浅部缩径缺陷对单桩竖向承载特性的影响

为了探究浅部缩径缺陷对单桩竖向极限承载力的影响规律,设计了包含1根完整桩和9根带有浅部缩径的缺陷桩在内的10组室内模型试验,并进行相应的有限元数值模拟,获得了10根桩的桩顶荷载-沉降曲线。结果表明:在单桩浅部含有缩径长度不大于完整桩桩长的10%且缩径处桩径不小于完整桩桩径的80%时,或者单桩含有缩径长度不大于完整桩桩长的2.5%时,浅部缩径对单桩竖向极限承载力基本无影响;当单桩含有的缩径长度为完整桩桩长的2.5%～10%,且缩径处桩径小于完整桩桩径的80%时,单桩竖向极限承载力降低约20%;在未达到单桩竖向极限承载力之前,所有单桩桩顶荷载-沉降曲线呈线性变化;达到单桩竖向极限承载力之后,含有较大程度浅部缩径缺陷桩的曲线斜率较完整桩偏大。     

大直径管桩低应变检测的模拟与分析

利用有限差分软件——FLAC(3D)建立了三维柱坐标下瞬态振动的计算模型,了解低应变反射波法检测大直径桩的效果。通过计算,得出桩顶振动速度的数值解,不仅得到各个角度的速度,还给出了实验验证。此外,探讨了完整桩在瞬态竖向激振力作用下的动力响应,给出了桩顶不同位置的速度时程,并探讨了三维干扰来源,以及桩周土层对检测结果的影响。最后,基于对管桩进行低应变完整性测试数据,验证了该数值算法的可靠性,并对大直径管桩检测提出了对策。     

考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动

为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识,基于Boer多孔介质动力控制方程组,考虑桩底土层波动效应,采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力,进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程,结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律,得到了一些对工程实践有意义的结论。     

饱和土中大直径缺陷桩水平振动响应研究

为了研究成层饱和土中存在缺陷的大直径灌注桩的水平振动响应问题,基于Boit理论和严格的平面应变假设建立缺陷桩–饱和土横向耦合振动简化模型。引入势函数并利用算子分解法、分离变量法得到桩周饱和土对桩的水平作用力,再利用桩土接触面耦合条件及刚度矩阵传递法得到桩顶复阻抗;最后,通过模型对比与退化对比验证本文解的合理性。研究结果表明:(1)扩径对提高桩顶复阻抗起到的作用相对较小,但是缩径的出现将明显降低桩顶复阻抗;(2)桩顶动刚度和动阻尼对桩身缺陷大小和长度的敏感度不同,动刚度较动阻尼更为敏感;(3)桩顶附近缩径缺陷会导致桩顶复阻抗显著降低,而桩中部和端部附近缩径缺陷对桩顶复阻抗的影响相对较小。     

组合荷载作用下桩基承载力试验及数值模拟研究

基于某桥梁桩基竖向承载力现场试验,在现场实测数据的基础上,借助ABAQUS数值计算平台拟合反演了土体参数。运用反演得到的土体参数对试桩水平承载特性进行精细化模拟和分析,得到水平设计荷载作用时的桩顶最大水平位移为75.36mm,泥面处桩身水平位移为14.70mm。在此基础上,对不同竖向荷载及不同荷载施加顺序对桩基水平承载力的影响进行了研究。     

桩位偏差引起桩基竖向力的变化分析

将刚性基础基底反力的计算方法用于桩位偏差时各桩顶竖向力的计算。以四桩桩基与三桩桩基为例,分别计算了其中一桩桩位发生偏差时各桩竖向力的数值。计算结果表明,当其中一根桩的桩位偏差在规范规定范围以内时,各桩竖向力的变化大致在10%以内;当其中一根桩的桩位偏差达一倍桩径时,对四桩桩基,基桩竖向力变化最大可达30%;对三桩桩基,最大可达60%。     

基于FLAC 3D的单桩竖向抗压静载试验模拟研究

依据软土地区某工程试桩的施工参数、场地工程地质条件及现场实测的试桩竖向抗压静载试验数据,采用三维连续介质拉格朗日法有限差分软件(FLAC 3D)建立计算模型,对试桩的单桩竖向抗压承载特性及桩顶沉降变形进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与实测的静载试验数据对比分析。研究表明,数值模拟得到的单桩竖向抗压极限承载力、不同深度桩身轴力的分布及桩侧摩阻力分布,与静载试验实测结果类似,两者相互补充、相互验证。根据计算模型,提供了单桩的极限承载力推荐值,为桩基工程实践中基桩极限承载力的取值提供建议。     

复杂荷载共同作用下斜坡上单桩承载特性研究

利用ABAQUS软件对竖向及水平荷载共同作用下斜坡上单桩进行数值模拟,研究桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明,在先施加竖向荷载再施加水平荷载情况下,竖向荷载的增大能有效减小桩顶侧移、降低桩身弯矩,且在竖向荷载一定的情况下,桩顶沉降及侧移随水平荷载的增大而增大;土质较好情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响比土质较差情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响大。     

竖向荷载作用下支盘桩水平动承载性能模型试验研究

在对模型桩基施加水平振动荷载的同时,施加桩顶竖向荷载,对一根等直径桩和两根承力盘位置不同的支盘桩进行模型对比试验。结果表明:支盘桩与等直径桩相比,其承担水平动荷载的性能更加优越,且支盘桩的承力盘的位置接近桩顶时,这种优越性表现更明显;桩身动弯矩的大小随着水平振动荷载幅值的提高而增大;在水平动荷载数值较小时,竖向荷载的存在能够适当降低桩身弯矩值,对桩的水平动承载性能有利;当桩身水平动荷载数值增大,竖向荷载将会增大桩身弯矩而变为不利因素。     

基于桩-土非线性作用的缺陷桩竖向承载特性分析

为评价桩身缺陷对基桩竖向承载性状的影响,提出一种考虑非线性桩-土相互作用的缺陷桩简化计算方法,重点分析桩身裂隙和缩径段长度、埋深等对桩身内力和变形的影响。结果表明,桩身裂隙使基桩Q-s曲线中部产生反弯段,裂隙段埋深越大反弯点位置距离原点越近,裂隙长度越大位移陡降现象越明显;桩身缩径主要影响基桩的竖向刚度和极限承载力,缩径桩Q-s曲线形状与正常桩类似,但桩身轴向应力在截面变化位置发生突变。简化分析方法为缺陷桩竖向承载性状的定量分析提供一条新途径,分析成果可为基桩缺陷判别和承载力评定提供参考。     

自重对单桩竖向抗压刚度的影响

本文以荷载传递法和剪切位移法为基础，推导了自重条件下桩顶荷载与沉降的关系，分析了重力对单桩竖向抗压刚度的影响，认为重力作用下单桩竖向抗压刚度与桩侧土模量、桩身材料模量、泊松比等因素有关。与静载试验数据对比，考虑自重的单桩竖向抗压刚度与实测值更为接近。采用有限单元法模拟了实际工况，数值计算与理论推导具有一致性。     

兰州某地铁车站深基坑监测与数值模拟分析

依托兰州市地铁某车站基坑工程,对基坑施工过程中的桩顶水平和竖向位移、地表沉降、钢支撑轴力及地下水位进行了监测,并对监测数据进行了系统分析。监测结果分析表明,桩顶水平位移随着基坑的开挖由小变大逐渐趋于平稳,桩顶竖向位移随着开挖深度的增加而逐渐增加,在开挖的过程中钢支撑的轴力趋于稳定。最后借助有限元软对基坑开挖进行了数值模拟,并将模拟结果与监测结果进行了对比分析,结果表明,数值模拟和监测结果变化规律基本一致,证明了钻孔灌注桩联合钢管内支撑结构安全可行,保证和维护了基坑的稳定,为类似基坑的施工提供了有效可靠的参考资料。     

变截面桩的纵向振动特性

本文以一般弹性杆的纵向振动理论为基础，建立了变截面桩振动参数的计算模式，结合试验结果的分析，研究了桩顶竖向激振力作用下变截面桩的刚度、频率和振幅特性，探讨了影响桩身动力特性的基本因素，为竖向振动荷载作用下变截面桩的设计提供了参考。     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

桩径对陡岩河岸墩式码头群桩基础竖向承载特性的影响

采用ABAQUS有限元软件模拟陡岩群桩(四边形四桩)竖向承载工况,建模过程考虑陡坡钻岩成孔、桩基和承台混凝土浇筑、群桩承载等流程,并考虑材料和桩岩接触非线性影响,建立陡岩群桩系统三维模型,通过改变桩径、桩嵌岩深度等参数,分析陡岩群桩(四边形四桩)的竖向承载特性。研究表明,不同桩径和桩嵌岩深度条件下陡岩群桩(四边形四桩)竖向承载能力是群桩径向膨胀与桩前岩体缺失效应、桩后岩体增强效应、承台刚度综合作用的体现。群桩竖向极限承载力和竖向承载群桩效应系数随桩径的增大分别呈"S"形和"∽"形规律变化。对于竖向荷载作用下的陡岩群桩(四边形四桩),在桩径较大时(D=2.2m),前排桩(桩1和桩2)的桩顶沉降与后排桩(桩3和桩4)的桩顶沉降仍有较明显的差异。     

挤扩支盘桩承载力研究

根据挤扩支盘桩的成桩工艺,基于该桩的现场静载荷试验数据,对挤扩支盘桩的承载性能及影响因素开展了研究。基于对挤扩支盘桩的数值计算,研究了扩底桩的竖向承载性能和荷载传递机理,分析了等直径桩和扩底桩承载特性的异同。采用有限差分数值方法建立基本计算模型,对桩长、桩径、扩底次数、扩底桩径、桩身模量等影响单桩承载性状的因素进行了分析研究。     

扩顶CFG桩复合地基加固效果数值模拟研究

扩顶CFG桩复合地基是在CFG桩复合地基基础上发展的一种地基处理方法,其借鉴桩-承台-土相互作用理论,充分利用扩顶"荷载收集"作用以及桩间土的承载和变形协调能力。以河南省某高速公路为工程背景,通过有限元数值方法对常规CFG桩和扩顶CFG桩复合地基进行模拟分析,讨论不同因素对扩顶CFG桩控沉效果的影响;分析桩帽下土体的竖向位移;研究桩身应力、桩帽下土体的应力等的变化规律,并结合现场监测结果比较分析,对扩顶CFG桩数值模拟给出若干结论。     

碎石桩复合软土路基现场沉降监测与数值模拟

通过对碎石桩复合软土路基进行现场沉降监测试验,得到其竖向沉降规律。基于D-P模型,应用FLAC3D岩土工程数值分析软件对加固后的碎石桩复合软土路基竖向沉降进行数值模拟,并对数值模拟沉降值和现场监测沉降值进行对比分析,发现二者较为吻合,此数值模拟方法可应用到碎石桩复合软土路基沉降计算及预测中。     

超长PHC管桩偏位对其竖向承载力影响的研究

以上海某工程超长偏位PHC管桩竖向承载力分析为背景,采用有限元数值分析方法,同时考虑桩身结构强度和土的强度,对该工程超长PHC管桩由于水平偏位而对竖向承载力产生的影响进行了计算分析。计算结果表明,存在一个临界偏位值,当桩顶偏位值大于该值时,该区域为按桩身极限弯矩控制的计算区域;当桩顶偏位值小于该值时,该区域为按土体强度控制的计算区域。桩基载荷试验结果证明,所采用的分析方法和计算结果是有效的,根据该计算方法可方便地绘制PHC管桩的竖向极限承载力和桩顶水平偏位的关系曲线。     

循环温度和荷载作用下能源桩-土力学特性研究

开展了建筑荷载作用下能源桩-土力学模型试验及数值模拟,分析了加热(制冷)运行对桩土力学特性的影响。首先,在桩顶分级加载至2kN,待沉降稳定后再对桩土进行加热升温冷却(室温11℃→55℃→11℃),测试了桩顶竖向位移、桩身轴力、土体温度和孔隙水压力、地表竖向位移,分析了循环温度作用下的桩-土力学特性及变化规律;其次,以模型试验为原型,利用ABAQUS软件建立能源桩桩-土计算模型,并将模拟结果与试验结果对比;最后,开展了不同循环温度作用和循环次数下的桩-土力学特性数值模拟。结果表明:在运行工况下,土中超静孔隙水压力随温升的增加而变大,使土体发生热固结现象;随循环次数的增加,桩顶及地表产生不可恢复的变形,且土的沉降大于桩体沉降,导致桩身多处出现负摩阻力,且负摩阻力随温度的升高而增大。