位移.根据虚土桩底部的边界条件,结合阻抗传递法可得到虚土桩顶部阻抗,将其作为实体桩的实际支撑参数,进而可求得整个桩体的阻抗响应.通过该模型计算得到的桩体阻抗与Novak的计算结果进行对比,发现考虑桩端应力扩散效应可以较为真实地反映桩端土体对桩体阻抗响应的影响.桩体刚度与桩端土厚度成反比,阻尼反之.对于长径比较小的桩体,桩端土体的影响更大.     

非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

地震作用下可液化土的数值模拟与试验验证

将有限差分法程序用于可液化土的地震响应分析,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,并对液化场地桩-土-结构相互作用体系振动台试验进行了三维数值模拟;通过与振动台试验数据的对比分析,验证了计算模型的可靠性和合理性。结果表明：采用的方法能较好地模拟可液化土的动力特性,所得结论为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

有限元方法仿真承载桩对其周围土体的影响

用有限元方法仿真承载桩在打入地下过程中,对其周围土体的影响,用DP材料来模拟土体,用DP准则为判据,在受力区外围采用无限元模型,以ANSYS有限元分析软件为工具,以动画方式给出了承载桩在打入过程中,桩体周围土体应力、应变及变形的情况,给出了一种预测土体变化的有效方法。     

桩动力响应的边界元：有限元联合解

本文利用边界单元法和有限单元法分析了桩土动力相互作用,并由理论分析结果,绘制了各种桩的导纳曲线,为通过实测——稳态激振法识别实际系统提供理论分析依据。 文章还着重研究了桩长、桩和土的力学特性,各种缺陷桩的缺陷位置对桩的刚度的影响,得出了与实际较相一致的结果。     

用有限元法求解基桩的屈曲临界载荷

基于Winkler弹性地基梁理论，根据桩-土相互作用体系的特点，考虑桩侧摩阻力、桩身自重及桩侧土抗力，并用离散弹簧模拟桩侧土的弹性抗力作用，提出了运用有限元方法求解桥梁桩基的屈曲临界载荷分析模式。这种方法具有广泛的灵活性和适应性可以考虑桩顶的复杂受力状态并具有一定的精度。所研制的软件系统BR可用于实际工程分析。     

施工工艺对灌注桩承载力的影响分析

为了探讨影响灌注桩承载力的因素,给出了灌注桩承载力计算的理论公式,分析了常用的施工工艺条件下灌注桩的承载力的计算考虑因素．通过3根试桩资料的结果与考虑各种影响因素的计算结果对比,验证了施工工艺的影响,并与有限元法计算结果进行了对比．结果表明,采用有限元方法与理论计算方法一样。必须考虑不同施工条件所造成的桩侧和桩端的特征,才能得到符合实际的承载力值．     

基于半解析半数值方法的高承台桩基础沉降计算

用半解析半数值方法计算层状弹性地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解。将基础和地基分成上下两个子结构：承台为上部子结构,下部子结构包括桩和地基。用轴对称有限元法,按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩的影响,可以非常方便地求出层状土中群桩顶作用荷载和桩的沉降之间的关系。以此作为下部子结构的基本解,推导出上下子结构相互作用的公式,从而对下部子结构不用划分单元,仅需对承台划分单元即可得到基础的沉降。这种分析方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少了工作量,计算效率高,适用大型桩基础和超长桩研究。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

考虑工程桩存在对深基坑变形性状影响的有限元分析

针对基坑计算中存在的问题,分析工程桩的存在时基坑的变形性状,并与不考虑工程桩的存在时的计算结果作比较.考虑到用三维方法计算量非常大,笔者采用平面有限元法.采用轴向刚度等效的方法模拟基坑内存在的工程桩,有限元分析表明,工程桩的存在对基坑变形和支护结构内力产生影响.对深基坑工程中工程桩对基坑变形、周围土体应力场和位移场的影响做较为深入的对比分析.     

有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基数值模拟

基于长桩侧向约束作用,利用大型有限元软件ADINA,对柔性基础下夯实水泥土楔形桩及夯实水泥土圆柱形桩复合地基进行了数值模拟,得到了在各级荷载作用下的桩土平均沉降差及桩土应力比,并与无侧向约束条件时进行了对比。结果表明,在侧向约束条件下,与圆柱形桩复合地基相比,楔形桩复合地基能减少桩土沉降差,降低桩土应力比,从而改善复合地基的工作性状,为工程应用提供有益的参考。     

考虑土体自重应力场的拱效计算方法

抗滑桩是用于加固边坡,防止边坡滑移失稳的主要措施,土拱体易在桩间形成.本文将桩间土拱简化为水平拱,并假定处于平面应变状态,在考虑土体自重应力场前提下,对桩侧摩阻力为拱座的拱体计算方法进行了研究,揭示了土体的自重应力场对桩土拱体的量化影响.研究结果表明：自重应力场的存在对桩间土拱效应起着明显的加强作用,不考虑土体的自重应力场,也就是把土体看成是无重介质,进行桩土拱体模式的设计过于安全.     

大直径钢管桩打桩振动对粘土土阻力的影响

随着海洋平台上部结构的增大,大直径超长的钢管桩越来越多的被应用于实际工程中.要想对桩的可打入性进行准确预测,首先要对打桩冲击振动对周围土体所造成的影响有准确的评价.为了对打桩过程中的土阻力作出准确分析,根据渤海海域36根桩的打桩记录,对其中粘性土土层的打桩记录进行了反分析,总结了打桩过程中粘土层中土阻力的变化特点,分析了这些特点产生的原因.同时利用实测数据回归得到粘土层强度衰减的规律,提出了进行打桩分析时粘土层计算参数选取的方法,并通过一个实际工程对此进行了验证.分析结果显示,粘土层在打桩过程受动力效应的影响较大,其土性参数会随着捶击数的增加而降低,采用回归结果对打桩预测可以取得较好的结果.