非均质地基中群桩竖向力学反应分析

首先基于Winkler地基模型,假设桩土不发生分离,不考虑承台以及地基土对荷载的分担作用,建立单桩竖向位移控制方程。然后采用剪切位移法确定土体竖向位移传递系数,将主动受荷桩引起的土体位移施加于群桩中的受影响桩,计算桩-桩相互影响。最后,采用有限差分法,建立非均质土体中竖向受荷群桩的计算方程,分析群桩竖向力学反应。最后对该方法与已有文献中单桩、群桩在均质、非均质地基中的算例进行对比,总体上取得了较好的一致性。     

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明：土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。     

考虑负摩阻力作用的超长桩荷载传递计算

基于超长桩试验资料,采用考虑负摩阻力作用的广义双曲线荷载传递模型反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土体的非线性变形特性,并且引入Mindlin解以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移,从而建立了层状软土地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的桩侧阻力、沉降以及极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。通过工程实例计算与实测对比分析,可知计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,因此该理论可作为确定桩承载力的依据。该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

层状地基中单桩-桩帽-土共同作用等效剪切位移法

基于单桩-桩帽-土共同作用的特征,推导了桩和桩帽下土体的荷载传递矩阵,提出了层状地基中带帽单桩的等效剪切位移法.当桩与桩帽下土体以及桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的位移协调时,分别建立桩与桩帽下土体的平衡微分方程;考虑交界面处的相对滑动时,桩与桩帽下土体交界面处的侧摩阻力较大导致非线性,主要表现在桩与桩帽下土体间的相互滑动;当帽桩较小时,桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的侧摩阻力引起的桩帽外侧土体自由位移场比较小.与有限元法、已有理论分析方法以及模型试验的对比表明桩帽的加入可明显增大带帽桩的整体刚度,并且一定尺寸的桩帽下桩体长径比的增大不会无限增大带帽单桩的整体刚度,桩帽始终贡献一定的荷载分担比例.     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

单桩非线性沉降分析模型

以弹性理论为基础,提出一种单桩非线性沉降分析新模型.提出的模型可同时考虑桩底土的非线性、桩侧界面接触非线性及桩周土体受剪的非线性变形.该模型中,假设土体作用力只对其位置产生非线性变形,而对其他位置则产生线性变形.非线性位移影响因子根据现场荷载试验或由荷载-位移双曲线关系得到,而线性位移影响因子则采用弹性理论的Mindlin解进行计算.采用刚塑性模型处理桩土界面的接触非线性,借鉴荷载传递法的合理成分,既考虑土体的连续性,同时又考虑其位移传递能力的有限性,因而更为合理实用.2个工程实例的计算结果表明,该模型与实测结果吻合较好.     

双参数地基横向受荷桩的传递矩阵法解

为研究地基土体剪切刚度沿深度变化对横向受荷桩工作性状的影响,基于Newmark法和Pasternak双参数地基模型,假设土体剪切刚度为幂函数分布,由单元的挠曲微分方程求得了各结点的横向抗力。忽略了土体压缩变形和剪切变形的耦合作用后,对各结点的横向抗力做了简化,进而导出了单元的场传递矩阵及桩的总体传递矩阵;根据桩底边界条件,求得了桩的初始状态向量,确定了各结点的状态向量。算例分析表明:土体的剪切作用对减小顶位移和桩身最大弯矩有一定的贡献,且对中长桩的影响较长桩明显;土体剪切刚度沿深度变化对桩顶位移影响很小,地面处土体剪切刚度对其影响较大,双参数地基模型能够更好的模拟桩土的实际工况。     

群桩沉降实用计算方法

计算群桩沉降的广义荷载传递法，既简单实用又有一定的精度。设法用理想弹性－全塑性荷载传递法分析单桩性状，用剪切位移法考虑群桩效应，以解析公式的形式建立了群桩桩顶的柔度矩阵。计算所得荷载－沉降关系与实测结果吻合，证明了该法的合理性，并得到了一些有益的结论。     

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。     

长短桩高强复合地基的承载模型研究

 针对研究复合地基的剪切位移法相互作用计算模型的局限性,将刚性长桩在短桩深度处断开,分为上下两段分别计算,考虑桩体应力协调,不仅符合实际多层地基分布的特点,而且可实现在不同长度桩体之间的剪切位移法相互作用的分析计算;通过桩周土体的等效刚度参数K,实现长桩、短桩、土体同时受荷时各部分之间的完全相互作用;通过桩体相互作用影响系数b,考虑刚性长桩、柔性短桩和土体之间相互作用的区别,建立长短桩高强复合地基相互作用承载模型并用计算程序实现,通过与其他相互作用计算模型和实测数据对比,证明所建立的承载模型合理可行。     

按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数 ,按桩顶沉降控制法确定水泥搅拌桩的有效桩长。分析了桩的刚度系数、桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比值、桩侧极限位移、桩径及土的泊松比等因素对水泥搅拌桩有效桩长的影响。结果表明 ,除土的泊松比对水泥搅拌桩有效桩长的影响不明显外 ,其余因素均有一定或较大的影响 ,并与弹性理论法分析结论一致。在桩的刚度系数较大且整根桩都搅拌得较均匀而使得整根桩的强度较高的情况下 ,水泥搅拌桩有效桩长能超过 2 0m。     

桩的弹性模量对桩的侧摩阻力影响

在分析了桩的荷载传递机理的基础上,以沿海软土地区常用的钻孔灌注桩为例,对桩周土采用Drucker-Prager弹塑性模型、桩采用线弹性模型并利用ANSYS有限元软件分析了桩的模量对桩侧摩阻力的影响,对于指导工程实践、丰富桩的荷载传递机理有一定的参考价值。     

群桩基础特性研究与实例分析

根据现场实测的软岩地基上的嵌岩桩筏基础下桩顶反力和土反力的数据 ,对群桩基础的受力和变形特性进行系统分析 ,并利用剪切位移法分析软岩地基上的嵌岩桩与桩周土之间的相互作用和共同承担上部结构荷载的问题。最终得出结论 ,软岩地基上嵌岩桩基础与一般的摩擦桩相似 ,桩周土可以承担一部分上部结构荷载 ;另一方面 ,计算结果显示剪切位移法同样适用于嵌岩桩基础的分析。因此 ,建议在设计嵌岩桩基础时 ,应充分利用桩周土的承载力 ,使设计更加经济     

后注浆抗压桩受力性状的试验研究

 在温州鹿城广场5根抗压桩静载试验的基础上,揭示后注浆抗压桩在不同荷载水平下的一些规律。试验表明,注浆压力时刻都在变化,但有一个大体动态变化的范围。注浆可以固化桩底沉渣和桩侧泥皮,改善桩的承载性能。抗压桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减少,且随着荷载的增加,桩端轴力逐渐增大。对持力层是卵石层的桩采用桩端后注浆技术后,桩身压缩量占单桩沉降的80%以上。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。当桩土相对位移达到一定值后,桩上部土层会出现桩侧摩阻力随着桩顶荷载的增加而减少的现象,即侧摩阻力软化现象。而靠近桩端的桩侧土体,尽管桩土相对位移较小,桩侧摩阻力值却会急剧增大。     

单桩计算的一种理论方法

通过对单桩及桩周土层的离散化处理,将单桩体系分割成两部分进行研究。其中:桩周土层采用Mindlin应力解和修正分层总和法计算其任意点处的应力场和变形量;而桩体本身则根据荷载传递方法计算其荷载变形关系。两部分之间通过荷载、变形协调关系建立联系,并采用迭代法求解。本文方法既能计算单桩荷载传递又能预测单桩变形特性。算例结果表明:本方法有较高的计算精度。     

层状地基中单桩轴向荷载传递全过程分析

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化模型和三折线全塑性荷载传递模型 ,利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩轴向荷载 沉降关系的解析算式。同时 ,利用株洲地区桩侧摩阻力及深井试验测定的土工计算参数 ,通过本文方法对某工程试桩进行了计算对比 ,其计算值与实测值相当吻合 ,从而表明本文公式是可在工程上应用的     

确定嵌岩灌注桩竖向承载力的荷载传递法

以荷载传递解析法研究嵌岩灌注桩桩周及桩底荷载传递性状，并针对实际工程中桩周土体的加工软化和加工硬化型土的不同情况，建立了各种土体与岩层的衙载传递统一模型。对于桩端荷载传递机理，考虑嵌岩灌注桩桩端沉渣的影响，采用桩端阻三折线模型。在此基础上，充分考虑桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度，导出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式，由此可通过控制桩顶沉降量来确定嵌岩灌注桩的桩顶竖向承载力。最后，以试桩结果检验了该方法的可行性。     

水泥搅拌桩荷载传递机理研究

通过模型试验和轴对称有限元 无穷元耦合分析 ,研究了软土层中水泥搅拌桩的荷载传递。分析结果表明 ,基础、桩长和垫层对水泥搅拌桩复合地基的荷载传递有较大影响。在软土中桩身上部桩土之间可以产生相对滑移 ,产生相对滑移的深度与桩土模量比有关 ,砂垫层虽能增大桩间土分担比 ,但同时也降低了桩顶反力     

土层参数对支盘桩承载性状影响的有限元分析

通过改变挤扩支盘桩周围不同土层的性质,用有限元方法分析了土层弹性模量对桩承载力及荷载传递过程的影响程度,研究了支盘桩桩身轴力和桩侧摩阻力沿桩长的变化规律。结果表明,支盘桩的承力盘处于不同土层中对桩承载力和荷载传递过程的影响程度不同,其中桩端土层的承载力对桩承载力影响最大,对最上层土的影响最小。