地基沉降计算的新方法

根据原位土压板试验的P-S曲线来建立沉降计算的新方法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,建立双曲线模型方法,同时通过双曲线求得土体的切线和割线模量,把所求得的模量用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立原位土的双曲线切线和割线模量法.在假设压板试验P-S曲线为双曲线方程时,所需要参数只是土体的初始切线模量Es0、土体内摩擦角(及黏聚力c.对压板试验P-S曲线为其他任意曲线时,建立土体切线模量与荷载水平的关系,用于分层总和法进行基础的沉降计算,建立一般曲线的切线模量法.由于切线或割线模量是随着荷载水平的不同而呈现非线性特点的,新的计算方法可以计算接近地基极限承载力时的沉降,由此形成以原位土切线和割线模量法的地基非线性沉降全过程计算新方法.由于这样确定的土体变形参数能较好地考虑地基土的原状性和非线性性,因而可以较准确地计算基础的非线性沉降过程,同时该方法所需土体参数较少.将该方法分别应用于桩基、筏基以及复杂的路堤地基和复合地基的沉降计算,通过实际工程的检验,验证该方法的实用性和有效性,这可能是地基沉降计算的一个重大进展.     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

刚性桩复合地基优化设计

 采用原状土切线模量法分别计算地基土和桩基的非线性P-S(荷载–沉降)曲线。假设两者为相对独立的体系,在桩和土的位移相等的条件下,根据桩和土的P-S曲线确定桩和土分担的荷载。通过控制沉降量和调整垫层的厚度,协调桩、土的相对刚度,使天然地基和桩基的承载力充分发挥;通过优化设计,使土和桩分担的荷载及沉降都达到要求的目标,从而使刚性桩复合地基的设计达到比较理想的优化状态。最后,通过工程案例说明该方法的实施过程。     

地基非线性沉降计算的原状土割线模量法

地基的沉降计算如何较准确而又简便是工程实践中一直未很好解决的问题。为较好解决地基沉降计算这一重要难题,提出一种原状土割线模量法,就是利用原状土的压板试验曲线,假定压板试验曲线符合双曲线方程,利用Bussinesq解,建立不同荷载水平下土体的等效割线模量。对于实际基础,则根据土体不同深度的应力水平,从压板试验曲线确定原状土的割线模量,然后用于分层总和法进行地基非线性沉降计算,通过试验曲线的验证和实际工程的应用,证明该方法效果较好,可较准确计算地基的沉降。     

强度和变形双控条件下基础尺寸的设计及优化

新的地基设计理论提出了依据基底荷载与沉降的p–s曲线,按照强度和变形双控的原则进行基础设计,但不同的基础尺寸其对应的p–s曲线也是不同的,如何依据基底荷载与沉降的p–s曲线确定基础的合理尺寸,以满足地基强度和变形双控的原则,这是一个很具体和有意义的工作。本文基于原位压板试验的p–s曲线反算出土体参数,然后采用切线模量法计算出不同基础宽度的p–s曲线,通过沉降要求和地基强度安全系数要求得到不同尺寸下基础对应的地基承载力,然后根据基底压力确定满足强度和变形要求的最小基础尺寸,并通过案例将该方法与现行规范方法进行比较,说明该方法的合理性。     

地基非线性沉降计算的原状土切线模量法

根据原状地基的载荷试验曲线,建立原状土的切线模量与应力水平关系的切线模量方程,对地基不同点根据其应力水平由切线模量方程确定计算点原状土的切线模量,用该切线模量对地基沉降进行分层总和法计算,其特点是切线模量是由原位试验得到的,能反映原状地基土的特点,同时考虑应力水平的影响,反映了土的非线性特点。     

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。     

多桩型刚性承台下刚性长短桩复合地基载荷试验分析

通过两组四桩多桩型刚性桩复合地基现场载荷试验,分析了多桩型刚性长短桩复合地基桩–土应力、荷载分担及其发展变化的工作性状;基于复合地基桩土应力及加载过程中深层土体水平位移实测结果,讨论刚性桩复合地基的应力扩散角理论;讨论了多桩型刚性长短桩复合地基承载力采用应力复合法计算参数的取值方法。相关成果将有助于复合地基特别是多桩型刚性桩复合地基的理论研究和工程应用,同时表明进一步进行多桩型复合地基现场试验研究与工程实测的必要性与紧迫性。     

刚性桩复合地基沉降变形与影响因素分析

探讨天津软土地区刚性桩复合地基桩、土、垫层共同作用的特点,分析不同荷载作用下刚性桩复合地基桩土位移场及桩土应力比的变化规律;采用ANSYS有限元软件分析垫层模量、桩间土模量及桩间距等因素对复合地基沉降变形的影响。研究表明,桩间土模量的变化对刚性桩复合地基的整体沉降量影响较显著,复合地基的整体沉降量随桩间土体模量的增加而减小;桩间距是控制刚性桩复合地基整体沉降量的主要因素之一。地基沉降量随桩间距的减小而减小,但桩间距过小时,对减少刚性桩复合地基整体沉降量的作用并不明显。     

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.     

刚性桩复合地基渗流固结性能分析

基于饱和砂井渗流固结理论,推导了综合考虑褥垫层、桩、土模量的刚性桩复合地基渗流固结解析解。在ABAQUS中使用Modified Cam-clay模型和孔压单元模拟桩间土体,建立单桩复合地基有限元分析模型。计算结果与某高层结构刚性桩复合地基静载试验吻合较好,验证分析模型的有效性。使用该分析模型,研究褥垫层厚度、模量,桩长对刚性桩复合地基受力及固结变形的影响。结果表明：刚性桩复合地基固结速度远大于天然地基,固结速度随褥垫层模量增大而增大,随井径比减小而增大;结构施工过程中,地基固结沉降已基本完成;褥垫层模量的增大可减小刚性桩复合地基固结沉降,但褥垫层厚度及排水土层厚度的增加都会加大固结沉降。     

地基沉降计算的困难与突破

太沙基(Terzaghi)创立土力学理论已近百年,但土力学的两个最基本的问题也是工程设计应用最广的内容:地基沉降计算和承载力合理确定还没有很好的解决,以致土力学被称为是一门半理论半经验的"艺术"科学。问题的根源是什么?如何突破?能使理论更接近实际一点吗?这里介绍我们所做的一些工作和思考,就是分析沉降计算不准的原因是由于室内土样试验获得的参数与现场原位土试验获得的参数差异大,同时通常的沉降计算方法难以考虑土体应力水平产生的侧向变形引起的非线性沉降。建议对硬土地基采用原位压板试验建立的切线模量法计算地基的沉降,可以解决原位土参数和应力非线性的问题,对软土主要是解决应力非线性问题。对合理确定地基承载力,应该计算实际基础的荷载沉降曲线,由基础的荷载沉降曲线,用强度和变形双控的方法,才能合理的确定地基的承载力。希望抛砖引玉,共同努力,推进学科发展。     

附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降

部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷。在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法。首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降。经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比。分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理。     

刚-柔性桩复合地基设计初探

刚-柔性桩复合地基在理论上并不成熟,现行规范中则是强度控制的设计方法,其计算结果与实际出入较大,而基于原状土的切线模量法是较为实用的方法。本文建议采用短桩无垫层,既可以满足承载力和沉降要求,又可以节省成本。     

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。     

由单桩载荷试验推算群桩沉降的相互作用系数法

传统的相互作用系数法只能计算群桩的弹性沉降,且所得相互作用系数也明显偏大。采用三维数值方法拟合单桩荷载–沉降曲线,通过弹性及弹塑性分析确定土的弹性参数和桩–土弹塑性接触面参数;由此建立双桩模型,计算分析了桩顶荷载水平、桩距径比、桩端土–桩周土模量比、桩–土模量比、桩长径比、桩–桩之间存在第三桩等因素对相互作用系数的影响,并利用多项式回归拟合;根据数值分析及实测结果,提出了在相互作用系数法中利用单桩载荷曲线分析群桩线弹性和非线性沉降的方法,将相互作用系数法扩展至群桩沉降的非线性计算上。算例分析表明:计算结果与实测值吻合较好;较常规的数值模拟,节省了大量的运算机时,可用于大规模的较大桩距桩筏基础的分析计算。     

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...