基于梯度优化法的单桩竖向承载力可靠性研究

采用可靠度理论对钻孔灌注桩竖向承载力进行研究,并建立桩基承载力极限状态方程,运用FORTRAN语言按梯度优化法编写计算可靠度指标程序。针对某灌注桩承载力进行可靠度计算,并对影响单桩竖向承载力的基本因素进行敏感性分析,探讨计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载对桩基可靠度的影响,结果表明:桩基穿越多层土时,桩侧土质越好,即极限摩阻力越大,对桩基承载力可靠性影响越明显,其极限摩阻力变异系数对可靠指标的影响也越显著;桩基可靠指标随着计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载变异系数的增大而减小。     

双层土体结构对超长桩承载性状的影响

利用三维有限元方法,研究了双层地基土中超长桩的承载性状.利用线弹性模型模拟桩身混凝土的应力应变关系.邓肯-张非线性弹性模型模拟地基土,河海大学薄单元模型模拟桩.土间的非连续变形.计算结果表明,对上硬下软地基土结构,当硬土层厚度不大于桩身人土深度时,随硬土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性增大;对上软下硬地基土结构,当软土层厚度不大于桩身入土深度时,随软土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性减小;桩身轴力和桩侧阻力沿深度的分布随地基土结构而异.桩侧摩阻力在硬、软土层分界处有急剧变化现象;超长桩的失稳由桩侧土体的破坏引起.     

摩擦桩承载稳定性的概率分析方法

海相沉积土层深厚地区的桩基承载力主要是侧摩阻力，侧摩阻力直接决定于桩土间的相对位移。据此提出了按桩顶沉降准则分析摩擦桩承载稳定性的可靠度方法。首先引进接触面单元模拟桩-土的相互作用，采用数值模拟随机响应方法拟合桩顶位移的状态方程，并给出了在确定近似解析解时，近似函数形式的选取原则，函数中待定系数及数值模拟采样点的确定方法及步骤，可靠度指标及失效概率的计算方法。最后，作为工程实例，分析了某建筑物桩基的稳定性。     

桩基承载力的ANSYS有限元分析

利用ANSYS软件建立土体与桩共同作用的数值模型,将有限元应用于桩—土结构进行三维有限元数值计算,得到桩—土结构的应力与变形,分析了桩—土结构的荷载—沉降曲线及荷载的传递规律,对以后桩—土模拟及设计有重要的参考价值。     

梁式渡槽结构的抗裂可靠度分析

基于结构可靠度设计理论和方法,对梁式渡槽纵向抗裂能力及抗裂可靠度进行计算分析,得出了梁式渡槽抗裂可靠度的一般性算法,并结合实际工程加以验证。最后就混凝土强度的变异性及荷载的变异性对抗裂可靠度的影响进行了分析。     

基于修正主应力旋转理论的抗滑桩桩间土绕流计算方法

桩间土绕流验算是抗滑桩设计三大验算流程之一,研究绕流计算方法对于在保证抗滑桩工程稳定安全的前提下,提高设计精度、节省资金具有重要意义。为弥补现有"拱结构物"假设理论的不足,引入Terzaghi松动土压力理论,建立Terzaghi松动土压力与桩间距的关系以及修正主应力旋转理论。并在Ito塑性变形理论假设基础上提出塑性变形理论适用的上限与下限桩间距,结合修正主应力旋转理论与Terzaghi土拱计算理论建立了极限桩土荷载分担比计算模型,根据所提模型计算结果获得了桩土荷载分担比与土体性质、桩间净距的关系。然后与数值模拟的计算结果进行了对比分析,并提出了桩间土绕流验算方法:定义桩间土稳定性系数为极限桩土荷载分担比与实际桩土荷载分担比之比,稳定性系数大于1表示桩间土较稳定,不发生绕流。     

抗滑桩桩间距的可靠性设计

考虑影响抗滑桩间距的相关参数的变异性,建立了抗滑桩合理间距可靠性设计的数学模型,运用JC法进行可靠度分析.工程实例分析表明参数的变异性对桩间土拱的可靠度有较大影响,在抗滑桩间距确定时把计算参数视为随机变量.考虑参数的变异性更符合工程实际,且能得出抗滑桩所承担的风险水平;按常规设计条件得到的抗滑桩间距,不一定满足可靠性设计条件.     

利用岩石点荷载试验计算嵌岩桩极限侧阻力方法

岩石单轴抗压强度是嵌岩桩嵌岩段极限侧阻力计算的关键参数.本文介绍了基于点荷载试验计算岩石单轴抗压强度的方法,给出了岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,由此可计算确定岩石极限侧阻力系数,从而提出了一种利用岩石点荷载试验计算嵌岩桩嵌岩段极限侧阻力的方法,可作为嵌岩桩工程设计的参考.     

PHC-钢管组合桩竖向荷载传递机理研究

PHC-钢管组合桩因抗腐蚀、贯入性能好,在高桩码头开始推广使用。但是其上部是PHC管桩,下部是钢管桩,两者桩径不同,弹性模量和密度等差异很大,荷载在桩体中的传递呈现出不同的作用机理,传统计算方法无法直接应用于其竖向承载力计算,而且该桩型竖向荷载传递机理研究未见报道,导致PHC-钢管组合桩竖向荷载设计缺少机理依据。运用FLAC3D软件并基于镇江扬中长江沿岸地区地质条件,对PHC-钢管组合桩进行竖向静载数值计算,同时考虑土体软化特性、桩土接触特性及沉降大变形问题,对"接桩部位埋深"、"接桩部位面积"问题进行研究。分析其不同组合下对桩身极限承载力的影响以及桩身轴力、侧摩阻力分布规律。结果表明,镇江扬中长江沿岸地区打入的PHC-钢管组合桩是端承摩擦桩;接桩部位埋深与面积会影响极限承载力和桩体失稳后沉降值大小;桩身轴力在接桩部位发生较大衰减;桩侧摩阻力随深度变化较复杂;整桩侧摩阻力极值出现在接桩部位。     

大直径长桩接触面参数的敏感性分析

基于 FLAC3D 数值分析软件,探讨了大直径长桩的数值模拟方法,分析了桩土间接触面参数对数值计算结果的影响。结果表明：桩侧接触面的内摩擦角和粘聚力对桩的承载性能影响较大,而剪切刚度的影响存在一临界值;水平荷载下,需考虑桩侧接触面参数对桩与桩侧土体之间摩阻力的影响;竖向荷载下,需考虑剪切刚度随深度的变化;倾斜荷载下,需考虑桩端土的剪切作用。     

土工合成材料在桩承式加筋路堤中的应用现状

分析了路堤中设置土工格栅对路堤工作性状的影响;分析了土工格栅在桩承式加筋路堤中的具体作用机理;分析了土工格栅对荷载分担比和桩土应力比的影响以及土工格栅对路堤表面不均匀沉降的作用。综合分析后提出了土工格栅在桩承式加筋路堤应用中存在的几个问题。     

波浪引起海床土体液化的概率研究

摘要：评判海床土体能否液化大多采用有效应力法或液化势法，这些方法无法计算液化的概率，为解决这个问题，本文首先根据波浪荷载在海床内产生的循环应力比和海床土体的循环阻抗比，采用可靠性分析法，建立土体抗液化安全余量的表达式。根据一次二阶矩法，考虑波浪和土体参数的变异性，计算黄河水下三角洲埕岛海域某石油平台附近场地在6、8和10级风浪下的液化概率。风浪等级越大，抗液化安全系数越小，液化概率越大。如果该场地要求液化概率控制在5％以内，安全系数需大于1.8，可靠指标需大于1.6。然后分析了参数变异性对可靠指标的影响，得出波高比波长和土体标贯击数比粘粒含量对液化可靠指标的影响大的结论。最后研究参数之间的互相关性对液化可靠指标的影响，对可靠指标大于零的情况，忽略参数之间的互相关性会得到偏大的可靠指标，高估海床土体的抗液化性能。     

桩基梁式多侧墙渡槽抗震可靠度研究

将桩基粱式多侧墙预应力渡槽分解为槽身部件、槽身、槽身＋槽墩等力学研究对象,对每一研究对象分别采用拟静力法、底部剪力法、振型分解反应谱法及H0usner方法,建立地震作用模式及地震可靠度计算模型,以不同模式下结构可靠指标口的均值来评价结构的抗震可靠性．计算了南水北调中线渡槽工程实例。结果表明：在水平地震影响下,槽身在槽墩上沿纵、横向的抗滑稳定是渡槽工程抗震安全最薄弱的两个方面,且横向比纵向更为不利;在中震影响下,渡槽的抗震可靠度满足规范要求,但抵御大震能力显著不足。     

澧河段梁式渡槽桩承载力极限状态可靠度分析

分析了澧河段梁式渡槽桩基础的破坏模式，建立了相应的功能函数，计算得出混凝土单桩的可靠指标。最后，把桩和地基土作为整体，运用随机有限元法计算了校核工况下桩基础的可靠指标。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

桩承式加筋路堤有限元几何建模方法及边坡效应研究

桩承式加筋路堤常用的有限元几何建模方法包括单桩模型（含轴对称模型和单桩3D模型）、平面应变模型和3D断面模型,这些模型各具特点且前提假设各不相同,但却缺乏对比研究。使用非线性有限元软件ABAQUS结合现场试验结果进行了几何建模,对比分析了基于大面积堆载假定的模型与带边坡3D断面模型应力分布及变形的差异与原因。计算表明:3D断面模型最能反映桩承式加筋路堤真实工况,而单桩模型及大面积3D断面模型均低估了沉降量。边坡效应引起的水平位移及坡外隆起使得桩土沉降差、平均桩土应力比、桩顶荷载分担系数及土工加筋横向拉应力均在路肩区域达到极大值,且在路面范围内均大于大面积堆载工况。     

水域水位变化对邻近复合地基支承路堤稳定性的影响研究

针对在水域边发生的复合地基支承路堤滑塌事故的问题,为研究水域及其水位变化对邻近复合地基支承路堤稳定性的影响,采用有限差分方法建立了三维数值模型,研究了水域及其水位变化对于桩体受力以及路堤变形的影响。结果表明:水域的存在将大幅提高桩体的受力,水域与路堤形成的先后顺序不同其影响也不一致,水位的突然降低将大幅增加桩体发生弯曲破坏的风险,对路堤的稳定性产生不利影响。不考虑水域以及水域水位变化的影响采用传统复合地基稳定分析方法将显著高估路堤稳定性。     

路堤深厚软基管桩复合地基数值模拟

结合高速公路桥头深厚软基现场试验段工程,对比了几种管桩复合地基单桩有限元数值建模方法,认为轴对称接触有限元模型可以较准确地反映路堤下管桩复合地基的基本性状。基于数值分析结果,详细探讨了管桩复合地基的受力特性和变形分布。结果表明:填土越高,桩顶承台应力集中越显著;桩土应力比与高距比、桩土沉降差之间均存在较好的正相关线性关系。填筑结束,带承台管桩承担了80%的路堤荷载,管桩外侧摩阻力承担了超过90%的承台受荷;与在天然地基上堆载相比,大部分荷载通过管桩传递到压缩性相对较小的深层地基中,管桩复合地基的附加应力分布得到了优化,桩长范围内地基的压缩率及压缩量大幅减小,管桩复合地基的总沉降量仅为相应天然地基堆载沉降量的18.5%,深厚软基的总沉降减幅为435 mm。     

波浪引起海床土体液化的概率研究

首先根据波浪荷载在海床内产生的循环应力比和海床土体的循环阻抗比,采用可靠性分析法,建立土体抗液化安全余量的表达式。根据一次二阶矩法,考虑波浪和土体参数的变异性,计算了黄河口水下三角洲埕岛海域某石油平台附近场地在6、8和10级风浪下的液化概率。风浪等级越大,抗液化安全系数越小,液化概率越大。如果该场地要求液化概率控制在5％以内,安全系数需大于1.8,可靠指标需大于1.6。然后分析了参数变异性对可靠指标的影响,得出波高比波长和土体标贯击数比黏粒含量对液化可靠指标的影响大的结论。最后研究了参数之间的互相关性对液化可靠指标的影响,对可靠指标大于零的情况,忽略参数之间的互相关性会得到偏大的可靠指标,高估海床土体的抗液化性能。