双层地基中倾斜偏心荷载下基桩非线性模型试验研究

引入初始地基比例系数、初始地基系数、水平位移特征值,导出一种新型双曲线型p-y曲线,并给出了参数经验选取参考值范围。在上层粘土下层砂土地基中进行了2组模型桩试验,含2根水平加载的钢桩和6根倾斜偏心荷载下的木桩。试验表明,水平荷载、竖向荷载和偏心弯矩荷载下柔性木质模型桩非线性特征显著。按双曲线型p-y曲线计算的模型桩地面处和桩顶水平位移与实测值吻合良好,验证了双曲线型p-y曲线。水平位移特征值增大时,桩身位移将减小,桩身最大剪力将增大,桩身最大弯矩将减小,桩侧最大土压力将增大。双层地基中,下层砂土位移特征值变化对试桩受力影响极小,从简化计算参数和应用角度出发,实际应用时可将下层砂土水平位移特征取值与上层粘土的相同。     

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。     

轴、横向荷载下微倾单桩地基反力法的解析解

对轴、横向荷载下微倾单桩侧向变形和内力进行研究,求得地基反力系数为常数时的解析解.采用Fortran语言编制了计算程序,并通过与模型试验结果进行对比来验证解及程序的可靠性.算例分析表明,桩身最大位移和最大弯矩随桩身初始倾角的增加而近似线性增大,且其变化速率随轴向荷载的增加而增大;桩身最大位移和最大弯矩随轴向荷载的增加而增大,且其变化速率随桩身初始倾角和轴向荷载的增加而增大.桩顶自由时桩身最大弯矩距离地面的距离随桩身初始倾角的增加而增大,且其变化速率随桩身初始倾角的增加或力矩荷载的减小而减小;桩身最大弯矩距离地面的距离随轴向荷载的增加而近似线性减小.所得解答使桩身侧向响应计算更符合工程实际.     

m法下的双曲线型p-y曲线

工程中基桩大多处于复杂的成层地基中,鲜有位于单一土层中,从宏观角度出发,引入初始地基比例系数,提出了基于m法的双曲线型p-y曲线。某现场7根试桩地基土非线性显著,实测和理论计算的地面处桩身水平位移水平荷载关系曲线均呈良好的二次抛物线关系,且理论与实测曲线吻合良好,验证了本文p-y曲线模型。地基土非线性对桩身最大弯矩、桩侧地基土压力影响显著,不容忽略。工程实际中采用m法计算基桩最大弯矩值偏小,建议乘以1.05~1.25的系数,以计入地基土非线性影响。     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法

为反映水平循环荷载作用下桩侧土的弱化效应及桩身侧向位移发展规律,提出了基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法.首先,利用砂土刚度衰减经验公式计算桩侧土刚度的弱化程度,确定循环再加载过程中桩侧土体应力-应变关系;其次,将其引入到应变楔模型中计算桩基侧向位移响应,考虑循环荷载作用次数和荷载大小的影响;最后,通过试验对比分析,验证所提方法能有效计算桩基础在水平循环荷载作用期间侧向位移的发展趋势.结果表明:桩身侧向位移随荷载作用次数增大而增加,其发展模式与荷载幅值大小相关;循环荷载作用下桩基水平承载能力存在较大程度的弱化.     

侧向受荷桩基变形和受力规律的研究

在侧向受荷桩计算方法的基础上,提出了地面超载下邻桩侧向变形的共同作用分析方法,推导了关于侧向受荷桩内力和变形的微分方程,并编制了计算程序,对被动桩的内力和变形规律进行了研究。结果表明:(1)桩的变形随桩长增加而减小,但桩长超过合理桩长后,桩顶变形就趋于定值;(2)桩顶或桩端的约束条件仅对其附近小范围内的桩的变形和内力影响较大,对其他部位几乎没有影响;(3)桩的变形和内力受地面堆载的影响较大,与其大小呈线性比例关系,而与其距离呈非线性关系。因此在被动桩设计时,应选择合理的桩长并严格限制地面堆载的大小。     

旋喷桩在失稳地基处理中的应用

分析了料场地基失稳的原因，采用亚罗波尼斯基公式计算了料堆在地基土中产生的附加侧应力。在此基础上采用了旋喷桩承受料场受载后的侧向挤压力，并在不移除料堆和不影响生产而且处理造价较低的情况下，成功处理了大面积堆料地基失稳．     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

软基煤场堆载挡风墙桩基桩土共同作用分析

为了分析在大面积堆载情况下临近桩基对土体位移变形产生的影响,结合北仑电厂堆载预压工程,对桩基与土体的相互作用进行三维有限元建模分析.在充分考虑桩基对土体变形所起的约束作用的基础上,通过数值模拟分析得出：在堆载作用下,有桩时比无桩时土体沉降减少|桩周地表在一定范围内土体侧向变形加大.通过桩身弯矩与桩内钢筋的应力计算,验证了软基上煤场堆煤后挡风墙桩基的安全性,并得出了估算存在承台条件下的桩身最大弯矩的经验公式.将所得的计算结果与现场实测数据进行了比较,表明两者有较好的一致性,研究结果可用于指导有关的设计和施工.     

3D finite element analysis on pile-soil interaction of passive pile group

The interaction between pile and soft soil of the passive pile group subjected to soil movement was analyzed with three-dimensional finite element model by using ANSYS software. The soil was assumed to be elastic-plastic complying with the Drucker-Prager yield criterion in the analysis. The large displacement of soil was considered and contact elements were used to evaluate the interaction between pile and soil. The influences of soil depth of layer and number of piles on the lateral pressure of the pile were investigated, and the lateral pressure distributions on the （2 × 1） pile group and on the （2 ×2） pile group were compared. The results show that the adjacent surcharge may result in significant lateral movement of the soft soil and considerable pressure on the pile. The pressure acting on the row near the surcharge is higher than that on the other row, due to the ＂barrier＂ and arching effects in pile groups. The passive load and its distribution should be taken into account in the design of the passive piles.     

CFS桩复合地基承载特性的现场试验研究

为进一步了解水泥粉谋灰钢渣桩(CFS)桩的加固机理,通过现场静载荷试验,研究了复合地基桩土应力比(荷载分担比)随荷载的变化规律,分析了置换率对桩土应力比的影响．采用大面积现场堆放钢坯的方式,模拟运行期间CFS桩复合地基的承载性状,研究了堆载作用下基底的沉降、地基土体深层水平位移、地基土体竖向附加应力分布、临近桩体水平位移及桩前(后)附加应力变化规律;探讨了堆载作用下,CFS桩复合地基—临近桩体的共同作用机理。为完善该复合地基设计理论提供了参考。     

软土中承受竖向荷载被动曲桩的粘弹塑性分析

采用数值方法,对软土中承受竖向荷载的被动曲桩的形成过程和受荷过程进行了研究．研究表明：软土的蠕变性状、初始挠度、桩顶约束条件等对曲桩受力特性有较大影响．     

人工挖孔抗滑桩护壁与桩身结构相互作用模型试验

为研究护壁结构对抗滑桩水平承载力的贡献,以某人工挖孔抗滑桩工程为背景,依据相似理论设计了1∶10的分段式护壁结构、整体式桩身结构模型,并通过2个MTS作动器分别同时施加水平位移荷载于条件完全相同的有护壁桩和无护壁桩桩顶,开展室内物理模型试验研究.结果表明:相同桩顶水平位移条件下,有护壁桩桩端土压力要大于无护壁桩桩端土压力,顶部桩前被动土压力要小于无护壁桩,加固柔性桩上部被动区土能更有效提高其水平承载能力.相同桩顶水平位移下,有护壁桩桩身受拉钢筋最大应变始终大于无护壁桩;随着桩顶水平位移的增加,桩身受拉钢筋最大应变截面逐渐下移,但有护壁桩下移滞后于无护壁桩;随着水平荷载的增加,有护壁桩桩身受拉钢筋最大应变增大比例先增加后减小,当桩顶水平位移为30 mm时达到最大,增大比例为165.03％,当桩顶水平位移为90mm时达到最小,增大比例为20.23％.若以桩顶水平位移为桩的水平承载力控制标准,试验护壁提高桩身水平承载力达20％以上,工程实践中可参考所提公式和折减系数来计算护壁对桩身水平承载力的贡献.     

基于FLAC3D的单桩负摩阻力特性研究

利用FLAC3D模拟软土地基中地面堆载对桩侧负摩阻力的影响,分析不同堆载条件及加载次序下桩身轴力、单桩负摩阻力的变化规律.数值模拟结果表明,单桩在桩顶荷载作用下,桩侧负摩阻力随地面堆载等级的增大而增大;在先进行地面堆载时,桩侧负摩阻力则随着桩顶荷载等级的增大而减小.     

影响加筋土挡墙地震稳定性的参数分析

针对现有挡土墙抗震设计影响因素考虑不足等问题,运用拟静力法和水平条分法分析加筋土挡墙的地震稳定性,并研究土体内摩擦角、水平地震力加速度系数、填土粘聚力、挡土墙倾角和滑动体上部荷载等参数对地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震稳定性与水平地震力加速度系数和滑动体上部荷载有显著关系,且变化趋势与之成正比;与土体内摩擦角和填土粘聚力的变化趋势成反比;当条件相同时,倾斜加筋土挡墙的地震稳定性比竖直挡墙的稳定性好。     

水平单向及多向载荷下单桩响应的数值研究

利用大型有限元分析软件ABAQUS,建立砂土中单桩的三维弹塑性数值分析模型,通过三轴试验确定土体相关参数,研究水平单向载荷作用下桩头自由和固定时单桩的响应特性,及多向加载路径对单桩承载力的影响.结果表明,桩头自由的单桩在水平力作用下桩身的最大弯矩在土面下约4倍桩径处,桩运动前方土体隆起的最大值出现在桩前约0.5倍桩径处;桩头固定单桩的水平承载力约为桩头自由的2.65倍,且出现较大的桩顶弯矩;多向加载条件下的桩头水平承载力与单向加载条件相比明显减小,随着短长轴比增加,水平加载主方向(X方向)承载力降低,载荷最大值出现得更早.     

小型预制桩基础承载特性数值模拟研究

本文建立硬化土本构模型,针对江苏省软土地区的土质条件选取数值计算参数,通过PLAXIS 2D软件对小型预制桩在的单桩水平受荷及竖向受荷进行数值模拟,得到桩身弯矩沿桩长的分布以及荷载-位移曲线,分析小型预制桩基础桩身弯矩的分布特点,并探求其在水平及竖向荷载作用下的承载特性,进而能够为小型预制桩基础工程设计以及计算方面提供一定的参考依据。     

堆载预压和真空堆载联合预压的比较

堆载预压和真空联合堆载预压都是工程中处理软土地基的常用方法。通过舟山富通电缆项目地基处理工程项目中堆载预压和真空联合堆载预压施工的比较研究,得出真空联合堆载预压比堆载预压具有更高的施工成效效率,更好的沉降稳定性和沉降性,以及水平位移量更小,使周围软弱边界的变形处于较为稳定的状态。     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。