考虑桩身自重影响的超长桩屈曲分析

由于超长桩的桩身自重较大,其对超长桩稳定性有重要影响。已有的研究大多只考虑桩侧土抗力的影响,能同时考虑桩侧土抗力和桩身自重两个影响因素的超长桩屈曲荷载计算公式目前还很少报道。本文同时考虑桩侧土抗力和桩身自重的影响,通过选择合适的桩身挠曲变形函数及桩侧土弹性抗力模式,基于能量法给出了顶部有集中荷载、部分埋置于Winkler地基中超长桩的屈曲荷载和计算长度的解析表达。最后分析了桩侧土抗力和桩身自重对屈曲荷载的影响。结果表明桩侧土抗力是影响屈曲荷载的主要因素。当桩身埋置率(h/L)较低时,桩身自重对屈曲荷载的影响不容忽视;但随埋置率的增加,桩身自重对屈曲荷载的影响甚微。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

整体式桥台-RC桩-土体系受力性能

为了探究整体式桥台-RC桩-土体系的力学性能,以国内某整体桥为背景,设计并制作了4个不同桩基配筋率和截面形状的整体式桥台-RC桩模型,并开展整体式桥台-RC桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究RC桩配筋率与截面形状对桥台-RC桩-土体系受力性能的影响,并分析台后土抗力、桩侧土抗力、桩身应变与桩身弯矩的分布规律等。结果表明：在桥台往复位移作用下,距离台背较近处土抗力沿高度方向的分布规律会由“三角形”分布向“抛物线形”分布转变;距离台背较远处的基本呈“三角形”分布;台后土抗力会受到RC桩配筋率和截面形状的影响,提高RC桩的配筋率或采用矩形截面可增大整体式桥台-RC桩-土体系的整体性;桩身累积变形会影响桩侧土抗力的分布规律,使桩后侧土抗力减小、桩前侧土抗力增大;采用配筋率更大或矩形截面RC桩的试件更不易受累积变形的影响,桥台-桩基-土体系整体性更好;整体式桥台-RC桩在向河跨侧挤压前侧土体运动时,桩身应变和弯矩的分布规律与传统桩基一致;向岸坡侧挤压后侧土体运动时,桩身最大应变和弯矩出现在台底与桩顶连接处。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可有效减小桩身应变和弯矩,改善RC桩基...     

三峡库区滑坡治理中抗滑桩锚固深度的研究

分析了三峡库区滑坡治理中抗滑桩锚固深度一般取桩长的1／2～1／3存在的问题。用弹性地基系数法，计算了弹性桩作用于桩侧岩土体的应力。滑动面为倾斜面时，对桩前岩体中存在的不利结构面进行抗滑稳定性验算，得出抗滑桩的最小锚固深度，提出了根据桩周岩土体的性质来确定桩侧岩土体的横向容许承载力。工程实例表明：桩的锚固深度的确定可以依据桩的不同结构形式，稳定地层的强度，滑坡推力，桩的刚度，桩的截面和间距及是否考虑桩前滑体的抗力等因素综合确定。     

考虑尺寸效应的桩侧摩阻力修正计算方法

为研究砂颗粒尺寸效应对桩侧摩阻力的影响, 开展理论分析和室内模型试验研究桩侧摩阻力随桩径、桩表面粗糙度和砂土中值粒径的变化规律, 建立考虑尺寸效应的桩侧摩阻力修正计算方法。考虑尺寸效应后, 通过拟合试验数据得到桩-土界面极限摩擦角与相对粗糙度的关系。为反映尺寸效应对桩侧法向应力增量的影响, 将桩-土界面剪切带视作弹性空心圆柱, 基于小孔扩张理论建立桩侧法向应力增量的改进计算方法, 并通过与模型试验结果对比验证该方法的可靠性。研究表明, 在一定范围内桩侧摩阻力主要受桩-土界面相对粗糙度和桩基与砂土中值粒径的比值两个参数影响, 其中界面相对粗糙度和桩基与砂土中值粒径比值分别通过影响桩-土界面极限摩擦角和法向应力增量进而影响桩侧摩阻力。研究结果可为微型桩等小直径桩基承载力设计提供相应的理论依据。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

考虑变形协调的刚性基础复合地基沉降计算

针对当前求解刚性基础下复合地基沉降变形时较少考虑桩土间变形协调的情况，在对若干试验结果分析的基础上，提出了刚性基础下复合地基桩侧摩阻力分布形状的假定，然后分别用荷载传递法、Mindlin解答和弹性力学解答分析了单桩模型中桩体和桩间土的沉降变形，通过桩顶位移变形协调条件建立了求解方程，编制了相应的计算程序，该方法可利用现场实测荷载～沉降曲线进行计算参数的优化反演，因此具有较强的实用价值。最后，用该法对某工程实例进行计算分析，计算结果和实测值吻合较好。     

港珠澳大桥长短组合桩基础有限元分析及受力研究

由于"m"法计算桩基时未考虑桩侧土摩阻力,为研究桩侧土摩阻力对长短组合桩基础桩基轴力分布的影响,以港珠澳大桥浅水区非通航孔桥桩基础为例开展分析,采用Midas有限元软件建立模型进行计算分析,模型中采用多折线弹簧模拟桩侧土摩阻力。结果表明,桩侧土摩阻力对长短组合桩基础桩基轴力影响较大,计算方法对桩基设计及工程造价控制具有重要意义。     

桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏的数值分析

根据桩与桩侧土的非线性剪切特征，采用接触单元来模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏，运用虚位移原理推导了桩-土三维等厚度接触元的单元刚度矩阵，较好地模拟桩与桩侧土之间的非线性滑移破坏。既考虑了剪力的传递，又考虑了相对位移，同时也研究了桩长、桩体弹性模量和桩径对桩轴力分布的变化规律的影响。通过实例计算，分析得到一些有益的结果：增加桩长可减少桩的端阻力；对于短桩，提高桩体弹模，虽然能提高桩体刚度，但对提高桩端阻力的影响较小；而对于超长桩，增大桩体弹性模量能增大桩轴力；不管短桩还是长桩，随着桩径的增加，桩轴力都在减少．实例表明，采用适当的桩长、桩径可充分发挥桩的作用。同时也表明了该方法的有效性和正确性。     

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。     

桩基逆作法在工程中的应用

桩基逆作法是一种新型的基础施工方法。本文基于工程实践对其各施工阶段进行分析,探讨了在桩土共同作用下,桩基逆作法的简化设计。     

Settlement calculation for long-short composite piled raft foundation

The mechanism of long-short composite piled raft foundation was discussed. Assuming the relationship between shear stress and shear strain of the surrounding soil was elasto-plastic, shear displacement method was employed to establish the different explicit relational equations between the load and the displacement at the top of pile in either elastic or elasto-plastic period. Then Mylonakis ＆ Gazetas model was introduced to simulate the interaction between two piles or between piles and soil. Considering the effect of cushion, the flexible coefficients of interaction were provided, With the addition of a relevant program, the settlement calculation for long-short composite piled raft foundation was developed which could be used to account for the interaction of piles, soil and cushion. Finally, the calculation method was used to analyze an engineering example. The calculated value of settlement is 10.2 ram, which is close to the observed value 8.8 mm.     

仿生牙根桩承载性能透明土模型试验研究

基于仿生学原理并结合哺乳动物下颌磨牙承载力高的特点,提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩,仿生牙根桩的承载性能和沉桩时的挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。结合数值方法和模型试验研究其承载特性及沉桩过程中的桩—土作用,采用DEM离散元方法进行数值模拟研究,发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力,但易引起土体应力集中。基于数值模拟结果进行模型试验,采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术（PIV）,利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场,得到整个土体的位移场。结果表明：仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力超过普通锥形桩1倍左右,引发的桩身拖曳效应与桩底部竖向土体位移更加显著,且在桩中心内凹不太大时,其引发的土体横向位移较小。     

软基煤场堆载挡风墙桩基桩土共同作用分析

为了分析在大面积堆载情况下临近桩基对土体位移变形产生的影响,结合北仑电厂堆载预压工程,对桩基与土体的相互作用进行三维有限元建模分析.在充分考虑桩基对土体变形所起的约束作用的基础上,通过数值模拟分析得出：在堆载作用下,有桩时比无桩时土体沉降减少|桩周地表在一定范围内土体侧向变形加大.通过桩身弯矩与桩内钢筋的应力计算,验证了软基上煤场堆煤后挡风墙桩基的安全性,并得出了估算存在承台条件下的桩身最大弯矩的经验公式.将所得的计算结果与现场实测数据进行了比较,表明两者有较好的一致性,研究结果可用于指导有关的设计和施工.     

群桩基础共同作用的柔度系数计算

应用荷载传递法推导出了单桩的柔度系数,在此基础上推出了两桩及桩土相互作用的柔度系数,并与有限元法进行了比较,证明了本方法在计算上的精确度及工程实践中的可行性。     

桩筏基础与地基共同作用的半解析半数值分析法

将群桩筏板基础离散成桩和弹性板,桩筏基础与地基的共同作用转化为桩、弹性板与地基之间的力与位移协调分析。对不同的地基模型求解相应的地基柔度系数,同时将桩作为弹性杆件求解其柔度系数,并将筏板视为地基上的四边自由矩形板,求出其在地基反力、桩顶反力和外荷载以及简支边广义位移共同作用下的位移,最后通过力和位移协调建立桩、筏、地基之间的共同作用方程并求解。算例对比表明半解析半数值方法具有较好的精度,能满足实际工程计算需要。     

复合地基加固区沉降计算的一种新方法

根据桩与桩之间的相互作用因子叠加 ,提出了计算复合地基加固区沉降的一种简单、实用的新方法 .其计算结果与边界元法等方法的计算结果吻合得很好 .此方法适合于各种桩型 ,对柔性桩和刚性桩均适用     

长短桩、变径桩桩间相互作用系数数值研究

采用三维数值方法,建立长短桩、变径桩双桩模型,通过大量的数值计算,分析桩顶荷载水平、桩距径比、不同桩长、桩端土模量比及不同桩径对相互作用系数的影响。分析表明,在线弹性变形阶段,桩-桩相互作用系数近似为恒定值,与桩顶荷载水平无关,进入塑性变形之后,则逐渐减小直至极限状态时趋于0;长短桩桩长比及桩端土模量比对短桩-长桩相互作用系数影响大,而对长桩-短桩相互作用系数影响小;变径桩相互作用系数仅与受荷桩桩径有关;并提出了针对长短桩、变径桩的简化计算公式,为实际工程提供参考。     

循环荷载下长短桩桩网复合地基变形试验研究

通过长短桩桩网复合地基的模型试验,分析有、无土工格栅及不同幅值循环荷载下复合地基沉降、长短桩桩身应变及土工格栅应变的特性. 试验结果表明,土工格栅的加入会改善循环荷载下复合地基的整体性能. 复合地基沉降、桩身应变及土工格栅应变主要发生在循环荷载作用前期. 增大循环荷载幅值不仅会增大复合地基总沉降,还会加快沉降发展的速率. 复合地基的沉降与循环次数的关系可以用指数函数表示. 土工格栅的拉膜效应将部分荷载由桩间土传递到桩上,相比于没有土工格栅的复合地基,有土工格栅的复合地基中长短桩的应变更大,且此时长桩桩帽处的土工格栅会承受更大的拉力,应变相较于桩间土处更大;循环荷载下的长桩上部应变增量较大,下部应变增量较小.