桩在上拔荷载作用下的工程性状研究进展

目前,国内外对桩的抗压性能研究比较多,而桩的抗拔性能的相关报道和研究文献相对较少.目前工程中的抗拔措施主要有压重法、抗浮锚杆、降水抗浮、抗拔桩抗浮等,而抗拔桩抗拔承载力较高,应用比较广泛.目前主要的抗拔桩有等截面抗拔桩、斜桩、扩底桩等,支盘桩作为一种抗拔性能良好的新桩型,目前也有一些研究和应用报道,但对其研究总的来讲还处在起步阶段.根据现有文献的查阅分析,介绍了目前国内外对不同桩型的抗拔性能的研究情况,分析了不同桩型的抗拔机理和抗拔承载力的计算公式,最后得出了一些结论并提出了一些建议.     

大变形条件下单桩水平承载性状分析

针对大变形条件下承受水平荷载的单桩基础,采用沿深度线性增加并能较好的反映上部土体抵抗侧向变形能力的地基反力系数,及简化的土体弹塑性本构关系,推导出桩身变形和内力的计算公式,并用FORTRAN语言编制了计算程序。算例表明:桩的水平位移和弯矩随水平力和力矩的增加而非线性增大;桩身位移随距离地面的距离的增加而减小,距地面的距离超过10倍桩径时桩身响应极小,可忽略不计;桩顶约束是桩身响应沿桩身分布的重要影响因素;随着桩周土体力学性质的改善,桩的最大位移和最大弯矩均明显减小。计算值与现场实测值吻合度很高,且比已有解计算结果更优,所得解及程序是可靠的。     

吸力式组合桩抗拔承载特性数值分析

吸力式组合桩的承载特性是海洋工程设计和施工中的一个关键问题,通过采用有限元分析方法对吸力式组合桩的极限承载特性进行计算,考虑了长径比、荷载作用角度和荷载作用点三个重要因素.探讨了荷载在不同长径比、作用角度和作用点下吸力式组合桩的极限承载力,根据承载力的变化规律得出最佳荷载作用点位置.结果表明,长径比越大,吸力式组合桩的极限承载力越大;荷载作用角度越小,吸力式组合桩的极限承载力越大,当荷载作用角度为0°时,吸力式组合桩的极限承载力最大;当荷载作用点从桩顶移动到桩底时,极限承载力呈现先上升后下降的趋势,且最佳荷载作用点位置随着长径比的增长会发生上移.     

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．     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩变形性状有限元分析

目前,有关群桩水平承载性状的试验和理论研究资料较少,特别是对于挤扩支盘桩群桩基础在承受水平荷载时的受力和变形性状还未见相关报道.针对这个问题,作者在考虑桩土之间非线性接触、桩周土弹塑性、桩土体系初始应力场的情况下,利用有限元与无限元耦合的方法,分析了水平荷载作用下分别包含2根,3根,4根基桩的挤扩支盘桩群桩基础的变形发展过程,并深入研究了承力盘位置、桩间距、桩数等因素对基桩本身、桩周围土体和桩土之间相对位移的影响规律.     

水泥土桩荷载传递性状的数值分析

根据位移协调理论,采用荷载传递函数法分析了竖向受荷下相关因素对水泥土桩荷载传递规律的影响。桩侧传递函数采用双曲线模型,以桩身轴力为迭代变量,进行迭代计算。为验证本文分析模型的有效性,对工程实例进行了数值计算,计算得到的水泥土桩荷载-沉降曲线与工程实测曲线基本吻合,尤其对于荷载水平较低的情况计算值与实测值误差更小。研究表明:较高的荷载水平能使桩体下部侧摩阻力充分发挥;增大弹性模量能使桩更容易将荷载传递到较深的土层中;侧摩阻力随长径比的增大而减小;而内摩擦角对水泥土桩荷载传递的影响不大。该研究结果对桩的设计和承载力的计算具有重要意义。     

全螺旋预制桩抗拔承载特性的数值分析

对全螺旋预制桩的抗拔承载机制进行了ABAQUS有限元数值模拟,分析了不同距径比S/D的单桩极限承载力和桩身轴力分布,对抗拔过程中土体塑性变形趋势进行了讨论。结果表明:荷载-位移曲线模拟值与实测值基本吻合,证明了模型建立的正确性;塑性区域主要集中在螺旋叶片上部并向四周扩展,最终在相邻叶片间形成连续贯通的塑性破坏面;土体镶嵌在螺旋叶片中产生的嵌合力改变了桩的作用方式,使桩身轴力随深度变化的非线性趋势不明显;极限承载力随S/D的增大而先增大后减小,当S/D取2.5时为最优距径比,抗拔极限承载力达到最大值。     

水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法

利用文克尔地基模型、桩间土横向抗力折减系数及平面有限元法建立了能够反映桩—土—承台共同工作的力学模型，研究了桩距径比、桩顶约束条件及地基侧向刚度对水平荷载在各桩间分配的影响，探索了合理分析水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法     

水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法

利用文克尔地基模型，桩间土横向抗力折减系数及平面有限元法建立了能够反映桩－土－承台共同工作的力学模型，研究了桩距径比，桩预约束条件及地基侧向刚度对水平荷载在各桩间分配的影响，探索了合理分析水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法。     

带承台单桩竖向承载变形特性数值分析

基于无厚度的接触面单元模拟桩-土之间的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特征。桩取为弹性,对带承台单桩进行了三维弹塑性有限元分析,得到了桩顶沉降、桩身轴力、桩周侧摩阻力、桩土荷载分担比等变化情况,基本反映了桩-土的实际工作性状。     

水平荷载作用下分层土体群桩复合地基中圆桩与方桩的变形性状

为了在复合地基理论与工程应用中合理地选用桩截面,分别对分层土体群桩复合地基中的圆截面桩与方截面桩在水平荷载作用下的变形性状进行了有限单元法的三维弹性分析,得到了圆截面桩与方截面桩在不同土层材料特性下出现最大应变的位置及其轴向应变性状,以及桩体的断桩点随土体分层状况改变而变化的规律。对计算结果的比较表明,圆截面桩的最大应变均比方截面桩的最大应变大,从而判断出在桩体横截面面积相等的条件下圆截面桩承载力比方截面桩承载力小许多。     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

吹填场地中单桩承载性状数值模拟分析

结合实际工程,采用ABAQUS数值计算软件,对天津滨海吹填场地中不同初始固结度下的单桩承载性状进行了有限元模拟,并对不同桩顶荷载作用下的桩侧摩阻力进行了对比,得出沉降量和桩侧摩阻力与不同初始固结度之间的对应关系,同时还分析了初始固结度不变时单桩的承载性状.分析结果为进一步研究天津滨海吹填土中桩的承载与变形形状提供了一定的理论参考.     

刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状数值分析

对刚柔性桩加筋垫层复合地基的承载性状进行数值分析,通过PLAXIS 3D软件建立三维有限元模型,分析垫层模量、土工格栅层数、桩间距及刚性桩桩长对刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状的影响。结果表明:当荷载较小时,土工格栅层数、刚性桩桩长及桩间距对复合地基沉降影响较小;当荷载较大时,复合地基沉降随着垫层模量、土工格栅层数及刚性桩桩长的增大而增大,随着桩间距的减小而增大;垫层模量和土工格栅模量对桩土荷载分担比的影响较小;增大桩间距,刚性桩和柔性桩的荷载分担比均有所减小;增大刚性桩桩长,刚性桩荷载分担比增大明显,柔性桩荷载分担比略有减小。     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能,通过一系列模型桩试验,分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响,以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响,此外,运用三维有限元的方法,考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能,以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂,对模型桩进行了模拟计算分析,试验及模拟分析均表明,竖向荷载对水平承载桩的影响较小,而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的。     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能，通过一系列模型桩试验，分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响，以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响．此外，运用三维有限元的方法，考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能，以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂，对模型桩进行了模拟计算分析．试验及模拟分析均表明，竖向荷载对水平承载桩的影响较小，而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的．     

循环荷载下阶梯形变截面桩与等截面桩 复合地基承载性状研究

为探究循环荷载作用下,阶梯形变截面桩与等截面桩复合地基工作性状的差异,对阶梯形变截面桩与等截面桩的9桩复合地基进行室内模型试验,分析循环加载次数对阶梯形变截面桩与等截面桩复合地基永久沉降、桩-土应力比的影响规律,以及循环荷载作用下桩身应变的分布规律。研究结果表明:阶梯形变截面桩和等截面桩的沉降速率起初较大,随着加载次数的增加,沉降速率逐渐减小,并趋于稳定;在相同加载条件下,阶梯形变截面桩的沉降明显小于等截面桩,并且前者先趋于稳定。桩-土应力比随加载次数的增加而降低,降低的幅度开始较大,然后慢慢减小,并趋于稳定;在相同条件下,阶梯形变截面桩的桩-土应力比大于等截面桩的桩-土应力比,并且前者先趋于稳定。对于阶梯形变截面桩,在上下段各出现一个应变峰值,上段的应变峰值明显大于下段的峰值;而对于等截面桩,只出现一个应变峰值。     

组合荷载作用下输电线路掏挖基础承载特性数值分析

输电掏挖基础的承载特性是输电线路基础设计和施工中的一个关键问题,它通常会承受上拔与水平荷载的共同作用,现有的理论研究已不能满足工程实际应用的需要。利用有限元软件ABAQUS对在H-V荷载平面内输电线路掏挖基础与周围地基土体共同作用体系的弹塑性有限元模型进行数值计算分析,在改变土参数条件下,研究了3组埋深比的输电掏挖基础的承载力特性与破坏模式,绘制H-V荷载平面内的破坏包络线,研究其变化规律与趋势,并给出破坏包络线的具体方程。     

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。     

斜向荷载作用下桩群中设置斜桩对其沉降的影响分析

斜向荷载作用下桩群的设置方式对其承载力和沉降有较大影响.为揭示这一影响规律,采用非线性有限元软件对斜向荷载作用下桩群中设置的斜桩进行三维建模,分析了斜桩的倾角、桩-土弹性模量、斜桩桩长以及桩数等因素对群桩沉降的影响.结果表明:地基土质情况、斜桩的倾角、刚度和桩长与桩数等对倾斜群桩的沉降影响较大,所得结论对斜向荷载作用下群桩基础的设计与施工具有一定的指导意义.