水平受荷桩性能的有限元分析

为了进一步了解单桩在水平荷载作用下的工作性状,本文采用ANSYS有限元软件对水平荷载作用的单桩受力变形进行了三维模拟分析,引入了面-面接触单元,考察了桩、土的不同设计参数对单桩水平受力性能的影响,得到了水平荷载作用下桩身的内力分布和侧向位移分布规律.通过分析比较,为合理优化桩的桩径、桩长和桩身弹性模量等参数,达到降低工程造价提供依据,供工程应用参考.     

浅析单桩竖向加载方式对地基应力场的影响

本文应用桩土相互作用理论着重分析了单桩竖向加载方式对地基应力场的影响，得出了不同加载方式下应力、边界条件变化的成因，为工程应用及理论研究提供了必要的依据。     

浅析单桩竖向加载方式对地基应力场的影响

本文应用桩土相互作用理论着重分析了单桩竖向加载方式对地基应力场的影响,得出了不同加载方式下应力、边界条件变化的成因,为工程应用及理论研究提供了必要的依据。     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型，基于传递矩阵法，利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩顶荷载-沉降关系的解析算式．研究结果表明：对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩，当桩土相对位移达3～7mm时，桩侧摩阻力达到极限状态，此时，桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40％～50％；随着荷载的进一步增大，桩侧摩阻力减小，当桩土相对位移约为20mm时，桩侧摩阻力几乎全部丧失．同时，利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数，运用试算法对某工程试桩进行了计算对比，其计算值与实测值吻合．     

黏土地基中能量桩传热性能研究

为研究黏土地基中能量桩的传热性能,本文建立能量桩有限元模型进行传热模拟,并搭建小型试验台验证模拟所得数据.试验分析了24 h内不同时刻黏土的温度变化规律及3种间歇运行模式下黏土的传热效率.结果表明,能量桩热量传递的作用范围沿径向扩展,随着运行时间增加,土壤温度先迅速上升再趋于平缓最后达到平衡态,且3h～7h土壤传热效率...     

竖向受荷桩的桩-土接触面简化模型

将桩-土接触面由一个理想弹塑性的切向弹簧简化为一层薄壁单元,通过理论分析的方法,在Desai薄层单元法的基础上进行改进,考虑桩径与薄壁单元厚度对单元参数的影响,给出一种弹簧切向刚度与薄壁单元剪切刚度的换算式.数值模拟结果表明,该模型在薄壁单元厚度和桩径在一定范围内变化时模拟结果稳定,其竖向位移分布规律与接触面弹簧模拟结果非常相似;通过改变薄壁单元的强度参数,可以模拟桩-土接触面的强度性质,从而能够较合理地预测桩-土接触面在竖向荷载作用下的变形性状.     

大直径单桩竖向荷载传递及影响因素

分析大直径单桩的竖向荷载传递机理与传递形状,其变形特征为缓变型.不具有明显的破坏特征点,由此论述了荷载传递形状随有关因素的变化,并详述了影响大直径桩竖向承载力的各种因素.     

非线性条件下砂土地基中水平受荷长桩的性状分析

提出了水平荷载作用下,考虑土体非线性性质的砂土地基中长桩性状的分析方法。依据前人的研究成果,认为任一深度处水平土反力模量与地面处桩的位移存在一个衰减的指数函数关系。假定水平土反力模量和极限土反力均沿深度线性增长,认为随着桩位移增大,桩前土体由弹性逐渐达到塑性屈服,对于2种状态,分别建立桩的基本微分方程。分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese—Matlock法给出了2组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。现场试验和数值算例证明,该法较传统的m法计算结果更接近实测值,较P—y法方便可行,既适用于小位移的情况,也适用于桩顶出现较大位移的情况,因此,在缺乏试验参数的情况下,可以代替p-y曲线法用于工程计算。     

轴向荷载对横向受荷桩承载性状影响的参数分析

基于小变形假定,建立受轴向荷载作用的横向受荷桩变形控制方程,针对主要影响因素进行参数分析,研究表明轴向荷载对横向受荷桩承载性状的影响程度与两者的相对大小有关。当轴向荷载相对较大时,应重视轴向荷载对桩身内力和挠曲变形的影响,此时轴向荷载的存在对于柔性桩上部的内力和侧向挠曲影响比较显著,对于其深部的影响相对较小;地基系数呈线性增加时,轴向荷载对横向受荷桩的影响较为显著,而地基系数为常数时,其影响则不明显;除轴向荷载接近于屈曲荷载外,沿桩身的轴向荷载变化对水平桩的挠曲和弯矩影响甚微,轴向力作为常量的假定一般可满足工程设计的要求。     

长短桩复合地基受荷性状的影响因素分析

采用大型有限元软件ABAQUS,对不同褥垫层模量、厚度、短桩模量及基础上不同的荷载对刚柔性长短桩复合地基的长桩与土的应力比、短桩与土的应力比、长短桩应力比、基础沉降的影响及其规律进行了分析.数值分析表明:垫层的存在增大了地基的沉降,可调节复合地基中桩土应力的分配;随着垫层模量的增加,长桩桩身应力增加,短桩应力减小;增加短桩的刚度,复合地基的沉降减少;随着基础顶面荷载的增加,桩土应力比增大,位移差也增大.结合武汉某住宅小区的长短桩静载荷的现场监测数据,分析了工程中长桩与土、短桩与土、长短桩应力比的变化规律.数值分析和现场监测数据分析结果可为该类型地基的设计和施工提供依据.     

基于地基反力法的水平荷载单桩半解析解

为深入研究水平荷载作用下的单桩响应和桩土相互作用机理,引入了三参数法水平荷载桩的挠曲线微分方程;基于已有的地基反力系数为常数时桩的变形和内力的解析解,以及桩的响应的连续性,提出了半解析解.采用Fortran语言编制了计算程序,并通过特例情况下的解与已有解进行对比来验证所得解的可靠性.计算结果表明:桩长较大时,桩底的边界...     

水平受荷桩的受力特性分析

在水平荷载作用下,桩基的工作性状极为复杂,涉及到桩与土体之间的相互作用问题.基于土的分层、桩侧移的非线性提出了新的桩侧地基反力与水平位移的模型,通过迭代计算得出较为合理的内力值.     

砂土中水平受荷斜桩性状模型试验研究

为了解斜桩的水平承载变形性状及荷载传递性状,本文在砂土地基中开展了2组斜桩的水平承载模型试验,研究了桩身倾角及长径比对斜桩水平承载力的影响,分析了水平荷载作用下斜桩桩身轴力、弯矩、剪力及摩阻力的分布特征.试验结果表明:桩长相同时,正斜桩的水平承载力最大,负斜桩的水平承载力最小,直桩的水平承载力居中.水平荷载作用下,正斜桩桩身全长受拉,负斜桩桩身上部区段受压,下部区段受拉,不论正斜桩还是负斜桩,桩身轴力最大值均在桩顶下一定深度的截面.承受相同的水平荷载时,正斜桩的弯矩最小,负斜桩的弯矩最大,直桩弯矩居中,桩较长时,桩身弯矩较小.正斜桩的剪力最小,直桩居中,负斜桩最大,不论正斜桩还是负斜桩,剪力最大值均在桩顶截面,桩顶下一定深度处还存在极值剪力.正负斜桩桩身上部区段均存在负摩阻力,下部区段为正摩阻力.     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法

为反映水平循环荷载作用下桩侧土的弱化效应及桩身侧向位移发展规律,提出了基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法.首先,利用砂土刚度衰减经验公式计算桩侧土刚度的弱化程度,确定循环再加载过程中桩侧土体应力-应变关系;其次,将其引入到应变楔模型中计算桩基侧向位移响应,考虑循环荷载作用次数和荷载大小的影响;最后,通过试验对比分析,验证所提方法能有效计算桩基础在水平循环荷载作用期间侧向位移的发展趋势.结果表明:桩身侧向位移随荷载作用次数增大而增加,其发展模式与荷载幅值大小相关;循环荷载作用下桩基水平承载能力存在较大程度的弱化.     

水平受荷长桩弹塑性解析计算

针对目前水平受荷桩计算中考虑土体非线性本构关系后,导致计算复杂或参数难以获取而不易于工程应用的问题,基于线弹性地基m法和桩侧土体简化的弹塑性本构关系,给出水平受荷半无限长桩控制方程的基本解,推导不同工况下桩身最大挠度和最大弯矩与荷载关系的统一的量纲一的解析表达式,编制简单的数学程序可以方便地计算最大挠度和最大弯矩.对复杂的解析解进行简化,计算表明,简化的计算式与解析解计算结果吻合很好,最大误差小于1%,借助计算器可以进行相关计算,大大方便了工程的计算应用.     

竖向受荷PCC桩承载机制颗粒流数值模拟

采用颗粒流数值仿真技术,从细观力学角度对砂土中竖向受荷现浇混凝土薄壁管桩(简称PCC桩)与土相互作用过程中的传力机理、桩内外侧土体位移场分布特征及细观结构参数变化规律进行研究。结果表明:PCC桩侧阻力及端阻力在加载初期同步发挥,桩外侧摩阻力始终明显高于桩内侧,桩芯土体承载力发挥不充分,PCC桩承载力主要由桩外侧摩阻力控制;桩外侧摩阻力在桩身中部及靠近端部发挥较为充分,在0.65 L入土深度处外侧摩阻力明显弱化;桩内侧土体在桩身上段范围内位移矢量较小,桩端以上3 d1范围内土颗粒由于土塞效应的存在随桩身一起发生刺入变形,桩外侧土体在桩身中部位移影响范围达到2 d,整个桩外侧位移影响区呈弧形分布;桩周土体接触力链及孔隙率变化与PCC桩宏观力学表现保持一致。研究成果对于进一步明确PCC桩与土相互作用的内在机理具有意义。     

基于地基系数法的横向受荷桩通解研究

为完善和改进基于地基系数法的桩身内力计算通解,以文克尔假定和幂级数法为理论基础,推导了考虑桩身计算宽度非线性的通解以及通过简化得到计算宽度线性的通解,并给出相应的通解表达式,从而将目前基于地基系数法的桩身内力计算理论进行发展和统一.通过对其初值条件进行研究总结,得出目前常用的4种桩顶边界和5种桩端边界条件,进而给出其相应的计算表达式,从而解决了横向受荷桩的计算问题.     

桩-筒组合基础水平受荷性能数值模拟研究

针对海洋风机新型基础形式——大直径单桩-筒体组合基础,在ABAQUS中建立了不同桩径/筒径组合的桩-筒基础有限元分析模型,分析了筒体对大直径单桩水平承载性能的提升效果.研究结果表明:桩-筒组合基础中,提供水平承载力的主要部件是筒体;相较于筒高,筒径对桩-筒组合基础水平承载能力影响更大.基于有限元模拟结果对A PI规范推...     

竖向荷载作用下单桩工作性能模拟分析

为了分析单桩的工作性能，采用非线性水平有限层单元模拟桩周围土体，假定其竖向变形沿径向按指数函数变化，考虑沿径向的剪切作用及在竖向的压缩作用建立其刚度矩阵，以非线性的接触面单元模拟桩土界面的力学性能，以修正桩底土刚度的办法模拟极端阻力的非线性性能，这样建立的模拟分析方法能够较真实地反映单桩－土体系的工作性能，按此模拟分析方法模拟某工程大直径桩原型试验获得令人满意的结果。