一种单桩荷载—位移曲线数值计算方法的探讨

提出了一种利用荷载传递的双曲线模型计算单桩荷载－位移曲线的方法。该方法将桩划分为若干计算桩段,充分利用工程地质资料可以较好地计算出单桩荷载－位移曲线,并求得单桩极限承载力。计算结果与实测值比较吻合。     

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.     

开挖卸荷桩土界面荷载传递模型的修正与验证

为了准确预测深开挖条件下桩基的承载变形性状,在桩土界面荷载传递计算模型中考虑了卸荷效应．基于快速拉格朗日法(FLAC3D),将线弹性-完全塑性的桩土界面荷载传递模型修正为双曲线计算模型,修正后的模型可以考虑开挖卸荷后桩周土体法向应力减小对桩土界面剪切刚度的影响,也可以考虑开挖深度、面积和桩长对桩端阻力的影响．利用修正模型对开挖条件下砂土地基中的单桩进行了足尺数值试验,分析计算了开挖后桩基的承载性能,并将修正后模型的计算值与软件内嵌的线弹性-完全塑性模型的计算值及试验值进行对比分析．结果表明:修正后计算模型和传统计算模型都能够较准确地预测开挖条件下桩基总极限承载力,但是,修正计算模型考虑了支护结构外围土体对桩端承载力的贡献,能更准确地预测桩身下部侧摩阻力与桩端阻力．因此,修正计算模型更适合开挖条件下的桩基承载力计算．     

基于荷载传递法的后注浆桩荷载沉降关系预测

为了预测竖向荷载下后注浆桩的荷载变形特性,在荷载传递法的基础上,采用双曲线的荷载传递函数,推导了后注浆桩桩身荷载和沉降关系的迭代模型,给出了成层地基中后注浆单桩的迭代求解方法.为了考虑注浆对桩端桩侧阻力的影响,引入了后注浆荷载传递参数提高因子,在统计的基础上给出了提高因子的经验取值范围,最后通过一个工程实例评估了该方法的合理性.结果表明本文方法能较好地给出后注浆桩荷载沉降关系的范围,可以保守地将预测的下限用于设计.     

螺杆桩静荷载曲线拟合及承载力预测

采用MMF模型对实测的新型螺杆桩的荷载—沉降曲线进行拟合,并对螺杆桩的极限承载力进行预测,结果表明,MMF模型模拟和预测精度能够满足工程的要求,从而说明该模型的合理性和可行性,可为今后单桩极限承载力的确定提供一定的参考。     

非均质地基中桩基的荷载——沉降特性

非均质地基中承受竖向荷载单桩的荷载—沉降特性是桩基设计中所要考虑的重要因素．工程上通常是通过静载荷试验来测取桩的荷载—沉降曲线,耗资巨大．通过对现有的荷载传递分析法模型进行改进,并利用“桩尖位移等值法”来计算竖向受荷单桩的荷载—沉降曲线,同时编制了计算机程序,并将用该法计算而得的荷载—沉降曲线与现场实测的数据进行拟合对比,结果比较吻合．最后,分析了桩长、桩径、桩身混凝土弹性模量等参数对桩荷载—沉降曲线的影响,得出了一些较有意义的结果．     

考虑桩土相对滑移的单桩和群桩的非线性分析

建立了考虑桩土界面可以滑移、土体存在极限阻力的单桩分析模型，采用位移协调法分析了单桩的荷载传递特性。在此基础上，研究了桩顶荷载水平对两桩相互作用系数的影响，建立了考虑桩顶荷载水平的相互作用系数计算公式。并将上述方法应用于群桩的分析，获得了群桩的荷载沉降特性。本文提出的单桩和群桩弹塑性分析方法克服了目前应用较多的弹性理论法夸大桩土相互作用的缺点。单桩和群桩荷载沉降曲线的分析结果和实测数据吻合，说明了该方法的合理性。     

基于灰色系统理论单桩竖向极限承载力的预测

根据不完全的竖向静载试验数据,利用灰色系统理论的GM（1,1）模型预测单桩的竖向极限承载力,并对结果的合理性及误差进行分析．工程实例分析表明,竖向静载试验所施加的荷载达到或超过极限荷栽的四分之三时,利用其数据进行单桩竖向极限承载力的预测具有较高的精度．同时新信息GM（1,1）模型、新陈代谢GM（1,1）模型比老信息GM（1,1）模型预测的结果更精确．     

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

基于灰色理论和Usher曲线的PHC管桩单桩竖向极限承载力预测

针对利用现行规范公式计算PHC管桩的竖向极限承载力值存在结果偏低的问题,根据竖向静载荷文献资料,基于灰色理论GM(1,1)模型和Usher曲线模型预测单桩的极限承载力,并采用MATLAB软件实现预测模型算法.工程实例分析表明:灰色预测模型的预测精度与竖向静载试验数据级数选取、预测距离有密切关系;Usher曲线模型对桩极限承载力的预测精度大大高于灰色模型,此结果可为类似工程地质条件下PHC管桩单桩竖向极限承载力的预测提供借鉴.     

大直径桩承载性状分析的三参数荷载传递函数和迭代算法

介绍了桩身和桩端的三参数荷载传递函数模型，推导了桩顶荷载-沉降关系P-S曲线的迭代算法，讨论了荷载传递函数模型中各参数对桩顶荷载-沉降关系曲线的影响；采用该文所推导的桩顶荷载-沉降关系P-S曲线的迭代算法，计算了南京两个实际工程中的两根大直径桩的桩顶荷载-沉降关系曲线，计算的曲线与静载试验得到的曲线吻合很好．这表明，文章提出的方法对计算大直径单桩的曲线具有较好的适用性，利用桩身和桩端的三参数荷载传递函数模型和迭代算法分析大直径单桩的承载性状是可行的．     

大直径桩承载力的灰色预测方法

对于大直径桩 ,要通过现场静载试验来得到桩基础完整的荷载 沉降关系 ,以确定其极限承载力 ,无论是从加载条件还是测试技术上讲都是很困难的。因此 ,如何通过有限的测试数据来准确地预测大直径桩完整的荷载 沉降关系 ,进而确定桩的极限承载力 ,是工程界广泛关注的问题。运用灰色理论 ,建立了桩的荷载 沉降关系的GM(1,1)模型 ;论述了运用灰色理论根据有限的试验数据预测大直径桩完整的荷载 沉降关系的方法。通过对工程实例的对比分析 ,证明其理论可靠 ,预测结果的精度满足工程要求     

桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析

回顾和总结了平面接触问题经典无厚度Goodman界面单元法的主导思想,针对竖向受力承载单桩的Q-S曲线数值分析模型给出了一种轴对称等参无厚度界面元,以模拟两者的相互接触界面。利用所建立的桩-土数值模型对一实际工程的大直径承载桩的Q-S实测曲线进行了数值模拟分析和预测,并且利用数值实验技术对不同接触条件下的单桩Q-S曲线特征进行了数值分析,获得了一些有益的结论。     

宁波地区单桩极限承载力GM(1,1)灰色模型预测

利用未达到破坏的试桩资料来确定桩基的极限承载力具有重要的工程意义。为此,本文根据灰色理论建立了单桩荷载-沉降关系的GM(1,1)模型,编制了相应的计算程序,并利用宁波地区桩基承载力实测数据验证了灰色预测GM(1,1)模型的可靠性,证明了该方法具有较好的预测精度。最后,对宁波市区2006～2010年的910根预应力管桩的抗压承载力特征值进行预测,结果表明:单桩抗压设计承载力特征值有15%～30%的安全储备。     

在竖向荷载作用下桩-土数值模拟与试验验证

回顾和总结了平面接触问题经典无厚度Goodman界面单元法的主导思想，针对竖向受力承载单桩的Q-S曲线数值分析模型，给出了一种轴对称等参无厚度界面元，以模拟两的相互接触界面，利用所建立的桩-土数值模型，通过模型桩模拟分析，证明模拟分析理论与模型试验相一致，本分析方法可望为实际工作提供一种确定单桩承载力方法或配合其它设计方法合理地确定单桩承载力。     

楔形单桩与群桩非线性荷载-沉降曲线计算方法

为研究楔形单桩和楔形群桩的非线性荷载-沉降关系,根据楔形桩桩侧与桩端受力特点,假设桩侧和桩端的应力-沉降分别满足双曲线与双折线模型,同时考虑桩-土位移协调关系及土体分层特性,提出了楔形单桩在均质土和分层土中的荷载-沉降曲线计算方法.在此基础上,利用有限差分原理求解楔形桩相互作用的控制微分方程,得出了考虑楔形群桩相互影响的计算方法.进而,考虑楔形群桩之间的相互影响,依据承台性状不同分别提出了刚性和柔性承台下楔形群桩的荷载-沉降计算方法.本文方法预测结果与已有模型试验及现场试验结果对比表明:本文提出的计算方法能较好地计算均匀及分层土中楔形单桩和群桩的沉降.