桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏的数值分析

根据桩与桩侧土的非线性剪切特征，采用接触单元来模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏，运用虚位移原理推导了桩-土三维等厚度接触元的单元刚度矩阵，较好地模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏。既考虑了剪力的传递，又考虑了相对位移，同时也研究了桩长、桩体弹性模量和桩径对桩轴力分布的变化规律的影响。通过实例计算，分析得到一些有益的结果：增加桩长可减少桩的端阻力；对于短桩，提高桩体弹模，虽然能提高桩体刚度，但对提高桩端阻力的影响较小；而对于超长桩，增大桩体弹性模量能增大桩轴力；不管短桩还是长桩，随着桩径的增加，桩轴力都在减少．实例表明，采用适当的桩长、桩径可充分发挥桩的作用。同时也表明了该方法的有效性和正确性。     

软土地区抗拔桩受力性状的试验研究

通过温州鹿城广场4根抗拔桩静载试验,分析了抗拔桩在不同荷载水平下的受力性状.试验结果表明,抗拔桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减小,在桩端处桩身轴力始终为零,即抗拔桩表现为纯摩擦桩.对于持力层是卵石层的抗拔桩,桩身拉伸量是桩顶上拔量的主要组成部分.桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系.在靠近桩端的桩侧土体中,当桩土发生相对位移时,即使其值很小,桩侧摩阻力也会急剧增加.当荷载（桩土相对位移）增加到一定值后,桩侧摩阻力随着荷载的增加而减小,即出现侧阻软化现象.     

描述PHC桩抗拔荷载-位移曲线的Weibull数学模型

为加深对PHC桩的认识和推广它的应用,基于3个场地中共11根现场试验PHC抗拔桩的实侧资料的优化拟合,对PHC桩的一些抗拔性状进行了研究。针对抗拔PHC桩的承载特性,选用了Weibull 数学模型描述PHC抗拔桩的上拔荷载-上拔位移曲线,对11根现场试验桩的拟合表明,Weibull 模型的拟合精度高,相关系数 为0.98877~0.99963,平均0.99782;该模型对抗拔PHC桩的拟合效果比指数模型、双曲线模型的都要好;基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为 ;基于Weibull 模型的拟合曲线,某两工程中PHC桩上拔荷载达到极限状态时的上拔位移量一般在5mm~17mm之间;基于Weibull 模型的拟合结果,对PHC桩抗拔荷载与抗压荷载、PHC桩与钢管桩进行了比较。结果表明,本文选用的Weibull 数学模型针对抗拔PHC桩上拔荷载-上拔位移曲线的拟合是较为精确的和可靠的,PHC桩是一种较为优越的桩型。     

基于光频域反射技术的雪花形钢板桩抗拔试验研究

利用光频域反射技术,开展了雪花形钢板桩抗拔模型试验,获得了钢板桩在上拔过程中桩身不同处的应变和不同距离处的土体水平位移。试验结果表明：光频域反射技术能够准确监测雪花形钢板桩上拔过程中桩身的变形特征,揭示桩身不同处的变形规律;雪花形钢板桩在上拔过程中桩身不同位置应变大小和波动不同,在腹板与腹板交界处最小,翼缘边处最大;结果显示雪花形钢板桩在上拔过程中,桩周土体水平位移随上拔荷载的增大而增大,距模型桩200 mm处土体水平位移约为100 mm处的19.15%。     

不同组合下高喷插芯组合桩抗拔承载特性试验研究

基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,采用砂雨法施工,对4种不同组合形式的高喷插芯组合桩（JPP桩）进行了抗拔承载性能对比试验研究。结果表明：1）JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍。2）极限荷载下,组合段所提供的总侧摩阻力中,下组合最高。3）在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值并趋于稳定,然后桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥。4）侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式。     

桩承式路堤承载力与变形的有限元分析

针对桩承式路堤设计中的存在问题,通过PLAX IS分析软件对堤中桩的承载力和位移进行了有限元分析,涉及到地基模型、计算方法以及参数取值等问题.分析中考虑了地层情况、路堤高度、桩长与桩间距的变化,重点对桩的承载力、路堤沉降、桩基施工平台作用产生的沉降及路堤边缘桩的侧向反应等方面进行了研究,推导出桩承载力和变形计算公式.计算结果表明,堤身土体位移可能使堤中桩发生过大变形或在桩中产生过大的弯矩和剪力.     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

桩间三维土拱效应颗粒流数值模拟及其演化规律

抗滑桩桩间形成的土拱是水平土拱和竖向摩擦拱的共同体现,具有明显的三维特征。利用颗粒流分析软件PFC^3D建立数值模型,在桩后不同高度处及同一水平面不同位置设置一系列测量球,监测桩后土体应力变化情况。结合颗粒位移变化情况对抗滑桩桩间三维土拱效应的形成演化进行分析,并对土拱厚度的演化规律做了深入研究,提出结合相对位移和最大主应力等值线综合确定土拱厚度的新方法。分析表明：桩后土拱由桩间临空面靠近桩底开始并不断向土体内部和上部发展,土拱的破坏过程由桩底向桩顶扩展;土拱厚度随深度变化表现为沿桩底向桩顶先增加后减小的趋势;土拱厚度随时间的变化表现为随着加载时间增加,土拱厚度先增加后减小直至土拱破坏。     

Uplift behavior and load transfer mechanism of prestressed high-strength concrete piles

Prestressed high-strength-concrete (PHC) tube-shaped pile is one of the recently used foundations for soft soil. The research on uplift resistance of PHC pile is helpful to the design of pile foundations. A field-scale test program was conducted to study the uplift behavior and load transfer mechanism of PHC piles in soft soil. The pullout load tests were divided into two groups with different diameters, and there were three piles in each group. A detailed discussion of the axial load transfer and pile skin resistance distribution was also included. It is found from the tests that the uplift capacity increases with increasing the diameter of pile. When the diameter of piles increases from 500 to 600 mm, the uplift load is increased by 51.2%. According to the load-displacement (Q-S) curves, all the piles do not reach the ultimate state at the maximum load. The experimental results show that the piles still have uplift bearing capacity.     

Elastoplastic solutions for single piles under combined vertical and lateral loads

In order to improve the reliability of the design and calculation of single piles under the combined vertical and lateral loads, the solutions were presented based on the subgrade reaction method, in which the ultimate soil resistance was considered and the coefficient of subgrade reaction was assumed to be a constant. The corresponding computational program was developed using FORTRAN language. A comparison between the obtained solutions and the model test results was made to show the validity of the obtained solutions. The calculation results indicate that both the maximum lateral displacement and bending moment increase with the increase of the vertical and lateral loads and the pile length above ground, while decrease as the pile stiffness, the coefficient of subgrade reaction and the yielding displacement of soil increase. It is also shown that the pile head condition controls the pile responses and the vertical load may cause the instability problem to the pile. In general, the proposed method can be employed to calculate the pile responses independent of the magnitude of the pile deflection.     

由立柱变形估算支撑安全状态

软土地区基坑开挖过程中,立柱隆起可能会导致内支撑系统的失稳破坏;但目前在实际工程中,立柱产生的竖向位移对基坑的影响常被忽略。影响立柱发生竖向位移和变形的因素主要有承压水头、基坑隆起、竖向荷载、温差、混凝土收缩徐变、施工误差等,其中基坑隆起与竖向荷载是最主要的两个方面。文章探讨了基坑内立柱隆起的原因和机理,并分析了由竖向位移产生的附加弯矩对基坑整体稳定性的影响,提出了确定立柱容许竖向位移的方法,并结合某基坑工程立柱隆起实例进行了验证,最后提出了一些应对立柱隆起的工程措施。     

考虑剪切变形影响的桩基m法计算理论

考虑桩基的剪切变形影响,利用单广义位移深梁理论,建立了桩基m法的计算方法,导出了水平位移、转角、弯矩和剪力的初参数表达式和无量纲参数函数的统一表达式,根据桩底边界条件建立了初参数解的计算公式;给出了无量纲参数函数随换算深度和弯剪刚度比的变化图形。研究表明,换算深度小于3.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响较小,换算深度大于4.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响的趋势非常明显,桩基剪切变形的影响程度与桩的边界条件有关。算例结果表明,桩身的剪切变形有增大桩顶水平位移、提高弯矩零点位置、改变弯矩分布特征、扩大桩侧土压力大小等影响。     

预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验研究及数值分析

整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大,难以满足桥梁的纵向变形,提出一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型（无、有预应力）,并对其进行水平低周往复荷载试验,通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等研究其耗能能力及抗震性能。结果表明：无预应力阶梯桩的破坏位置在3倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为8~10 mm;有预应力阶梯桩的破坏位置在6倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为10~15 mm。说明预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能,并满足整体桥水平变形需求。采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行参数分析发现,预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力。     

悬臂式管桩在基坑支护工程中的应用研究

基于土拱效应及土体M-C屈服准则,建立了桩间土拱计算模型,并得到了悬臂段桩身土反力计算公式;考虑桩身挤土效应及深度效应,利用Vesic圆孔扩张理论,推导出挤土管桩水平承载力与水平位移之间的关系式;在此基础上,利用力和弯矩平衡条件,建立了悬臂式管桩支护结构设计方法.为了验证理论公式的可行性,将计算结果、现场实测结果及朗肯土压力计算结果进行对比分析,结果表明本文计算结果与实测结果桩侧土反力相差较小,且变化趋势基本一致,并且其计算精度相对经典土压力理论得到较大的提高,验证了理论方法的可行性.     

可液化土中劲芯复合桩的地震响应特征

劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合而成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土—复合桩—上部结构地震响应的影响规律,定量评价水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明：增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高有限;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果,提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。     

某工程人工挖孔桩竖向静载试验研究与设计

根据某工程2根人工挖孔桩静载试验的结果,预测了桩的极限承载力,并根据侧阻力随荷栽和位移增加的变化情况,证明了护壁的存在对侧阻力后期的发挥会产生不利影响,同时也说明目前设计时不计桩侧摩阻力有一定的合理性。对桩端及桩侧承载力所占的比例进行了分析,分析结果表明,如果孔桩进入强度较好的风化岩以上岩土层时,不设护壁时的桩侧阻力相当可观,设计时应当考虑其桩侧阻力的贡献：如果设计扩大头将破坏其侧阻力的发挥,甚至会因桩端土层的软化而导致工程事故发生．造成工期延误和不必要的经济损失。基此,文章最后提出了挖孔桩优化设计和施工工艺创新的思路。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性现场试验研究

依托国网路平―富乐500 kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩,对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明,对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩,嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载,而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大,处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩,桩长较短时,扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高,扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩,其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上,根据工程实际适当提高。     

H型护岸桩沉桩产生的超孔压及水平位移计算

H型桩由于特殊的截面形式,打桩过程引起的挤土效应特征不能简单地采用管桩的挤土规律代替。因此基于湖嘉申二期工程现场试验数据,研究其沉桩引起的超孔隙水压力和土体位移规律,通过修正的圆孔扩张模型考虑H型桩在扩孔时的特殊性,推导出适合H型桩的矩形孔扩张的计算公式。用该公式对沉桩产生的超孔压及土体位移进行计算,并与其他方法进行对比。结果表明,修正后的扩孔模型在计算H型桩的超孔压和土体位移方面充分考虑到孔隙水压力沿深度线性变化的特点,结果更加接近实测数据。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根Ф1500mm试桩的竖向与水平静裁荷试验,实测得到了桩的荷载．沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力．位移．时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性．试验结果表明：大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10mm。水平承载力可取900kN．建议采用位移控制设计此类桩基．     

非线性条件下砂土地基中水平受荷长桩的性状分析

提出了水平荷载作用下,考虑土体非线性性质的砂土地基中长桩性状的分析方法。依据前人的研究成果,认为任一深度处水平土反力模量与地面处桩的位移存在一个衰减的指数函数关系。假定水平土反力模量和极限土反力均沿深度线性增长,认为随着桩位移增大,桩前土体由弹性逐渐达到塑性屈服,对于2种状态,分别建立桩的基本微分方程。分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese—Matlock法给出了2组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。现场试验和数值算例证明,该法较传统的m法计算结果更接近实测值,较P—y法方便可行,既适用于小位移的情况,也适用于桩顶出现较大位移的情况,因此,在缺乏试验参数的情况下,可以代替p-y曲线法用于工程计算。