桩周土开挖条件下桩基础承载特性数值分析

运用桩基础支撑上部既有建筑物地下增层的过程中,随着桩周土减少和桩基础的暴露,桩的承载特性会出现明显变化.文章运用ANSYS有限元程序分析了桩周土开挖前、后以及不同开挖深度等工况下,桩基础承载特性的变化规律.结果表明：随着桩周土开挖深度增大,被开挖段的桩身侧阻力消失,需要增加未开挖部分桩身侧阻力、桩端阻力来增强桩身轴力.同时,也需增大桩基沉降量和桩土间的滑移量.     

既有建筑地下开挖工程中在役桩竖向承载特性分析

如何评价土体开挖条件下在役桩的竖向承载能力,是桩支承的既有建筑地下开挖工程中亟待解决的关键问题,围绕上述问题,明确土体开挖条件下土体应力状态改变、回弹等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,建立考虑土体开挖效应影响的桩侧荷载传递双曲线模型和桩端荷载传递双折线模型,考虑开挖卸荷效应引起的土体超固结状态提出土体开挖条件下桩侧极限摩阻力的计算方法,基于有限差分法和荷载传递法形成既有建筑地下开挖条件下在役桩基竖向承载特性的计算方法。通过与现有试验结果比对分析,验证计算方法的合理性。结果表明,对地下增层开挖条件下单桩进行分析时,应考虑开挖引起的土体回弹、桩周土超固结状态等因素对桩侧和桩端承载特性的影响,当计算的归一化土体回弹量较小时(<1),沉降分析中可不考虑回弹效应。     

基坑开挖对邻近桩筏基础特性影响的数值分析

采用无限元边界模拟地基半空间特征以避免"静力边界效应",同时考虑体系界面的非连续接触特性和地基土的弹塑性本构特性,通过建立桩筏基础-地基-弹性支撑构成的有限元数值模型进行了基坑开挖共同作用体系弹塑性数值分析,计算结果表明:邻近基坑开挖引起地基应力和筏板基础沉降分布向基坑方向调整.并且其分布的非对称性随着开挖深度的增加逐渐显著;与筏板基础沉降和地基土内力分布调整特征方向相反.在基坑开挖过程中桩基础承载中心向远离基坑方向调整,体现了桩基础对筏板起到补偿作用;当由筏板基础主导开挖引起的桩筏体系承栽变化时,桩项总反力和与其相关的桩-土荷载分担比在开挖过程中呈现非单调变化趋势.     

基于土拱效应的抗滑桩桩距优化设计

抗滑桩桩距的大小直接影响抗滑桩结构和工程造价。以杭长铁路某边坡为例,采用单排抗滑桩支护方式进行加固,结合现场监测与数值模拟方法研究不同桩距时的桩间土拱效应、桩身应力及边坡安全系数的变化规律,从经济与安全两方面综合考虑选取最优桩距,优化后桩距从5.16m增为5.5m,经济上可节约11%。     

微型桩加固堆积层膨胀土滑坡桩间土拱效应试验研究

基于相似理论,在1 200mm×1 200mm×1 000mm的模型框架中设计制作了微型桩加固滑坡模型.选用从陕南地区采集的膨胀土为滑体材料,在滑面以上微型桩前不同深度处,埋设土压力盒,测量滑坡形成过程中土压力,对土拱效应进行了研究.结果表明：降雨阶段的土拱效应较弱;随着土深的增加,微型桩前土拱压力增大;桩间距增大,桩前土拱效应逐渐减弱.最佳土拱效应时,桩间距为（8～10）d（d为桩径）.     

抗滑桩桩间土土拱效应有限元分析研究

采用二维有限元技术分析矩形抗滑桩桩间土土拱效应问题,得知在一定的桩间距下桩土效应较为明显,并通过案例对桩间距和桩问土粘聚力对桩土效应的影响作了分析,提出土拱效应的存在条件,土的性质对土拱效应的影响,得出工程实际中合理的桩间距.     

桩锚支挡结构体系挡板土压力试验研究

以重庆地区常见的桩锚枝挡结构体系挡板上土压力为研究对象,采用室内模型试验方法,定性的分析了挡板上土压力分布规律,并将其与经典土压力理论计算结果作对比,从而指出了经典土压力理论在桩锚支挡结构体系挡板土压力计算中的不适用性。     

基坑开挖下倾斜长短组合桩的受力变形特性

倾斜长短组合桩兼具变形控制能力良好和造价低的优点.目前,对倾斜长短组合桩的研究较少,尚缺乏对其工作机理的认识.利用模型试验结合数值模拟的方法,研究开挖过程中倾斜长短桩在不同倾角和桩长组合下的变形受力特性,继而探讨其工作机理.结果表明:对于倾斜长短组合桩而言,其支护效果与倾角成正比,与排桩的桩长成反比,且倾角的影响最大,...     

超长群桩竖向承载群桩效应模型试验研究

根据竖向荷载作用下超长群桩的模型试验数据,分析了黏性土中桩距为6d的高承台超长群桩的承载性状和群桩效应．结果表明：按理论公式计算得到的群桩效应系数与试验值较吻合,理论值对实际工程中超长群桩承载力的计算是偏于安全的,可为今后超长群桩的设计提供参考．     

论挡土桩的合理间距

本指出作为基坑围护的挡土加大间距的经济意义,论述大桩距的理论依据、可行性。及应注意的问题。     

抗滑桩桩后土拱形状及影响因素

为描述抗滑桩桩后土拱的形状,采用平面应变有限元模型,通过搜索数值计算结果中最大主压应力迹线,拟合土拱轴线的描述方程,分析桩间距、土体参数、桩土界面参数、桩后荷载等因素对拱高和拱跨的影响规律,提出考虑上述因素的土拱轴线形状方程.结果表明:桩间距和桩后土压力大小对土拱形状影响最大.土拱跨高比与桩间距呈二次正相关关系,在桩间距为4.46倍桩直径时,土拱受力最为有利.随着桩后土压力增加,土拱拱高呈陡降形对数函数变化规律,反映了土拱从形成-发展-破坏的演变规律.     

支盘桩群桩抗拔承载性状试验研究

设计了两组室内模型对比试验来研究多支盘桩群桩的抗拔承载性能．两组模型桩分别为等桩 距的两桩群桩和四桩群桩,每组群桩又分为等直径桩群桩和双盘支盘桩群桩,以便进行对比分析． 试验结果表明：支盘桩群桩的承载力远远大于等直径群桩;当群桩桩距在两倍盘径（约６．７倍桩径） 时,等直径四桩群桩的承载力大约是两桩群桩的两倍,说明等直径群桩的群桩效应几乎可以忽略; 而此时支盘桩群桩当桩数增加一倍时,其承载力增加小于一倍,说明其群桩效应比较明显,这从桩 周土压力的变化情况可以证实．     

挤密效应对支盘桩承载性能影响的模型试验研究

介绍了新型变直径灌注桩--挤扩支盘桩和旋扩珠盘桩的工作原理,主要优缺点和施工技术要点.设计了模拟挤扩和旋扩成盘的模型试验方案并进行了一系列的模型试验,根据模型试验结果分析了新型变直径灌注桩在承载和抵抗变形方面与普通等直径桩相比的优越性,同时还比较了挤扩和旋扩这两种不同施工方法对变直径桩承载力和变形的影响,讨论了它们在荷载传递上的区别,在设计和施工时应充分注意各自的特点.     

基于桩周土加固效应的双排桩承载性状模型试验研究

双排桩在复杂环境条件深基坑工程中具有广泛的应用前景,针对双排桩复杂的承载性状与力学性态,基于相似材料模型试验原理,构建深基坑工程双排桩室内试验模型,对桩间土、桩侧被动区、桩端土体以及未加固等4种工况下双排桩的承载特性进行分析研究。研究表明：当采取桩间土加固措施时,前排桩最大正、负弯矩相对于未采取加固措施时分别降低了32.4%和38.5%,后排桩桩身最大正、负弯矩分别降低了76.8%和55.4%,而桩顶水平位移降低约57.5%,加固效果十分显著。桩间土、桩侧被动区以及桩端土加固均可有效提高双排桩的承载性能,但以桩间土加固效果为最好,主要原因是桩间土加固可显著提高桩间土的变形模量,增强桩土复合承载体截面整体抗弯刚度,从而提高双排桩的承载能力。     

非均匀地基中倾斜群桩竖向承载特性及群桩效应研究

近年来,倾斜群桩被广泛应用于码头建设、桥梁基础等工程中抵抗横向荷载。随着研究的深入,其竖向承载特性也正引起学术界关注,如何评价倾斜群桩的竖向承载特性及群桩效应一直是工程中的难题。为此,结合厦门-深圳客运专线韩江特大桥桩基选型项目,就倾角为0°～12°周边倾斜的群桩基础分别建立五种桩间距分析模型,对其承载特性及群桩效应进行模拟试验和有限元分析。结果表明：就不同桩距群桩基础竖向承载特性而言,群桩的最合理倾角为8°左右;竖直桩基的荷载-沉降曲线呈“缓变型”,倾斜桩基呈“陡降型”;沉降量在桩间距达到4 d时骤然减小,且竖直桩基骤减值大于倾斜桩基;倾斜桩基地基土变形场的影响范围大于竖直桩基,随着荷载及桩间距的增大,桩间土竖向变形显著减小,桩间土夹持作用减弱,桩侧上部侧摩阻力在应力作用下逐渐增大;竖直群桩轴力为角桩＞边桩＞中桩,倾斜群桩轴力为中桩＞角桩＞边桩,轴力变化速率随桩间距的增大而增大;各基桩桩顶荷载分担随着群桩倾角及桩间距的增加趋于均匀;倾斜、竖直群桩群桩效应系数在桩间距为4 d之前增长较快,在4 d之后增长变缓慢。竖直桩基桩间距在5 d时群桩效应系数达到稳定,倾斜桩基在6 d时达到稳定,不同桩间距下均是8°倾斜桩基群桩效应系数最大。     

挤扩支盘桩抗拔承载特性的模型试验研究

基于模型试验分析了上拔力作用下挤扩支盘桩的荷载-位移曲线特征、轴力分布特点和抗拔承载力的构成,研究盘径对承载特性的影响规律。结果表明：挤扩支盘桩比直孔桩具有更高的抗拔承载力和抗拔刚度,其拔出破坏具有脆性破坏的特征,同时盘径对挤扩支盘桩Q-s曲线的影响主要在加载后期体现;挤扩支盘桩发生脆性拔出破坏的原因是承力盘引起的土体突发剪切失效,而挤扩支盘桩的抗拔极限承载力主要由挤扩盘压力引起的土体滑移面强度和盘上直孔段的桩土接触面强度决定;上拔力作用下挤扩支盘桩的抗拔承载过程由盘上土体挤密阶段、弹性锚固阶段、塑性锚固阶段构成;盘阻在挤扩支盘桩抗拔承载力中的占比随着盘径的增大而增大,加载后期的盘阻贡献率相对于加载初期可以提升6%～8%。     

疏桩的承载性能和土拱效应

疏桩在软土地区的应用可以分为两个方面：疏桩复合地基和疏桩基坑支护。本文针对疏桩基础中的摩擦桩,采用弹性力学中的Mindlin-Geddes解和Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩基础的附加应力场。通过对比不同桩间距下的桩土荷载分担比的变化规律,分析了软土地区疏桩间距的合理范围。同时对疏桩水平方向上存在的土拱效应,采用三维有限元数值方法模拟了桩间距对疏桩成拱的影响,得出了产生土拱的最大桩间距范围在6～8d之间。针对疏桩复合地基的沉降控制计算方法,本文总结出应用Poulos弹性理论法计算单桩沉降和复合地基方法计算群桩沉降。     

高压旋喷桩复合地基承载特性的有限元分析

结合工程实际,运用大型有限元分析软件ANSYS分析了不同桩长、不同桩土模量比和不同桩间距情况下高压旋喷桩复合地基的承载特性.结果表明,该地基存在有效桩长,当桩土模量较合适时,该地基能够发挥最大作用;同时运用ANSYS优化功能,得出了最优桩长、最优桩体弹性模量和最优桩间距,为实际工程提供一些参考.     

支盘桩盘体形状对承载性状影响的研究

支盘桩作为一种比较常用的变截面新型桩,具有很大的承压、抗拔和抗水平荷载的能力,而且稳定性好,具有显著的经济效益,但在理论和试验研究方面还不成熟,特别是盘本身的形态对其承载力的影响方面的研究少之又少.笔者设计了一组支盘桩室内模型试验,来研究不同盘体形状对支盘桩承载性能的影响,分别对盘底倾角为20°,30°,45°,60°的模型支盘桩进行加载试验.试验数据表明:支盘桩由于盘底倾角不同其承载力是不同的,随着该倾角由小变大,桩的承载力既不是越来越大,也不是越来越小,而是存在某一个最佳倾角使支盘桩的承载力达到最佳状态.