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。     

湛江组结构性黏土中单桩时效性试验研究

分别对湛江组结构性黏土中不同桩径、桩长及桩端闭口、开口形式的模型单桩进行不同休止时间段的原位静载试验,测定桩身应变及单桩承载力,通过对试验数据分析,得出如下结论:湛江组结构性黏土中,不同休止时间段的单桩在竖向荷载作用下的Q-s曲线均呈陡降型,极限状态明显;单桩具有明显时效性,单桩的时效性与时间成正相关,但在前15d更加显著;在不同休止时间段,桩极限侧摩阻力均出现在桩基最下端,且随着深度的增加而增大;单桩的时效性与桩径、桩长有关,桩径越小,桩长越长,承载力时效性系数越大,承载力时效性越显著;桩端闭口形式的单桩承载力时效性比桩端开口形式的更显著.     

桩周土开挖状态下桩基础荷载传递规律研究

桩周土的开挖和桩身的暴露会导致桩承载力和稳定性的降低,严重时会影响建筑物安全;揭示桩周土开挖时桩基础荷载传递规律,可以为既有建筑地下空间的开发和利用提供重要的理论和技术支持。文章采用ANSYS有限元程序对一座框架结构建筑物桩周土开挖过程中的桩身轴力、侧阻力和端阻力的分布和变化规律以及桩基础的沉降变化规律进行数值分析。结果表明:随着托换桩桩周土开挖深度的增大,建筑物荷载通过侧阻传入土体比例减小,端阻和侧阻力作用充分发挥,最终桩基承载力达到极限状态,桩基沉降量会增大;增大桩长、桩径、桩数量和桩土间摩擦系数等措施可以增加桩身承载力,也可减小桩基沉降,而且增大桩身长度对提高桩基承载力效果最好,增大桩径和桩数量对减小桩基沉降效果明显。     

硫酸盐渍土中灌注桩竖向承载力演变规律

盐渍土中硫酸盐含量极高,对灌注桩具有极强的腐蚀作用从而影响其承载特性,为明确和分析混凝土灌注桩在硫酸盐盐渍土腐蚀下竖向承载力的演变规律,以及桩径、桩长对灌注桩腐蚀后承载力变化规律的影响,根据硫酸盐环境下混凝土劣化的腐蚀反应和机理,建立了硫酸盐渍土腐蚀环境下单桩承载力的评价模型;结合案例对硫酸盐渍土地区混凝土灌注桩的侧阻力、端阻力及桩体强度进行研究,分析和对比了桩长及桩径对硫酸盐腐蚀下灌注桩的承载特性演变规律的影响.结果表明:硫酸盐渍土腐蚀作用下灌注桩的侧阻力、端阻力及桩体强度均发生变化;桩侧阻力受到腐蚀产物积累、膨胀引起的桩周混凝土劣化和桩侧应力重分布的影响,同时也依赖于桩长及桩径变化;端阻力则由于单桩竖向有效面积的减小而降低;硫酸盐腐蚀作用下桩体强度降低幅度较大.由此可知,相同腐蚀条件下,增加桩径可有效提高抵抗硫酸盐腐蚀引起的承载力损失;实际设计中应考虑增加桩径的方法抵抗硫酸盐腐蚀引起的承载力损失.     

竖向荷载下群桩受力特性研究

竖向荷载下群桩基础的受力特性较为复杂,尤其是现场试验,由于受到荷载大、费用高、设备复杂等条件的限制,难以普遍开展.通过一定量群桩承载力的现场试验,结合计算机数值仿真分析研究竖向荷载下群桩基础的受力特性,结果表明:群桩整体承载力随桩中心距的增大而增大,但当桩间距S大于5倍桩径后,增大趋势不再显著;群桩中各桩桩顶应力分布很不均匀,但其随桩中心距、上部荷载的增加而逐渐趋于均匀;单桩长径比为20~30时,群桩承载力随桩长的增加而有效增加,超过此范围时,增加桩长,群桩承载力增加效果不明显.     

劲芯搅拌桩的承载力分析

劲芯搅拌桩是由搅拌桩和钢筋混凝土芯桩组合而成的新型桩,为掌握其荷载传递机理和承载力影响因素,进行了19根桩的荷载试验;并对劲芯搅拌桩的P-s曲线进行了数学描述和最优化分析.研究表明:劲芯搅拌桩的承载力高于同等条件下的水泥搅拌桩和钻孔灌注桩;通过桩的P-s曲线的数学描述和优化方法可以得到桩的极限承载力和破坏荷载;计算和实测都表明劲芯搅拌桩具有较高的承载力.     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明：在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。     

钙质砂中单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较。试验结果表明：桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中在桩身上半部分;桩侧土压力主要分布在迎土侧的上部土层中,土体压力随着水平荷载的增加而发生明显变化;在低应力水平下,钙质砂中单桩水平承载力要大于标准砂中桩基承载力,钙质砂在较高应力水平下的模型试验有待进一步探究。     

PHC管桩极限承载力影响因素敏感性分析

利用GA—BP神经网络,结合正交试验设计方法,对以淤泥层和残积粘性土层为主的福建某地区桩侧土层,承载性状为端承摩擦型的PHC管桩实际工程,进行PHC管桩单桩承载力影响因素的敏感性分析。结果表明,影响单桩竖向极限承载力因素的敏感性排序为桩径、桩侧摩阻力加权平均值、休止期、桩长、入土深度、渗透系数和终止压桩力;桩径和桩侧摩阻力值对单桩竖向极限承载力的贡献最大,其次是休止期,影响也很显著,因此工程上不宜盲目提前试桩时间,否则将影响试桩结果。     

水泥土群桩承载力特性的原位试验研究

通过现场足尺试验,研究了软土中水泥土群桩的承载力特性.利用埋设的土压力盒等测试元件,针对单桩、四桩、九桩复合地基情况,分别测试了承台土反力、桩身轴力及复合地基变形等参数.从影响水泥土桩复合地基承载力的三大控制要素着手,根据系统的原位试验结果,定量分析了桩长、桩间距、桩数等对水泥土群桩复合地基承载力特性的影响.结果发现,发挥承载力的临界桩长为12倍桩直径,增大置换率能显著提高复合地基承载力,群桩复合地基承载力约为单桩复合地基承载力的80%.     

Numeric simulation analysis of load-settlement relation of pile in layer foundation

The modern technique of pile foundation can con-struct the pile with a fewmeters diameter and tens me-ters in length.The bearing capacity of a single pile canreach to tens of thousands of kN.Therefore,it is veryimportant to simulate and analyze the integrated processof load-settlement relation of pile.However,because ofthe complexity of the soil layer around the pile and thecertain elastic deformation of pile shaft,itincludes verycomplicated pile-soil interaction.Thus,it’s quite diffi-cult t…     

建立岩土本构模型的数值方法

根据反问题的理论,阐明了建立岩土本构模型属于反问题,提出了建模的四个基本步骤.在试验数据中蕴藏着应力应变关系的信息,直接提炼本构规律是可能的.神经网络是强有力的反演工具,借助于它建立了砂土和粘性土的非线性和弹塑性神经网络模型.研究结果表明,这种数值建模方法具有许多优越性,已成为求解边值问题的主要工具,也必将在建立岩土本构模型中发挥重要作用.     

材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响

假设嵌岩桩桩身材料满足非线性弹性和线性粘弹性本构关系，桩周土为有阻尼非线性弹性土体，从而导出了分析基桩非线性纵向振动的偏微分方程；用Galerkin方法对方程进行简化，对简化后的系统进行了数值模拟计算，得到了一种典型参数情形时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面图及分又混沌图，考察了各种材料及结构参数对基桩非线性纵向振动的影响。     

Simulation analysis for O-cell test of pile and the interaction of upper pile and lower pile

In this paper,the soil-pile system of O-cell test of pile is simplified as an axi-symmetric problem.By using aggregation of quadrilateral isoparametric elements to simulate pile and soil,setting Goodman’s elements between pile and soils,a method of numerical simulation analysis on O-cell test of pile is presented with the consideration of nonlinear mechanical behavior of soils and pile-soil interface.The method is applied to the analysis of a case of O-cell test of pile.The load-displacement curves and axial force curves of upper pile and lower pile obtained from the O-cell test of pile are fitted,and parameters of the mechanical model of soils and interface are determined.Analysis results validate that the numerical simulation analysis method put forward in this paper is applicable.Furthermore,the interaction and influence of upper pile and lower pile in the O-cell test are also studied with the method.The result shows that if load box is located in a soil layer with fine mechanical behavior,the interaction of upper pile and lower pile in O-cell test can be ignored generally.     

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.     

红层泥岩桩岩接触面本构模型试验及数值模拟

桩-岩（土）接触面力学特性的研究是桩基承载机理研究的基础。通过红层泥岩桩岩接触面大型直剪试验,研究了红层泥岩桩岩接触面的力学特性,结果表明：接触面剪应力先随剪切位移增大而增大,在达到峰值后,剪应力随着剪切位移增大而降低,并最终趋于稳定值,应力应变曲线呈现出应变软化的特征。根据剪切试验结果,推导出桩岩接触面应变软化本构方程。利用fish语言对FLAC^3D中自带的理想弹塑性接触单元进行二次开发,并应用开发的模型对桩岩接触面直剪试验进行了数值模拟,分析剪应力与剪切位移之间的关系,证明了该本构能够较好地模拟接触面间的应变软化特性。     

土工格栅加筋碎石土本构模型试验研究

在大型三轴仪上进行素碎石土和加筋碎石土排水剪切试验 ,探讨了加筋碎石土的应力 -应变特性 ;提出了塑料土工格栅加筋碎石土的E_S非线性本构关系模型 ,并确定了模型的计算参数 ,为加筋碎石土的理论计算提供了依据     

砂土弹塑性本构关系的数值建模研究

基于反问题理论的岩土本构关系数值建模方法，对砂土弹塑性本构关系的数值建模进行了研究．根据三轴试验结果，利用神经网络反演法，获得了整个应力场(p，q)的应力应变关系，并进行可视化，绘出应力应变关系的三维曲面及相应的屈服轨迹．特别研究了3种应力路径对应力应变关系和屈服轨迹的影响．不同应力路径下获得的本构关系三维曲面和屈服轨迹直观地反映出应力路径对土本构关系的显著作用．     

具有滞环的非线性非自治电路唯一稳态研究

目前已有的研究结果表明,如果电路中元件的成分关系是单值的并且是严格递增的（即斜率为正）,则对于不同的电路可以得到不同的保证电路具有唯一稳态的条件。然而对于电路元件为多值函数（例如含滞环）的情况,目前还没有相应的结果。采用一种新的方法,即向量比较法,建立了确定具有滞环的非线性非自治电路唯一稳态的条件。结果表明,具有滞环的非线性非自治电路的唯一稳态,可以用一个常数矩阵的Hurwitz条件来决定。这一结果适用于含有任意个滞环元件的非线性非自治电路。通过算例验证,表明本文的理论预测是正确的。     

土与结构接触面试验仪的研制与应用

为真实地反映接触面的性状,自主研制和开发了一台可用于土与结构物接触面试验的新型接触面试验仪,该仪器可实现接触区域土体沿剪切方向的自由变形;采用数字图像位移测量技术,并开发了与之配套的细观位移测量软件,可从宏观和细观2个方面对接触区土体变形进行精确测量;实现了接触面应力与位移量测的自动化.试验结果表明,该仪器能够测定和研究接触区土体的应力变形性状及土与结构面的相互作用机理和规律;土体与结构物的接触作用不只发生在接触界面上,还存在一个接触区,应对接触区的应力变形性状进行详细研究,才能建立合理的接触面本构关系.