反拱曲面X形异形桩产生附加应力计算方法研究

X形桩是一种具有反拱曲面的新型异形桩,该文以半无限体内受竖向集中力作用的Mindlin应力解为依据,通过沿X形桩桩周8个积分区间线积分,再沿桩长进行积分,得到了X形桩侧摩阻力沿桩身线性增长、沿桩周均匀分布、沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力产生竖向附加应力系数的数值计算方法。通过沿X形桩截面3个积分区间面积积分,得到了X形桩均布端阻力在地基内产生竖向附加应力系数的数值计算方法。X形桩侧摩阻力和端阻力产生附加应力系数均随着外包方形截面边长和开弧间距增大而减小,随弧度数增大而增大。同周长X形桩侧摩阻力产生附加应力系数大于圆形桩,周长越大差别越大;同面积X形桩端阻力产生附加应力系数小于圆形桩,面积越大差别越大。     

灌注桩竖向承载力的分项系数研究

在荷载规范给定的分项系数前提下,利用可靠度理论和一维随机场理论,对灌注桩单桩竖向抗压承载力由总安全系数设计方法过渡为分项系数设计方法进行了深入研究,并得出了对应上海地区3种确定灌注桩单桩竖向承载力的分项系数设计的理论公式。在由经验公式计算单桩竖向承载力的推导过程中,考虑了土的分层特点;而在按静力触探比贯入阻力计算单桩竖向承载力的推导过程中,不仅考虑了土的分层特点,同时还考虑了土性的相关性。同时推导出相应于3种分项系数设计方法的抗力分项系数公式,并说明了抗力分项系数的计算方法。所得结果可供规范转轨时参考。     

考虑侧阻与端阻影响的基桩水平承载力传递矩阵解

为研究桩侧竖向摩阻力、桩端竖向阻力及水平剪应力对基桩水平承载特性的影响,该文首先根据桩侧摩阻力三折线t-s曲线推导得出了附加弯矩-转角本构模型线性解析表达式。随后在四弹簧模型基础上结合该文所提出的桩侧、桩端附加弯矩以及桩端水平剪力本构关系进而建立桩身受力微分方程,并采用Laplace变换解得桩身弹性、塑性段的传递矩阵系数解析解。最后在给出的迭代求解方法基础上进而求得考虑侧阻与端阻影响的基桩水平承载力响应解。通过两组案例对比分析不但验证了该文推导的正确性,也证明了该文所提出的桩侧、桩端附加弯矩以及桩端水平剪力本构模型的合理性;同时结果也表明当地基土体较好、桩径较大时桩侧附加弯矩M_s、桩端附加弯矩Mb和剪力Fb对水平承载特性影响不可忽略。     

竖向受荷长短桩基础的侧端阻力分析方法

运用幂函数有限项级数的表达式表示群桩中单桩的桩侧摩阻力分布函数,并基于弹性理论中的变形协调关系、桩体物理方程和力的平衡关系,推导了长短桩群桩基础中联系桩顶荷载和桩顶位移之间的刚度矩阵。利用该矩阵可以分析长短桩桩基础中桩侧摩阻力和桩端阻力的分布情况。对于不同桩长的群桩基础的侧阻力、端阻力与Poulos方法、Chow混合方法和有限元分析结果进行了比较,证明该方法是可行的,精度也满足要求。     

考虑附加抗力影响的单桩水平受力分析方法

单桩基础受水平荷载作用时,桩身截面转动引起的竖向摩阻力形成土对桩的附加抗力矩,同时桩端土对桩也有一定的附加抗力效应。为了研究桩身和桩端附加抗力对单桩水平承载特性的影响,该文基于API规范推荐的砂土摩阻力模型,结合桩身径向土压力引起的极限摩阻力增强效应,推导出砂土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解;采用API规范推荐的黏性土摩阻力模型,推导出黏性土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解。基于双曲线桩端竖向应力-位移模型,在考虑桩端桩-土界面脱开效应的基础上,得到了桩端抗力矩的离散数值解和简化公式解,桩端水平剪力的离散数值解;进而提出基于Winkler地基梁模型的有限元计算方法,并编制了程序。通过对比试验数据,初步验证了该文方法的正确性,进行了水平承载力的参数分析,结果表明:随着长径比的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比逐渐减小;而随着桩直径的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比并未显著变化。     

浅谈负摩阻力

负摩阻力问题严重影响着建筑物的安全,桩的负摩阻力的大小受多种因素的影响,故其准确数值很难计算.介绍和阐述桩侧负摩阻力产生的条件和机理,桩侧负摩阻力的计算方法,中性点的确定,防治和减少桩侧负摩阻力的方法.     

考虑异形效应Y形桩侧摩阻力产生附加应力研究

Y形桩作为一种新型反拱曲面异形桩,侧土压力和侧摩阻力具有沿桩周不均匀分布的特性,虽将侧摩阻力假定为均匀分布与假定为集中力相比,附加应力计算结果更符合实际分布规律,但仍存在一定偏差。基于球形孔扩张理论,建立了Y形桩桩侧侧土压力的不均匀分布模型,进而建立了侧摩阻力的不均匀分布模型,并用于附加应力的计算。以主要影响因素外包圆半径R、模板弧度θ为变量,分别对比研究了将Y形桩侧摩阻力假定为集中分布、均匀分布和考虑异形效应不均匀分布三种模式下附加应力的变化规律,并将考虑异形效应的侧摩阻力产生附加应力计算方法用于沉降计算,通过现场静载荷试验数据验证,考虑异形效应的侧摩阻力产生附加应力计算方法所计算的沉降值与实测值吻合度更高。     

膨胀土地基中单桩受扭非线性分析

膨胀土地基中桩-土相互作用较为复杂,膨胀土浸水对单桩扭矩承载特性的影响机理尚未明确。该文基于荷载传递法建立桩身位移控制方程,考虑膨胀土浸水隆起对桩侧摩阻力及桩端边界条件的影响,利用有限差分法求解出桩侧竖向摩阻力的分布。在此基础上,结合边界元法提出膨胀土地基浸水后单桩受扭的非线性分析方法,揭示了桩侧环向摩阻力的分布规律,并通过模型试验验证了该文方法的正确性。研究表明:膨胀土地基浸水膨胀引起的地表隆起会使单桩的扭矩承载力大幅度降低,常规的计算方法高估了基桩的极限扭矩和桩-土体系加载刚度,偏于不安全;浸水前单桩的桩身扭矩沿桩身近似线性减小,浸水后桩-土界面"滑移段"的扭矩接近于桩顶扭矩,"未滑移段"桩身扭矩近似线性减小;随着膨胀土膨胀率的增加,单桩的抗扭能力降低,且桩-土界面"滑移段"的长度也在增加。     

基于分形理论的人工挖孔嵌岩桩承载特性分析

嵌岩长桩的承载性能主要取决于桩-岩接触面的剪切强度。基于岩体结构面强度的研究方法,引入分形维数描述的两相接触介质粗糙表面的抗剪强度公式,建立了以分维数表示的嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得了弹性条件下的桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式。基于所获得的解答,深入地探讨了分形维数D对桩侧摩阻力?、桩身轴力P及桩端荷载分担比Pb/Pd的影响规律。研究表明:同等条件下一定范围内粗糙分维值D越大,桩侧摩阻力在桩身上部分布越集中,荷载传递深度越小,桩端荷载分担比Pb/Pd也越小;长径比l/d越小,桩端荷载分担比越大,反之越小。工程算例对比分析表明:理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

扩底楔形桩抗压承载力理论计算分析

扩底楔形桩是一种可以有效发挥桩侧摩阻力和桩端承载力,提高单位材料承载力的新型桩;然而针对其竖向抗压承载力理论机理及计算方法的研究相对较少。在小倾角范围内(<5°),基于Randolph和Wroth荷载传递理论模型,建立考虑楔形角对荷载传递机理影响的扩底楔形桩桩侧摩阻力、桩端承载力计算方法;通过与数值计算模型和模型试验实测结果的对比分析,验证该文所建立的理论计算模型的准确性与可靠性;续而开展楔形角、扩大头直径以及桩体强度等因素对扩底楔形桩抗压承载力特性的影响分析。研究结果表明:该文所建立的扩底楔形桩理论计算方法可以准确、有效地计算其竖向抗压承载力;同等地质条件下,扩大头直径比楔形角对基桩竖向抗压承载力的影响更明显。     

某高层建筑大直径嵌岩钻孔灌注桩的承载力分析

大直径嵌岩钻孔灌注桩已被越来越多的高层建筑所采用。如何根据没有达到极限荷载的试桩资料确定单桩轴向承载力是一个很现实的问题。本文通过分析软岩中两根大直径嵌岩钻灌注桩的荷载——沉降曲线(未达到极限荷载),利用斜率倒数法和导数图法分别推算了单桩承载力,并与采用JGJ4-80规范中公式的计算结果进行了对比,吻合较好。最后简单讨论了这种类型桩的承载机理、桩侧阻力和桩端阻力的分配比例,本文认为,对于桩侧和桩端阻力应当采用不同的安全系数。     

基于现场试验的超长桩端阻力承载性状研究

为弄清大直径超长桩端阻力承载特性,基于15个场地中共32根桩的现场试验资料,采用作图法、归一化处理法、数学模型拟合法研究了大直径超长桩端阻力随桩端沉降的发挥性状。发现,桩端阻力随桩端沉降的变化主要有3种类型,即类型一(近似直线增加型)、类型二(转折点后增幅大为变缓的双折线增加型)、类型三(转折点后增幅几乎为0的双折线增加型),3种类型代表着大直径超长桩的破坏型式大致分为类型三代表的桩端刺入破坏和类型一、类型二代表的桩端整体剪切或局部剪切破坏;玻耳兹曼数学模型拟合桩端阻力-桩端沉降归一化曲线的效果好,相关系数R2达0.95以上;桩端阻力达到极限状态时的桩端沉降值至少在0.444d―123.433d之间,显示超长桩端阻力极限状态时的桩端沉降基本上无定值,但大部分在1.00mm―40.00mm之间;注浆后的端阻力为注浆前的2.5倍以上。结果表明,超长桩的端阻力不能被忽略,应加强研究,应充分利用它。     

按桩顶沉降量控制超长灌注桩竖向承载力研究

采用桩端阻三折线、桩侧阻双折线荷载传递模型,对基桩竖向承载力进行深入分析,提出了按桩顶沉降量控制大直径超长灌注桩基桩竖向承载力的设想,并导得了多层地基中桩周桩端土层处于各种不同状态下的竖向承载力解析解。该解答不仅能考虑桩周土的分层,还能考虑桩端土体的非线性及沉渣的影响。最后,采用本文方法对两根试桩的实测荷载-沉降曲线进行了比较分析,结果表明二者基本吻合,计算方法可供工程实践参考。     

大直径超长钢管桩溜桩机理及计算方法研究

海洋桩基平台经常采用大直径超长桩,因为桩和锤的重量很大,在沉桩过程中经常发生溜桩现象。为了便于打桩控制,判断溜桩的深度是非常必要的。该文结合实际工程对溜桩的过程和发生机理进行了探讨;提出了在溜桩状态下土阻力的计算方法:采用土的重塑指标计算桩侧摩阻力,采用别列柴策夫模式来计算砂土对桩端部环状基础的地基极限承载力;在此基础上,建立了判断溜桩范围的分析计算方法。针对南海某平台桩基沉桩过程中的溜桩问题进行了分析计算,验证了所提出的方法的合理性可供桩基设计以及沉桩施工参考。     

超长桩承载特性的数值拟合

在工程实践中超长桩极限承载力一般难以确定,且在利用有限元对其进行分析的过程中土体参数难以选择．为了解决以上问题,编制了桩基础反分析程序对实际工程进行了数值拟合求出计算参数,同时又进行了正分析。反分析采用直接分析法并用复合形法求解目标函数方程。正分析程序中土体模型采用非线性弹性Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ模型,桩土界面采用Ｇｏｏｄｍａｎ接触面单元。计算所得的极顶位移、桩身轴力、侧摩阻力与实测结果能较好地吻合,表明该方法是切实可行的。