确定地基承载力的新方法

地基承载力的合理确定对地基设计是最重要的一个内容。现场原位压板试验被认为是确定地基承载力最可靠的方法。但实际基础的地基承载力不仅与土性有关,还与基础的尺寸、埋深和沉降要求有关,压板试验的尺寸不是实际基础的尺寸,如何由压板试验合理地确定实际基础的地基承载力是一个还没有很好解决的问题。提出一个新的解决方法,即由压板试验反算地基的强度参数和变形指标,然后用这些参数对具体基础采用切线模量法计算基础的荷载和沉降关系的p–s曲线,再根据上部结构对基础的沉降要求和地基强度安全系数要求的双控原则,由p–s曲线确定满足沉降和强度要求的地基承载力,而不是直接由压板载荷试验曲线来确定地基承载力,这样可以更好地考虑基础的尺寸效应。通过案例进行了说明,并与现行的规范方法进行了比较,说明了新方法的合理性。     

现代地基设计理论的创新与发展

主要介绍了依据现场原位压板载荷试验而建立的一套地基设计的新理论。地基设计中地基沉降计算与地基承载力合理确定的问题是土力学中的经典问题。现代土力学理论虽然发展了土的本构模型和现代数值计算方法,解决了非线性等复杂的计算难题,但实际工程设计中,目前采用的仍是传统的半理论半经验的方法,这是土力学理论创立近百年以来都没很好解决的一个问题。问题的根本原因是什么?应如何破解?本文认为对于结构性的硬土地基,传统理论依据室内土样试验求参数,由于取样扰动等的影响,这样得到的参数不能反映原位土的特性,从而使依据这些参数计算的结果与实际结果差异大。为解决这个难题,依据现场原位压板载荷试验曲线建立了切线模量法的计算模型并反算出模型的3个土体参数:初始切线模量E_(t0),黏聚力c和内摩擦角φ。该法所需参数少,物理意义明确,参数来源于现场原位试验,避免了取样扰动影响,精度可靠,可以计算基础沉降的非线性直到破坏的全过程。对于地基承载力,提出了用切线模量法计算实际基础的荷载沉降的p–s曲线,根据p–s曲线依据强度和变形双控的原则确定最合适的地基承载力的方法,实现变形控制设计,解决了以往直接由压板载荷试验曲线确定承载力存在的尺寸效应问题。对软土地基的沉降计算,在Duncan-Chang模型基础上,用压缩试验的e–p曲线构建了非线性沉降的实用计算方法,并建立了用压缩模量E_(s1-2)求e–p曲线的方法,这样只用压缩模量E_(s1-2)即可进行非线性沉降计算。由于一般饱和软土的E_(s1-2)为2～4 MPa,变化范围小,参数简单而较为可靠,从而使方法易于应用。该项研究为破解土力学的百年难题提供了新的思路,值得进一步发展完善,为现代地基设计提供更科学的新方法。     

基于e-p压缩曲线和p-s载荷沉降曲线的

以侧限压缩试验为基础的分层总和法在计算小尺寸基础沉降时存在较大误差,而以载荷板试验为基础的地基沉降算法不能够反映大尺寸基础的变形特性。依据e-p压缩曲线的分层总和法在计算大面积荷载下地基沉降时有一定的理论和试验基础,是相同基底压力的实际基础沉降的上限;而p-s沉降曲线能够反映小尺寸基础的变形特性,是相同基底压力的实际基础沉降的下限。以上述理论为基础,提出了地基沉降的内插算法,把确定压缩模量的问题转化为寻找内插函数的问题。该算法可以把传统算法产生的绝对误差降低为在一定区间内的相对误差,提高了地基沉降的计算精度。进而,提出了采用二组不同尺寸载荷板试验成果预测基础沉降的方法,通过在同一地基上的四组载荷板试验验证了该方法的合理性。推导了一个圆形基础的内插函数,给出了采用内插法计算基础沉降的具体过程。分析表明：随着基础尺寸的变大,地基沉降曲线逐渐由凹型过渡到凸型。该方法综合了侧限压缩试验和载荷板试验成果,可以反映不同尺寸基础的沉降特性。该方法理论和试验基础明确,计算过程简单方便,适合在工程实践中推广。     

刚性桩复合地基沉降计算方法

 基于原状土切线模量法,对刚性桩复合地基的沉降计算提出一种新的沉降计算方法。该方法用切线模量法分别计算基础下土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线。依据共同作用时桩和桩间土的沉降相等的条件,对土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线进行复合得到刚性桩复合地基的荷载–沉降过程曲线,则刚性桩复合地基的沉降可以根据其荷载–沉降曲线得到。对于有复合地基的载荷试验的情况,提出直接利用其试验曲线建立复合地基的双曲线切线模量方程,利用该方程计算实际基础的沉降。通过工程实例表明,新的沉降计算方法具有较好的精度。     

国际工程中重型罐基承载力确定及地基沉降特性分析

浅基础承载力及地基沉降评估是工程勘察设计的基本问题,从事国际岩土工程有关的建设项目,应充分了解国际主要浅基础评估方法、计算公式及设计流程。以伊拉克鲁迈拉油田重型储罐工程为案例背景,进行了系统完整的浅基础案例分析,分别基于抗剪强度准则与沉降控制准则确定了重型罐基的地基承载力,并结合数值分析技术分析了储罐基础的沉降变形性状。结果表明：浅基础承载力的确定应兼顾地基强度与变形要求,沉降是储罐基础承载力的主要限制因素;结构荷载对储罐基础中心点的沉降影响最为显著,地基沉降随着深度以及与储罐中心距离的增加而逐渐减小,基底沉降性状总体呈“碗状”形态;相邻罐体的荷载会对基础变形产生一定的叠加影响,两罐相向部位的沉降较相离方向略大。研究可为从事类似国际岩土工程项目时确定地基承载力及地基变形提供参考。     

沉降控制复合桩基的设计原理及设计步骤

在较深厚的软弱地基上的基础设计中，经常会遇到下述情况：如果用天然地基上的浅基础方案，地基强度要求能基本满足或相差不大，但地基变形结果，往往沉降过大无法满足设计要求。这时就可以考虑采用沉降控制复合桩基方案。沉降控制复合桩基是指桩与承台共同承担外荷载，按沉降要求确定桩数的低承台摩擦桩，它是一种介于天然地基上浅基础和常规桩基之间的一种基础类型。和常规桩基不问，沉降控制复合桩基一般是根据外荷载由承台和桩共同承担，按建筑物容许沉降量要求确定桩数的原则进行设计的，其中承台除承担部分外荷载外，还需对桩基的整体…     

基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算,然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降,经验系数为1.1~1.7,变化大,缺乏量化取用方法。因此,侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量Et的方法,然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算,侧向变形的沉降用非线性切线模量Et进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得,由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较,说明方法的可行性。     

考虑侧向变形的软土地基非线性沉降计算的简化法

软土地基侧向变形占总沉降的比例大,通常的计算方法采用有侧限的一维压缩状态下的压缩模量应用于分层总和法来计算,这样的方法不能反应侧向变形对总沉降的影响,而规范方法则在该方法计算结果的基础上乘以1.1~1.7的经验系数,以修正计算误差。但经验系数的选取具有较大的人为性。为此,在广义胡克定律的基础上推导出可考虑侧向变形的计算方法,把软土地基沉降分为有侧限的压缩沉降S_c和侧向变形产生的沉降S_d两部分,前者采用传统的e–p曲线分层总和法计算,后者采用基于e–p曲线和邓肯–张(Duncan–Chang)本构模型的概念求取非线性割线模量E_p应用于分层总和法计算,这样就可以由e–p曲线进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算。另外,鉴于工程中初始孔隙比e_0和压缩模量Es1-2(压力为100 kPa和200 kPa对应的压缩模量)是常用的参数,相对稳定且可较好反映软土的特性,建立了由e_0和E_(s1-2)求e–p曲线和e–lgp曲线的方法,从而可以求出不同应力水平下的压缩模量Esi,由Esi进行S_c和S_d的计算,实现可由初始孔隙比e_0和压缩模量E_(s1-2)进行考虑软土侧向变形的非线性沉降计算,为工程计算带来极大的方便。最后通过案例说明方法的可行性。     

西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析

以西部红层软岩地区渝邻高速公路Ⅰ合同段林家湾大桥的1号桥墩扩大基础为例,通过有限元数值计算,分析了实际工程中桥梁扩大基础下红层软岩地基受基础传来的竖向力、水平力和弯矩复合荷载作用下的强度变形受力特性.分析结果表明,红层软岩地基沉降值较小,故一般均能满足JTJ024-85<公路桥涵地基与基础设计规范>要求,而桥梁扩大基础受基顶水平力及弯矩荷载影响较大,在基础底面尺寸设计的时候应充分考虑这一影响,使基底最大反力满足红层软岩地基承载力的要求.     

按地基允许变形确定既有建筑地基承载力的试验方法

通过持载的荷载试验确定既有建筑的地基承载力,地基允许变形是其控制标准.实际工程中通过荷载试验确定的地基承载力特征值所对应的沉降值与实际基础沉降值会因荷载板尺寸效应和空间效应出现差异.本文通过大比尺室内模型试验,结合实例分析荷载试验沉降值与实际基础沉降值之间的比例关系.在实际工程确定既有建筑地基承载力时,是在建筑物旁相同性质的土体上做持载7d的荷载试验,将持载7d的试验沉降值与实例计算的基础最终沉降值对比分析,结合既有建筑增层改造前对建筑物允许变形的鉴定评价以及规范规定的地基允许变形值,通过一定的比例关系将实际基础沉降允许值转换为试验沉降允许值,根据试验沉降允许值的范围,选择合适的允许变形指标确定既有建筑的地基承载力.     

考虑桩土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算

 按照规范设计,软土刚性桩复合地基桩间土的承载力往往被过高使用,其设计承载力对应的沉降大于复合地基沉降,而实际中是不可能出现这种情况,因此,桩间土承载力并不能按照设计发挥,主要原因是没有考虑桩、土变形协调的关系。为揭示桩、土变形协调的内在本质以及软土承载力被过高使用的问题,采用双曲线切线模量法,分别计算桩、土的p-s曲线,然后叠加成复合地基的p-s曲线,建立桩、土变形协调关系,以此分析桩、土荷载分担的情况。分析后发现,按照规范方法设计时,通常软土的承载力使用过高和桩的承载力设计偏低,如单桩承载力或其强度不足,易导致桩及复合地基破坏。针对规范方法的不足,提出合理的软土刚性桩复合地基设计应考虑桩、土变形协调的关系,应根据其p-s曲线按照相应沉降量所对应的荷载确定桩间土承载力,建立的考虑桩、土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算方法,可为今后设计提供指导作用。     

基于沉降控制的刚性桩复合地基设计方法及应用

Some problems of rigid pile composite foundation design according to current codes have been analyzed. After investigating the function of cushion in rigid pile composite foundation and the influence rules of cushion thickness and stiffness of soil on pile-soil stress ratio,the tangent modulus method proposed by YANG Guanghua is used to study the design method according to settlement control. The design method is presented as follows. Firstly,supposing that pile and soil are independent systems,the nonlinear p-s curves(where p is stress,s is settlement) of pile and soil are calculated,respectively. Then,according to the deformation compatibility principle,the settlement curve of composite foundation is obtained by the above p-s curves. Finally,by controlling settlement and adjusting cushion thickness,loads on piles and soil are optimized,which makes the design of rigid pile composite foundation reach the best state. A practical project design is optimized by this method. The calculation value is very close to the measured settlement,which proves the rationality of this design method. This method better considers pile-soil interaction;and its parameter determination is relatively simple and reliable,so as to give a new idea in rigid pile composite foundation design.     

用简单原位试验确定切线模量法的参数及 其在砂土地基非线性沉降分析中的验证

地基沉降计算一直是岩土工程研究中的热点和难点问题,其困难在于室内试验与原位岩土参数差异较大,尤其是砂土地基和结构性强的硬黏土地基,基于室内试验参数的沉降计算与实际的误差较大。基于原位压板载荷试验来确定计算参数的切线模量法能克服这个缺点,并能计算地基的非线性沉降,是地基沉降计算的一个新进步。但原位压板载荷试验相对其他试验难度大、费用高,尤其对于深层土体,难度更大。为此,利用位于美国Texas A&M University大学河滨校区砂土地基上进行的系统的岩土试验资料,通过其不同压板尺寸的载荷试验,对切线模量法应用于砂土地基非线性沉降计算的适用性进行了验证,然后进一步研究由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定切线模量法所需的计算参数的可行性。结果表明：切线模量法所需的计算参数由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定是可行的,从而为切线模量法的推广应用确定提供了更简单的方法。对推动地基设计理论的发展有较好的意义。     

现代地基设计理论的创新与发展

主要介绍了依据现场原位压板载荷试验而建立的一套地基设计的新理论.地基设计中地基沉降计算与地基承载力合理确定的问题是土力学中的经典问题.现代土力学理论虽然发展了土的本构模型和现代数值计算方法,解决了非线性等复杂的计算难题,但实际工程设计中,目前采用的仍是传统的半理论半经验的方法,这是土力学理论创立近百年以来都没很好解决的...     

大直径扩底桩承载力及变形计算

本文通过对１０根置于不同持力层、具有不向桩身及扩大端直径的人工开挖大直径扩底桩的试验结果分析．提出了砂性及碎石类土中大直径扩底桩的变形计算机模式与参数；并根据变形函数，以变形量为极限承载力控制标准，给出了临界桩径承载力参数及大直径桩承载力折减系数。     

基于参变量变分原理的地基梁位移非线性分析

提出一种分析地基梁非线性位移的新方法。首先采用分段线性函数对非线性的基底压力(p) -基底沉降(s)关系曲线进行拟合,通过引入控制变量,得到p-s曲线统一表达式。根据地基梁模型能量泛函,结合参变量变分原理和分段线性地基模型中的互补条件,导得一个标准的线性互补模型。该模型可用较为成熟的规划算法进行求解,使地基梁位移非线性求解问题转化为一个标准的数学问题。在对该法的合理性进行验证后,详细推导了集中荷载作用下地基梁位移的非线性求解方程,并对其进行求解。在此基础上,对线性与非线性计算的差异及影响非线性计算结果的因数进行分析,得到如下主要结论：考虑非线性影响时,地基梁位移曲线不均匀沉降增大,地基梁内力增大;随着p-s曲线非线性程度增加以及p-s曲线上进入非线性段临界压力值的减小,非线性影响越明显;荷载大小及梁与地基的相对刚度均会影响地基梁位移分布形式。     

基于Duncan-Chang模型的地基沉降分层总和 分析方法探讨

地基沉降分析方法是土力学研究的重要内容。该文在地基沉降变形力学机理研究基础上,首先考虑埋深或初始地应力即先期固结应力对地基土变形模量的影响,并将其区分为初始地应力的体积应力和偏应力影响两部分,引进分级加载思想,建立出不同埋深地基土变形模量的确定方法;其次,将地基沉降区分为附加体积应力和附加偏应力引起的沉降两部分,建立出地基沉降分析计算模型;然后,考虑地基变形的非线性变化特征,引进增量分析方法、虎克定律和Duncan-Chang模型,建立出附加体积应力和附加偏应力引起的地基压缩层变形的分析方法,并利用地基沉降分层总和法分析原理,建立出基于Duncan-Chang模型的地基沉降分析新方法。该方法不仅可以反映初始地应力和附加应力对地基土变形模量的影响,而且,可避免地基土压缩试验曲线和地基静载试验曲线的使用;最后,通过工程实例计算与分析,并与实测沉降值和现有分析方法的计算结果进行比较,表明了该方法可以满足工程计算精度要求,具有一定的合理性与可行性。     

基于变形控制的海阳核电站~#1核岛吊装点加固

针对海阳#1核电站吊装点位置施工荷载大且周期长、地质复杂、紧靠边坡边缘的特点,吊装设备对吊装点地基变形要求很高,基于变形控制和复合桩基的设计理念采用二次压浆微型桩满足了吊装点地基对强度和变形的双重要求。同时,吊装点位置微型桩桩顶与上部钢筋混凝土承台连接在一起对边坡的稳定起到很大作用。由于承台底部受到下部微型桩的完全约束,相当于在顶部设置了一排长而密的锚杆,对约束边坡上部变形提高边坡的整体稳定性也起到很大作用。本工程的相关研究理论和实施方法不仅适用于海阳6座核电站,而且对世界上所有工程的大型吊装区域的地基处理起到借鉴作用。     

刚性桩复合地基尺寸效应试验研究

 为了研究刚性桩复合地基承载性状受基础尺寸大小变化的影响规律,自主研制一个模型箱试验装置,开展4个不同尺寸压板的地基土以及复合地基载荷试验和单桩载荷试验等相关模型试验,获得一套模型试验测试成果。试验结果表明,在基底应力和置换率相同的条件下,复合地基沉降随压板尺寸增大而增大,桩–土应力比随压板尺寸增大而增大,桩分担的荷载随压板尺寸增大而增大。在试验成果的基础上,从理论上对刚性桩复合地基尺寸效应进行分析,所揭示的规律与试验结果也是一致的。由于尺寸效应的存在,现场载荷试验承载性状不能代替实际基础复合地基承载性状,进而提出由桩–土组合叠加计算模型的方法,来解决复合地基尺寸效应问题,模型试验及工程实例计算结果证明了该方法是可行的。结果可为解决复合地基尺寸效应问题及探讨复合地基承载能力检测方法提供参考。