掺入膨胀剂桩受力机理的试验研究

对掺入膨胀剂的混凝土灌注桩受力机理进行了试验研究,通过对几组普通桩(不掺膨胀剂)和掺入膨胀剂的混凝土灌注桩试验结果分析,发现由于膨胀剂的膨胀作用,使灌注桩的承载性能发生了较大的变化,桩侧摩阻力和桩端阻力均得到提高;在相同荷载作用下,掺入膨胀剂的桩可明显减小桩顶沉降量,并使桩端阻力得以提前发挥。     

考虑材料应变软化的柱形孔扩张问题

本文基于岩土软化材料特征，提出应力一次跌落应变软化模型，讨论了应力跌落计算与损伤面的平衡条件，推导了该模型下Ｔｒｅｓｃａ材料和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ材料柱形孔扩张问题应力及位移的计算公式，分析了不同软化程度对柱形孔扩张时应力场、位移场及塑性区开展规律的影响。     

膨胀桩承载性状的有限元分析

本文利用有限元软件ANSYS分析了混凝土桩加入适量膨胀剂后对桩基承载能力的影响,得到了在承受垂直向荷载作用之下的桩身应力分布、沉降量的变化规律。通过与普通桩的对比分析,发现当桩身混凝土膨胀以后,其承载能力上提高的。     

劲芯水泥土桩单桩竖向承载性能与破坏模式研究

劲芯水泥土桩是一种新型的复合桩,目前国内外对于劲芯水泥土桩单桩承载-破坏模式尚缺乏统一认识。基于相似理论,设计了室内劲芯水泥土单桩静载荷模型试验。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型,模拟室内单桩竖向承载模型试验过程。研究表明,相比于莫尔-库仑模型,应变软化模型能够更好地反映桩体材料破坏后的性状,模拟的破坏模式与试验结果接近。基于应变软化模型,讨论了芯长比、含芯率和端承条件对劲芯水泥土桩的竖向承载特性和破坏模式的影响。劲芯水泥土桩单桩竖向受荷时存在3种破坏模式:芯桩桩顶受压破坏、芯桩刺入外桩破坏、桩周土体破坏。采用现行规范中劲芯水泥土桩极限承载力计算方法进行对比分析,发现大部分工况下计算的承载力与数值模拟结果较为接近,但其适用性还需做进一步研究。     

刚性基础下碎石桩复合地基临塑荷载的确定

为探讨碎石桩复合地基的承载力,从碎石桩的荷载传递和破坏性状出发,建立碎石桩复合地基的计算模型。基于半空间轴对称弹性理论及基本假定,考虑散体材料桩在荷载传递过程中的径向膨胀变形,根据桩土变形协调及桩土界面上径向应力平衡条件,得到桩土应力比的表达式。应用莫尔-库仑破坏准则,给出了碎石桩复合地基临塑荷载和临界荷载的计算公式。最后,与碎石桩复合地基极限承载力经典方法的计算结果进行对比,结果表明,计算所得的临界荷载十分接近。     

考虑桩侧土软化时水泥土桩桩土应力比的探讨

选取三折线软化模型,推导出一组轴向荷载-沉降曲线的解析算式,从而,用其来表征单桩的荷载-沉降曲线;然后,选取双曲线函数来表征地基土的荷载-沉降曲线,推导出了一种桩-土相互作用下的桩土应力比的解析算式,并讨论相关参数对桩土应力比的影响。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法研究

采用规范设计方法计算刚性桩复合地基的承载力和沉降量不能得到准确解。刚性桩复合地基桩土体系工作的核心是桩土荷载分配。以桩土变形协调为边界条件(此条件也是优化设计追求的目标),采用桩土分算和弹性理论建立了桩-土-褥垫层的计算模型,并推出了求解桩土应力比的迭代方程。在成都某项目中通过方程求得了桩土应力比,并将计算结果与实测数据进行了比对,结果表明模型与实际吻合较好。     

超长桩与土共同作用性状非线性有限元分析

目前超长桩的设计计算建立在普通桩的理论基础上,没有符合超长桩工作性状的计算模型。论文建立超长桩-土的三维非线性分析模型,通过无厚度的接触面单元模拟超长桩、土之间的非线性接触特性,采用Duncan-chang弹塑性本构模型描述土的非线性特性,同时用混凝土的非线性本构模型,编制相应的计算程序,对超长桩的桩土共同作用性状进行非线性数值计算。得到桩-土接触面上的侧阻应力分布、桩端位移以及桩周土体的塑性变形发展情况及趋势,其数值计算结果与实测结果一致。结果表明:超长桩具有桩侧阻力软化以及桩端、桩侧阻力异步发挥的特性,该点明显不同于普通桩。     

考虑剪胀和软化的巷道围岩弹塑性分析

在应力跌落模型的基础上引进软化阈值,建立了弹塑脆性模型,模拟岩土材料的脆性软化性质。基于Mohr-Coulomb准则,考虑了岩土材料屈服后的塑性软化和体积膨胀,推导了圆形巷道围岩的软化区半径、塑性区半径、洞周位移及围岩内应力表达式,最后通过算例分析了剪胀、软化程度和弹模劣化对破裂区范围的影响,为巷道的稳定分析以及支护设计提供理论依据。     

地震荷载下水泥土循环剪切特性研究

基于地震荷载下水泥土桩复合地基的破坏机制,采用GDS动单剪仪对水泥土进行动力循环剪切试验,研究水泥掺入比与循环应力比对水泥土动变形、动强度以及软化特性的影响。试验结果表明:水泥掺入比的增加会减缓水泥土动剪应变的发展而动强度则逐渐增强,但循环应力比反之;水泥掺入比为5%,10%,15%的水泥土临界循环应力比分别为0.267,0.286,0.327。通过采用转折应变作为水泥土破坏的标准和数据归一化处理方法,建立了循环应力比和破坏振次的模型。循环荷载作用下,随着循环应力比与循环振次的增大,水泥土的软化指数将减小,半对数模型能够较准确描述水泥土的软化特性。     

基于桩侧广义剪切模型的大直径超长灌注桩承载变形计算方法

大直径超长灌注桩桩身变形较大,桩侧与土体易出现明显的界面滑移,传统剪切位移法难以适合其承载变形计算。基于大直径超长灌注桩桩–土剪切作用性状及桩侧摩阻力发挥特点,采用剪切位移和剪切滑移两阶段法描述其桩侧摩阻力发挥过程,形成桩侧广义剪切模型;在此基础上,采用传递矩阵增量方式建立大直径超长灌注桩承载变形计算方法,并给出计算参数的取值。该方法考虑了桩侧摩阻力发挥的非线性、桩端承载的非线性及桩身材料的非线性,并考虑了桩–土滑移后桩侧摩阻力软化特性及桩端后注浆对桩端承载性状的影响。工程实例计算结果与现场试桩实测值较为吻合,表明基于桩侧广义剪切模型建立的大直径超长灌注桩承载变形计算方法具有合理性与可行性。     

柔性桩承式加筋路堤桩土应力比分析

针对柔性桩承式加筋路堤,建立了路堤–网–桩–土相互协调共同工作的荷载传递模型,通过改进的路堤荷载传递模型和假定的柔性桩侧摩阻力分布模式分析了路堤土拱效应和桩土相互作用,根据平衡条件推导获得了新的可以考虑土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用三者耦合条件下桩土应力比及桩土差异沉降计算公式。通过工程实例的分析计算,验证计算模型的合理性,并分析了各因素与桩土应力比的关系。结果表明：网上、下桩土应力比均随路堤填土内摩擦角的增加先增大后减小,随桩体压缩模量、路堤填土压缩模量的增加而增大,随桩间土压缩模量、桩间距的增加而减小,且网下桩土应力比大于网上桩土应力比;网上桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而减小,网下桩土应力比随土工格栅抗拉强度的增加而增大,网上、下桩土应力比差随土工格栅抗拉强度、路堤填土重度和填土高度的增加而增大。桩土应力比和桩土差异沉降理论计算值与工程实例实测值对应较好。     

HCSA膨胀剂制备C50微膨胀自密实钢管混凝土的方法研究

将HCSA膨胀剂作为核心稳定材料,对比传统UEA膨胀剂及无掺对照组,按设计规程分别制备所需试验用混凝土试块。通过对钢管桩混凝土检测物化性能、抗压强度、限制膨胀率,研究HCSA掺入量对高强自密实钢管桩混凝土性能的影响,探究最佳膨胀剂掺量。综合各项试验结果分析,配制C50微膨胀自密实钢管柱混凝土时掺入一定比例HCSA(建议选定10%掺入量)可有效增加微膨胀性能,同时维持较好流动及抗离析性,在加入适量矿粉的情况下,还可以有效解决钢管柱混凝土的脱空问题。     

水平荷载作用下钢筋混凝土桩的损伤断裂研究及其桩土共同作用全过程分析

在分析研究国内外有关水平荷载桩桩土共同作用分析方法以及研究状况的基础上,对桩身混凝土的损伤与断裂以及钢筋对混凝土损伤断裂微裂纹扩展的约束影响进行了深入地研究;建立了在水平荷载作用下桩土体系共同作用下非线性全过程分析的耦合数值模型.(1)分别用有效应力和应变表示的损伤演化规律对圆截面混凝土桩的抗弯损伤进行了分析和推导,得出了桩的破坏极限弯矩的表达式.(2)提出了混凝土损伤变量的新的定义形式,并将损伤分析与断裂力学分析联系起来;首次运用裂纹线场分析方法对混凝土中的微裂纹进行了分析;得出了裂纹线上损伤断裂区无量纲长度与无量纲拉伸应力之间的关系、不同微裂纹间距所对应的最大荷载以及混凝土桩抗弯的损伤演化方程;分析了混凝土内微裂纹密度变化对混凝土损伤断裂的影响,并对混凝土桩的抗裂度计算进行了讨论.(3)分别采用裂纹线场分析方法和应力强度因子分析方法研究了混凝土桩中配置钢筋对混凝土裂纹扩展的约束作用,其中首次推得了有限宽混凝土板中心裂纹在裂纹面任意位置受一对拉力的应力强度因子解析表达式;得出了约束效果与钢筋截面积、钢筋弹性模量、混凝土弹性模量、钢筋间距大小和初始微裂纹长度等有关的解析表达式;分析了钢筋对混凝土裂纹扩展的止裂作用.(4)利用截面条分法对圆截面钢筋混凝土桩进行数值计算,得出了在不同截面配筋率和不同损伤模式下钢筋混凝土桩的弯矩-曲率关系和桩身刚度随弯矩增大而减小的非线性全过程曲线.(5)建立了一种空间的20节点有限元、12节点无限元及16节点接触面单元相耦合的数值计算模型,针对水平荷载作用的桩土体系编制了相应的包括3种材料和4种非线性本构关系融为一体的耦合数值模型计算程序,可以模拟计算桩身混凝土损伤断裂引起的刚度降低和桩周土体不同应变软化模式对桩身水平位移的影响.(6)利用所编制的程序,对一个水平荷载长桩实例和一个短桩算例进行了计算,得出了不同水平荷载和不同土软化模式下的桩身水平位移曲线、桩身弯矩分布、桩前土抗力与桩后土抗力沿桩长的分布、桩前地面水平位移与竖向隆起位移沿桩径向远方的衰减曲线、桩后土体与桩分离随水平荷载的关系等结果,并据此分析了桩土体系受荷全过程的机理以及破坏规律.(7)对桩基规范常取桩的地面水平位移为10或6mm所对应的水平荷载作为桩的水平承载力的情况与本文水平荷载桩的全过程计算结果的比较分析表明桩身水平位移取值对桩的水平承载力影响是敏感的.     

桩～网复合地基桩土应力比的影响因素分析

桩土应力比是反映桩~网复合地基工作状态的一个重要参数,也是计算桩~网复合地基承载力和沉降的重要指标;建立简化模型,在充分考虑桩~网~土协同作用的基础上,分析了影响桩网复合地基桩土应力比的主要因素及影响规律。     

基于分段荷载传递法的桩网路堤结构荷载效应整体分析模型

为了系统分析桩网支撑路堤结构的荷载传递效应,首先基于单元分析模型和Marston埋管理论,考虑到路基荷载应力重分布时竖向应力水平和界面剪切强度发挥的影响,采用分段平衡控制方程结合边界位移协调的方法,建立了路基荷载传递分析的分段解析模型;在此基础上,考虑垫层加筋的张拉膜效应影响,结合复合地基桩土相互作用的简化分段分析,根据应力、位移连续性条件,建立路基–加筋(网)垫层–刚性桩复合地基联合作用的桩网支撑路堤结构荷载效应整体计算模型并给出求解方法,明确了桩、土间的荷载分担。通过与工程实测结果的对比,验证了该计算模型的可靠性,并算例分析了路基模型界面剪切强度发挥、筋材兜提效应和垫层材料性能等因素的影响规律,可为桩网支撑路堤结构荷载传递机制的研究提供参考。     

水平荷载桩桩土共同作用全过程分析

在桩基础的分析中,对水平荷载桩的计算长期限于弹性,而只考虑桩周土体的非线性。本文在考虑钢筋混凝土桩非线性损伤的情况下建立了一种空间耦合数值计算模型,并编制了相应的计算程序。通过算例分析证明了所设计的计算程序是合理的和可行的。本文方法可以模拟计算桩身混凝土损伤引起的刚度降低和桩周土体不同应变软化模式对桩身水平位移的影响,与传统的或规范意义下的分析方法相比具有机理分析清楚,物理意义更加明确的优点。     

水平荷载桩桩土共同作用全过程分析

在桩基础的分析中 ,对水平荷载桩的计算长期限于弹性 ,而只考虑桩周土体的非线性。本文在考虑钢筋混凝土桩非线性损伤的情况下建立了一种空间耦合数值计算模型 ,并编制了相应的计算程序。通过算例分析证明了所设计的计算程序是合理的和可行的。本文方法可以模拟计算桩身混凝土损伤引起的刚度降低和桩周土体不同应变软化模式对桩身水平位移的影响 ,与传统的或规范意义下的分析方法相比具有机理分析清楚 ,物理意义更加明确的优点     

复合地基中桩土应力比的试验研究

在实验室条件下,用碎石或灰土圆柱芯增强体与粘性土组成的复合地基单位桩模型,通过复合试样的三轴试验模拟现场碎石桩和灰土桩的工作状态,探讨桩与土的相互作用问题。大量的试验结果表明：复合体的竖向强度不能将两种材料按一定几何比例简单叠加。试验揭示了桩土应力比变化规律及其机理。复合试样在荷载及应变不大时,桩土应力比增加很快,随后荷载逐渐向桩周土集中,桩土应力比减少,这种规律与现场测试的桩土应力比是一致的。     

碎石桩复合地基桩土应力比及承载力计算

根据桩 土侧向变形及竖向变形协调条件 ,应用弹性理论导出了桩及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式。推出了桩周土处于极限平衡状态下 ,碎石桩极限承载力计算式。指出用碎石桩加固软土地基其效果比较明显 ,但加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,效果不很明显。并通过工程实例 ,将本文计算结果与实验结果作了对比