考虑复杂地基反力分布的嵌岩灌注桩屈曲稳定分析

嵌岩灌注桩因其诸多优点在桥梁等工程领域中广泛使用,但当上覆土层软弱且桩顶自由长度较大时,桩身屈曲稳定问题应引起重视.为探讨桩侧土约束对桩身屈曲稳定的影响,假定地基反力系数呈更一般的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理导得桩身屈曲临界荷载与计算长度解答,并据此讨论了地基反力系数分布模式、桩身自重及桩侧摩阻力等对桩身屈曲稳定的影响规律.这些定性的规律对嵌岩灌注桩的设计与施工具有一定的指导意义.     

基于m法的高承台嵌岩灌注桩初始后屈曲性状分析

为探讨桥梁工程中广泛使用的高承台嵌岩灌注桩初始后屈曲性状,先将桩身视为部分支承的Winkler地基梁,基于m法建立桩土体系总势能方程;然后采用扰动法,由最小势能原理导得初始后屈曲过程中桩顶临界荷载的一般变化式,并以此讨论3种特殊情况下桩身初始后屈曲平衡路径的稳定性。结果表明,初始后屈曲过程中的桩身平衡分枝点具有对称性,但是否稳定则取决于桩土刚度比、桩顶自由长度等系统参数。通常,桩周土刚度越大,桩身初始后屈曲平衡路径越趋于稳定。但当桩身刚度一定而桩周土越趋于软弱时,桩底嵌岩对桩身初始后屈曲平衡路径的稳定有利,否则将更趋于不稳定。     

基于虚拟嵌固点法计算钢管桩稳定性研究

既有建筑物增设地下空间时,需要采用桩基础支撑上部结构,才能开挖建筑物下的土体。随着桩周土体的减少,钢管桩的稳定性会相应降低。利用虚拟嵌固点法提出了桩入土深度部分处于嵌固、未嵌固和半嵌固三种状态下受压计算长度公式。在模型箱内利用杠杆加载的方式进行了钢管桩的受压稳定承载力试验,分析了不同直径、外露长度的钢管桩在改变入土深度过程中稳定性的变化规律,结果表明:随着桩入土深度的增加,桩的稳定系数趋近一定值,该深度即为临界入土深度;桩的临界入土深度与外露长度无关,但与桩的刚度有关,刚度较大的桩,其临界入土深度也相应增加。比较虚拟嵌固点法、试验和JTS 167-4—2012《港口工程桩基规范》中规定方法得到的稳定系数可知,规范方法计算值明显偏低,虚拟嵌固点法计算值与试验值比较接近。     

嵌岩特性对嵌岩桩桩顶扭转振动阻抗的影响

考虑桩身截面和桩侧土性质的变化,建立了层状土中嵌岩桩的扭转振动计算模型和控制方程; 利用Laplace变换技术和阻抗递推技术,求得任意荷载作用下嵌岩桩桩顶扭转振动复阻抗,并通过与现有解对比验证了所得解析解的合理性。基于所得解析解,在桩基础动力设计关注的低频范围内讨论了嵌岩桩几何性质、桩底沉渣、岩体性质对桩顶扭转振动复阻抗的影响。结果表明:在扭转振动条件下,嵌岩桩存在一个临界嵌岩深度,临界嵌岩深度随着桩长径比的增大和嵌岩段岩体性质的提高而降低,这说明在工程设计时,并非嵌岩深度越深对整个桩土系统承载特性越有利; 临界嵌岩深度范围内,随着嵌岩深度的增加,桩顶扭转动刚度逐渐减小,动阻尼逐渐增大,超出此范围时,嵌岩深度对桩顶扭转振动阻抗基本上没有影响; 当嵌岩深度小于临界深度时,桩底沉渣的存在会使桩顶扭转动刚度降低,动阻尼增大; 当嵌岩深度超过临界深度时,桩底沉渣对桩顶扭转振动阻抗基本上没有影响; 桩径是影响桩顶扭转振动阻抗的主要因素。     

钢管桩在整体顶升过程中的线性屈曲分析

通过ANSYS软件利用实体单元建立整体顶升工程中钢管桩的模型,并使用弹簧单元模拟周边土层对桩的影响,同时使用接触单元模拟桩与垫块以及垫块与垫块之间的接触关系。进而完成了钢管桩整体顶升中的特征值屈曲分析,得到底部嵌固桩和非嵌固桩桩顶临界屈曲荷载随桩埋深变化的规律,以及桩顶临界屈曲荷载在整个顶升过程中随桩自由端长度变化的规律。     

钢管桩在整体顶升过程中的弹性屈曲分析

通过ANSYS软件利用实体单元建立整体顶升工程中的钢管桩模型,并使用弹簧单元模拟周边土层对桩的影响,同时使用接触单元模拟桩与垫块及垫块与垫块之间的接触,从而进行特征值屈曲分析,得到底部嵌固桩和非嵌固桩桩顶临界屈曲荷载随桩埋深变化的曲线以及桩顶临界屈曲荷载在整个顶升过程中随桩自由端长度变化的规律。分析结果对同类工程具有一定的借鉴意义。     

既有建筑物地下室增层开挖群桩沉降性状研究

既有建筑物地下室增层开挖会改变原有桩基础的沉降性状。采用双曲线模型来模拟桩侧及桩端阻力的发挥函数,并结合剪切位移法求出该模型参数。然后通过荷载传递法,建立增层开挖工况下群桩基础中基桩的控制方程。结合工程实例,利用ADINA有限元软件建立三维实体模型,得到群桩基础中基桩的p–s曲线,并与本文的计算方法进行对比验证。最后,研究了地下室增层开挖工况对群桩基础中基桩沉降性状的影响。分析得出,随着增层开挖深度的增大,方形布桩中心桩的桩顶沉降量在不断增加;在同一开挖深度时,角桩的沉降量最大,边桩次之,中心桩最小;不同的布桩形式对中心桩沉降性状会有一定的影响。     

超长嵌岩桩初始后屈曲性状分析

为探讨超长嵌岩桩初始后屈曲性状,先将桩身视为部分支撑的温克尔地基梁,提出基于组合桩侧土抗力模式建立桩土体系总势能方程。然后基于变分法导得临界荷载表达式,并应用扰动法和变分法推导得超长嵌岩桩初始后屈曲过程中临界荷载变化值与桩土体系参数的一般关系式。据此分析了不同参数对桩身屈曲及初始后屈曲平衡性状的影响。结果表明:初始后屈曲过程中的桩身平衡分枝点具有对称性,但稳定与否与桩侧土抗力模式、桩土刚度比及桩身埋置率等参数有关;设计规范的m法不能很好地反映超长桩的桩侧土抗力模式,所得的临界荷载值偏大。采用组合桩侧土抗力模式分析超长桩的屈曲及后屈曲较m法更为合理。     

基于Abauqs的抗滑桩嵌固深度与承载能力的关系研究

通过Abaqus有限元软件分析了悬臂抗滑桩的受力特性及承载能力，探讨了嵌固深度和混凝土强度等级对抗滑桩受力特征的影响规律，建立了抗滑桩承载能力与嵌固深度和强度等级的关系模型。研究结果表明，在固定的嵌固比下，混凝土强度等级对承载能力影响不大。但在固定的混凝土强度等级下，嵌固深度对桩身弯矩和桩顶位移影响很大，随着嵌固深度的增加，最大弯矩值位置也将随之移动，滑动面最大弯矩值减小了67%，桩顶最大位移减小了99%，桩身最大剪力降低了77%，结构抗弯抗剪能力逐渐增加，结构越安全稳定。     

单桩静载试验的桩顶沉降稳定收敛特征研究

采用单桩静载试验,系统地对36根工程桩的324个荷载级进行沉降稳定分析和荷载稳定时间分析,并通过中等直径灌注桩和超长大直径嵌岩桩两种桩型的15根单桩进行了对比分析。研究表明:不论是嵌岩桩还是非嵌岩桩,各级荷载总体都在1小时内稳定且占比高达96.3%;桩顶的沉降速率、加速度均表现出随时间衰减的特征,证明了桩顶位移具有基于时间、位移的收敛的性特征,且试验耗时降低40%以上。采用P-s曲线法、LogP-s曲线法、E-Δs/ΔQ法判定了单桩的极限荷载,验证了桩顶沉降值在合理的范围之内,同时也表明对桩顶沉降收敛特征的研究可以有效的缩短桩基础检测的时间并提高检测效率。     

顶部自由、底部嵌固桩计入自重的屈曲分析

本文采用弹性地基反力理论,利用能量法导得了桩顶自由、桩端嵌固条件下,基桩计入自重影响后屈曲问题的稳定方程,并给出了方程的解答和基桩稳定计算长度随桩的入土深度的关系曲线,可以用于工程实用。本文计算结果表明：一般情况下,基桩自重对基桩屈曲分析的影响较小,可忽略不计。     

考虑基坑开挖效应时隧道施工对桩受力特性影响

新建地铁隧道会对临近桩基础造成影响,而通常高层建筑是在地下室之下设置桩基础。受地下室基坑开挖影响的桩基础,其工作时的受力状态与桩顶直接加载工况不同,对隧道施工的响应也不同。文章基于弹性力学Mindlin解和显式算法,并引入了亚塑性桩-土接触面本构,建立考虑基坑开挖效应的桩在正常工作时的内力与摩阻力分布。进一步基于Loganathan-Poulos解,引入隧道开挖位移场,研究隧道开挖对工程桩的影响。结果表明,考虑基坑开挖影响时,桩工作荷载状态下侧穿和下穿隧道引起的桩身位移,明显大于不考虑基坑开挖影响时结果;摩阻力分布与不考虑基坑开挖条件下有明显的不同。     

承台刚度对受荷群桩基础承载性状的影响研究

既有建筑下挖增层改造将引起群桩基础产生附加沉降。笔者引入双曲线模型来模拟桩端和桩侧阻力的发挥机理;考虑到群桩基础之间存在复杂的桩-桩、桩-土相互作用,结合剪切位移法导得双曲线模型参数的计算方法;通过荷载传递法建立群桩基础刚性承台条件下的控制方程,并结合Plaxis 3D数值分析软件验证了该计算方法的可行性。最后,研究了既有建筑下挖增层改造对刚性和柔性承台群桩基础承载性状的影响因素。结果显示:刚性和柔性承台顶部沉降比随着开挖深度的增加大致呈线性增加;在同一开挖深度时,沉降比随着顶部荷载的增加而有所增大,且柔性承台的沉降比大于刚性承台的沉降比;群桩基础中的桩间距对承台顶部沉降比会有一定的影响;在既有建筑下挖增层改造过程中,群桩基础承台应做成刚性承台。     

端部嵌固桩的稳定性分析

对 3种不同的桩顶支承情况下的端部嵌固桩 ,用能量法对其在顶部集中荷载和桩侧摩阻力作用下的竖向稳定性进行了研究 ,推导了求解失稳问题的计算公式 ,用数值方法求得了桩的临界长细比的数值解。通过对数值解的分析 ,最后得到桩的临界长宽比简单的近似计算公式     

基于Wieghardt地基桩基稳定性分析

基于Wieghardt地基模型,考虑剪力对桩受力的影响,采用梁的弯曲微分方程,利用梁单元间的位移、转角、弯矩和剪力协调条件,桩的整体平衡条件,建立了不计桩侧摩阻力时两端铰支完全埋入土桩的微分方程,并给出了基桩屈曲临界荷载。利用本文解答分析了地基基床系数对基桩屈曲荷载的影响。结果表明,考虑桩侧有明显土体约束计算的桩屈曲荷载明显大于没有考虑侧向约束桩的屈曲荷载,说明桩侧约束对桩的稳定性具有重要影响;并且基桩屈曲临界荷载随地基基床系数a,b增大而减小;对于细长桩,纯弯曲状态时的屈曲荷载小于考虑剪切变形时的屈曲荷载,实际计算中应采用纯弯曲变形时的屈曲荷载。     

清华大学综合体育中心大跨度拱结构基础桩的应力监测

桩顶嵌固在承台中的弹性长桩群桩基础的实际工作性状非常复杂 ,在清华大学综合体育中心工程中 ,为掌握大跨度拱结构基础桩的受力变形情况 ,在工程施工过程以及结构竣工后一年时间内对基础桩的应力进行了持续监测 ,获得了大量的数据 ,并与桩的现场水平荷载静载试验结果进行了分析比较     

基坑开挖与临近横向推力桩基础的相互影响研究

以成绵乐客运专线双流机场车站基坑及临近的T2航站楼斜拱桩基础为例,采用有限元数值方法对基坑开挖至不同深度、桩基础加载条件下,基坑围护结构和桩基础的水平位移、桩身弯矩等进行了计算。通过计算结果的对比分析,得出了基坑开挖与邻近桩基础相互影响的基本规律。研究表明:受与基坑临近的、所受水平推力指向基坑的桩基础影响,基坑围护墙水平位移、开挖侧最大弯矩均比基坑单独施工时的大;桩基础承受荷载时基坑的开挖深度越小,基坑开挖至坑底时围护墙的侧向位移越大,基坑开挖引起的桩基础承台水平位移也越大,基坑开挖对桩基础前、后排桩的桩身弯矩影响也越大;基坑开挖引起的桩基础前、后排桩桩身弯矩主要使其远离基坑侧受拉。     

软黏土地基单桩基础累积侧向位移研究

针对软黏土地基中单桩基础在水平循环荷载作用下的累积侧向变形问题,建立考虑围压和动偏应力的刚度衰减模型。通过开发ABAQUS子程序实现刚度衰减模型在有限元中的运用,建立数值模型分析水平循环荷载作用下单桩基础的累积侧向位移。结果表明,当水平循环荷载较小时,桩顶侧向位移随着循环次数增大而增大,在一定循环次数后趋于稳定;当循环荷载超过一定幅值时,桩顶侧向位移持续发展,且不再稳定。在临界长度内增大桩长能够有效地减小侧向位移,超过临界长度后增大桩长对位移影响很小。随着桩径的增加,桩顶侧向位移明显减小,因而增大桩径能够显著地降低桩基侧向变形。     

蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力的简化计算方法研究

蜂窝梁构造复杂,对其承载力进行精确计算困难。为了研究蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力,在对蜂窝梁截面各特征值进行简化计算的基础上,用实腹H型钢梁的弹性弯扭屈曲临界荷载计算理论研究了蜂窝梁在不同荷载作用形式下的弹性弯扭屈曲承载力。使用ABAQUS软件对蜂窝梁的弹性弯扭屈曲承载力进行特征值屈曲分析,并与理论计算结果进行对比,验证了计算式的有效性。最后,通过分析不同因素对蜂窝梁弹性弯扭屈曲承载力的影响得出:高跨比影响最大;扩张比影响次之;距高比影响最小,可以忽略。     

对边弹性支承夹层玻璃板剪切屈曲分析

玻璃板与框架之间采用结构胶粘接形成的线支承连接,会因结构胶的弹性约束效应而影响玻璃板的剪切屈曲行为.本文通过有限元模拟研究了对边弹性支承夹层玻璃板在面内剪切荷载作用下的屈曲响应,分析了玻璃板长宽比、结构胶面内约束刚度、垫块几何尺寸及垫块弹性模量对夹层玻璃板剪切屈曲的影响规律.在理想简支、固支边界板件受剪屈曲临界荷载计算...