考虑侧阻与端阻影响的基桩水平承载力传递矩阵解

为研究桩侧竖向摩阻力、桩端竖向阻力及水平剪应力对基桩水平承载特性的影响,该文首先根据桩侧摩阻力三折线t-s曲线推导得出了附加弯矩-转角本构模型线性解析表达式。随后在四弹簧模型基础上结合该文所提出的桩侧、桩端附加弯矩以及桩端水平剪力本构关系进而建立桩身受力微分方程,并采用Laplace变换解得桩身弹性、塑性段的传递矩阵系数解析解。最后在给出的迭代求解方法基础上进而求得考虑侧阻与端阻影响的基桩水平承载力响应解。通过两组案例对比分析不但验证了该文推导的正确性,也证明了该文所提出的桩侧、桩端附加弯矩以及桩端水平剪力本构模型的合理性;同时结果也表明当地基土体较好、桩径较大时桩侧附加弯矩M_s、桩端附加弯矩Mb和剪力Fb对水平承载特性影响不可忽略。     

反拱曲面X形异形桩产生附加应力计算方法研究

X形桩是一种具有反拱曲面的新型异形桩,该文以半无限体内受竖向集中力作用的Mindlin应力解为依据,通过沿X形桩桩周8个积分区间线积分,再沿桩长进行积分,得到了X形桩侧摩阻力沿桩身线性增长、沿桩周均匀分布、沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力产生竖向附加应力系数的数值计算方法。通过沿X形桩截面3个积分区间面积积分,得到了X形桩均布端阻力在地基内产生竖向附加应力系数的数值计算方法。X形桩侧摩阻力和端阻力产生附加应力系数均随着外包方形截面边长和开弧间距增大而减小,随弧度数增大而增大。同周长X形桩侧摩阻力产生附加应力系数大于圆形桩,周长越大差别越大;同面积X形桩端阻力产生附加应力系数小于圆形桩,面积越大差别越大。     

顶部自由、底部嵌固桩的稳定性分析

用能量法对顶部自由、底部嵌固桩在顶部集中荷载和桩侧摩阻力作用下的竖向稳定性问题进行了研究。对于部分埋置于Winkler地基中的桩,首先建立了桩的受力模型,根据边界条件给出了桩的挠曲函数,导出了系统总势能的表达式;然后根据最小势能原理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,最后得到了简捷易用的近似计算公式;最后给出了算例,计算表明：地基的抗力对有重要影响,当地基的抗力较大时,桩侧摩阻力对影响甚小。     

考虑桩身横向惯性效应和桩周土竖向支承作用的楔形管桩纵向振动特性

该文研究考虑桩身横向惯性效应和桩周土竖向支承作用的楔形管桩纵向振动特性。首先,根据楔形管桩特殊的桩身结构和桩周土的成层性,将桩-土系统沿纵向划分为若干微元段,采用Voigt体模型模拟桩周土对楔形管桩桩段的竖向支承作用;基于考虑土体竖向波动效应的三维轴对称模型建立桩周土纵向振动控制方程并求解,得到桩-土之间的侧摩阻力;然后,基于Rayleigh-Love杆模型建立桩的纵向振动控制方程以考虑其横向惯性效应,求解桩的振动控制方程并结合Laplace变换和阻抗函数递推,得到考虑桩周土竖向支承作用的桩顶复阻抗和速度导纳解析解,进一步地,通过卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶时域响应半解析解;最后,通过与已有解的对比验证了该文解的合理性,并通过参数分析的方法研究了桩身横向惯性效应、桩周土竖向支承作用及桩身参数对桩顶动力特性的影响。     

液化土群桩基础水平地震力振动过程中桩侧摩阻力和桩端摩阻力的变化分析

研究了液化土桩基体系在水平地震力作用下桩侧摩阻力和桩端摩阻力的变化。通过振动台试验验证了MIDAS-GTS有限元分析软件的可行性;并通过有限元分析,得到3D、3.5D、4D三种工况下的沉降时程和振动不同时间桩基的荷载—沉降(Q-S)曲线,分析两曲线结果,依据相关文献对振动过程中桩侧摩阻力和桩端摩阻力进行了求解。初步提出当地基土存在液化土层,考虑动载作用时的桩基竖向承载力的修正公式,为相关设计提供一定参考。     

扩底楔形桩抗压承载力理论计算分析

扩底楔形桩是一种可以有效发挥桩侧摩阻力和桩端承载力,提高单位材料承载力的新型桩;然而针对其竖向抗压承载力理论机理及计算方法的研究相对较少。在小倾角范围内(<5°),基于Randolph和Wroth荷载传递理论模型,建立考虑楔形角对荷载传递机理影响的扩底楔形桩桩侧摩阻力、桩端承载力计算方法;通过与数值计算模型和模型试验实测结果的对比分析,验证该文所建立的理论计算模型的准确性与可靠性;续而开展楔形角、扩大头直径以及桩体强度等因素对扩底楔形桩抗压承载力特性的影响分析。研究结果表明:该文所建立的扩底楔形桩理论计算方法可以准确、有效地计算其竖向抗压承载力;同等地质条件下,扩大头直径比楔形角对基桩竖向抗压承载力的影响更明显。     

灌注桩竖向承载力的分项系数研究

在荷载规范给定的分项系数前提下,利用可靠度理论和一维随机场理论,对灌注桩单桩竖向抗压承载力由总安全系数设计方法过渡为分项系数设计方法进行了深入研究,并得出了对应上海地区3种确定灌注桩单桩竖向承载力的分项系数设计的理论公式。在由经验公式计算单桩竖向承载力的推导过程中,考虑了土的分层特点;而在按静力触探比贯入阻力计算单桩竖向承载力的推导过程中,不仅考虑了土的分层特点,同时还考虑了土性的相关性。同时推导出相应于3种分项系数设计方法的抗力分项系数公式,并说明了抗力分项系数的计算方法。所得结果可供规范转轨时参考。     

水泥搅拌桩复合地基竖向附加应力的确定

本文考虑了简化的桩侧摩阻力分布规律,探讨了用Midlin解求水泥搅拌桩复合地基中竖向附加应力的计算方法。     

海洋平台大直径超长桩成桩机理研究

随着海洋平台上部结构的增大,大直径超长的钢管桩越来越多的被应用于实际工程当中。在打桩过程中,往往会因为各种原因而造成停锤。停锤后打桩的再起动问题是一个决定桩基能否打入到设计深度的关键问题,与桩的承载力恢复密切相关。为对这一问题有深入认识,通过对某实际打桩工程出现的问题进行研究,根据地质勘察结果,对该地区的土体特点进行了分析;根据打桩实测纪录,分析了桩端阻力和侧摩阻力对打桩影响。同时根据打桩记录和现场试验,计算了打桩过程中的实际土抗力并对土抗力随时间的变化进行了探讨。分析显示,桩的可打入性与土质条件密切相关;超大直径超长桩在打入过程中形成完全闭塞土塞的可能性不大,连续打桩中的侧摩阻力平均为静止侧摩阻力的0.68;打桩中6周的停锤,使得土抗力比连续打桩的土抗力至少增加了将近65%,停锤3个月后的土抗力超过了初始静承载力,桩的承载力随时间增长的趋势明显。     

Gibson地基中V-T联合受荷桩承载力分析

为探讨桩顶竖向力(V)和扭矩(T)共同作用时的桩身受力特性,于桩顶先作用V后施加T,视桩周土为Gibson地基,并考虑桩-土接触面上的位移非协调性,基于剪切位移法和桩身荷载传递函数建立出桩身位移控制方程,引入力和位移边界条件后,推导出桩周土处于不同受力阶段时的桩身内力位移解析解,由此求得不同V-T组合作用下的桩身承载力,进而获得桩身承载力包络图。进一步的参数分析表明,对于V-T联合受荷桩:保持桩身长径比m0不变,桩身承载力随桩长L的增加而变大,而L不变时,桩身承载力随m0增加而增加;随桩土刚度比λ、桩侧土体剪切模量和极限摩阻力分布常数比值n的增大,桩身承载力逐渐减小;随桩顶扭矩的增加,桩顶所能承受的竖向力不断减小,且减幅先快后慢,最终趋于零。     

消除负摩阻力扩体挤密桩的研制及力学特性分析

针对湿陷性黄土地区等不良土质地区的桩基负摩阻力问题,提出一种既可以消除负摩阻力,又能提高承载力的扩体挤密新型桩,对其结构构成和工作机理进行详细阐述。根据扩体挤密桩的结构特性,建立扩体装置扩张的菱形孔扩张模型,采用复变函数方法,求解了扩体装置扩张的弹塑性解及极限扩张角,推导出该新型桩的单桩极限承载力计算公式。结合算例采用有限元法和提出的理论计算方法对该新型桩的挤土效应和承载特性进行了分析。结果表明:扩体装置对土体应力的影响范围约为扩体装置扩开宽度的2倍~3倍;扩体装置扩张形成的塑性区范围大小在竖直方向上和水平方向上基本相等;各扩体装置承力时具有一定的顺序效应和时间效应,扩体装置的承力能力与周围土体的性质有关;数值模拟结果与理论计算结果基本一致,验证了理论分析方法的正确性;与普通直桩及套管桩相比,扩体挤密桩消除负摩阻力效果良好,提高承载力作用显著,受力机制科学合理,为湿陷性黄土地区桩基工程的设计提供一定的理论依据和参考。     

上海标准推荐的预制桩极限承载力分项系数研究

提出了获得上海市标准预制桩推荐表格统计特性的一种新方法,在运用该方法求得桩侧摩阻力和桩端阻力统计特性后,利用可靠度理论对上海地区31个场地进行了计算,并对计算结果进行统计分析,得到了可靠度指标的统计特性。在此基础上,按完全可靠性分析方法,求出了上海地区由标准推荐公式确定单桩竖向抗压承载力的分层桩侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数,并对上海地区31个场地在利用分项系数设计方法的基础上反算了安全系数,结果说明所研究方法可作为规范过渡时的参考。     

无砟轨道端刺结构纵向位移的解析算法及应用

考虑高速铁路纵连板式无砟轨道底座板、摩擦板、端刺结构及路基土体的相互作用关系,深入分析了端刺顶部水平力的传递机理,借鉴水平荷载及弯矩共同作用下单桩承载力及变形的计算公式,推导出适用于计算端刺结构纵向受力与变形的解析算法。该方法中,底座板与摩擦板间“两布”滑动层的摩擦力假定为均匀分布,摩擦板和端刺间传递纵向力和弯矩且满足变形协调条件,路基土体对端刺侧面均匀支撑。解析算法的计算结果和基于有限元软件ANSYS 所建立的空间耦合模型具有较好的一致性,说明该文提出的解析算法正确可靠,可实现纵连板式无砟轨道端刺结构纵向位移的快速准确计算。端刺结构计算结果表明:随着大端刺深度、宽度及小端刺数量的不断增加,端刺纵向位移会不断减小,有利于减小底座板的纵向位移及土体的压缩变形。     

考虑实际分布形式的水平受荷桩桩周土抗力分析方法

p-y曲线法被广泛应用于水平受荷桩荷载位移响应的分析中,但该方法无法准确地反映出桩周土抗力的实际分布形式。鉴于此,该文考虑了桩-土实际相互作用,假定随着径向位移的增加,桩的被动侧径向土压力呈双曲线形式增大,主动侧径向土压力呈线性减小,从而建立了桩周径向土压力与径向位移的关系;在此基础上,对摩阻力的初始刚度进行修正,引入双曲线荷载传递模型求解了桩周环向摩阻力;最后提出了考虑实际分布形式的桩周土抗力分析方法,并通过2个算例验证了正确性。通过参数分析表明:径向土压力和环向摩阻力对土抗力的贡献程度与水平位移有关;极限状态下,传统的桩侧环向摩阻力水平分量不均匀分布的形状系数偏大,该文给出了建议的取值;对径向土压力水平分量和环向摩阻力水平分量进行归一化分析,得到了拟合曲线公式,可为后续分析提供参考。     

基于分形理论的人工挖孔嵌岩桩承载特性分析

嵌岩长桩的承载性能主要取决于桩-岩接触面的剪切强度。基于岩体结构面强度的研究方法,引入分形维数描述的两相接触介质粗糙表面的抗剪强度公式,建立了以分维数表示的嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得了弹性条件下的桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式。基于所获得的解答,深入地探讨了分形维数D对桩侧摩阻力?、桩身轴力P及桩端荷载分担比Pb/Pd的影响规律。研究表明:同等条件下一定范围内粗糙分维值D越大,桩侧摩阻力在桩身上部分布越集中,荷载传递深度越小,桩端荷载分担比Pb/Pd也越小;长径比l/d越小,桩端荷载分担比越大,反之越小。工程算例对比分析表明:理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

按桩顶沉降量控制超长灌注桩竖向承载力研究

采用桩端阻三折线、桩侧阻双折线荷载传递模型,对基桩竖向承载力进行深入分析,提出了按桩顶沉降量控制大直径超长灌注桩基桩竖向承载力的设想,并导得了多层地基中桩周桩端土层处于各种不同状态下的竖向承载力解析解。该解答不仅能考虑桩周土的分层,还能考虑桩端土体的非线性及沉渣的影响。最后,采用本文方法对两根试桩的实测荷载-沉降曲线进行了比较分析,结果表明二者基本吻合,计算方法可供工程实践参考。     

大直径超长钢管桩溜桩机理及计算方法研究

海洋桩基平台经常采用大直径超长桩,因为桩和锤的重量很大,在沉桩过程中经常发生溜桩现象。为了便于打桩控制,判断溜桩的深度是非常必要的。该文结合实际工程对溜桩的过程和发生机理进行了探讨;提出了在溜桩状态下土阻力的计算方法:采用土的重塑指标计算桩侧摩阻力,采用别列柴策夫模式来计算砂土对桩端部环状基础的地基极限承载力;在此基础上,建立了判断溜桩范围的分析计算方法。针对南海某平台桩基沉桩过程中的溜桩问题进行了分析计算,验证了所提出的方法的合理性可供桩基设计以及沉桩施工参考。     

某高层建筑大直径嵌岩钻孔灌注桩的承载力分析

大直径嵌岩钻孔灌注桩已被越来越多的高层建筑所采用。如何根据没有达到极限荷载的试桩资料确定单桩轴向承载力是一个很现实的问题。本文通过分析软岩中两根大直径嵌岩钻灌注桩的荷载——沉降曲线(未达到极限荷载),利用斜率倒数法和导数图法分别推算了单桩承载力,并与采用JGJ4-80规范中公式的计算结果进行了对比,吻合较好。最后简单讨论了这种类型桩的承载机理、桩侧阻力和桩端阻力的分配比例,本文认为,对于桩侧和桩端阻力应当采用不同的安全系数。     

DX桩单桩抗拔计算公式探讨

DX桩在承受上拔荷载时,桩土间的相互作用除了桩侧的摩擦阻力外,还有承力盘提供的抗拔阻力,对于桩身的抗拔摩擦阻力的研究有不少成果,但要研究DX桩的抗拔承载力,关键问题在于解决支盘的抗拔阻力计算问题。文章通过对DX桩作为抗拔桩的某工程实例进行分析,运用不同的计算方法对DX抗拔桩的承载力进行计算并与工程实测值进行对比,对不同计算方法进行了讨论研究,并试着探求一种新的计算方法。