单桩非线性分析的半解析半数值方法(英文)

桩的荷载沉降特性研究已受到工程界的普遍重视 ,研究认为桩土接触面处的非线性位移特性在荷载传递机理方面起着非常重要的作用 ,桩土接触面处的非线性位移特性可由沿桩身的摩阻力的发挥程度来反映 ,然而目前单桩的研究工作大部分是有关单桩的线弹性特性 ,进而得到单桩的荷载位移之间关系的数值解及计算表格。本文提出一个分析桩基沉降的计算模型 ,在该计算模型中 ,用荷载位移传递函数来描述桩身摩阻力和桩身位移的非线性关系 ,并用桩端位移法计算桩的荷载沉降。基于所提出的荷载位移传递函数 ,研究了多层土中单桩的荷载位移特性。     

考虑侧阻软化和端阻硬化的群桩沉降简化算法

 提出一种位于成层土中的单桩和群桩非线性受力性状的简化算法。单桩沉降计算时采用侧阻软化模型模拟桩身位移与单位侧阻间的关系,采用双折线硬化模型模拟桩端位移与单位端阻间的关系。采用上述2种计算模型,提出单桩受力性状的迭代算法。获得单桩沉降后,结合等代墩法建立群桩沉降的简化算法。算例分析表明,本文方法计算值与实测值和其他方法的计算值有较好的一致性。     

考虑桩身非线性压缩的单桩沉降解析算法

桩顶沉降是桩基的主要控制参数。均质土和成层土中单桩桩顶沉降由桩端力引起的沉降、桩侧阻力引起的沉降和桩身压缩引起的沉降三部分组成。针对摩擦桩桩身压缩引起沉降的现有算法没有考虑到其非线性压缩,基于剪切位移法,考虑桩身非线性压缩,从理论上推导它的计算方法,进而得到单桩的沉降。经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明了该方法具有较高的精度和可靠性,同时表明,桩身压缩引起的沉降占总沉降较大时,应考虑桩身的非线性压缩。最后对影响单桩沉降的因素进行分析,结果表明桩侧土破坏比、抗剪强度是影响单桩沉降的主要因素。     

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。     

静荷载作用下粘弹性地基单桩沉降的时间效应

利用广义Voigt模型来考虑桩侧土体的线弹性性质和粘性特性,研究了成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应。首先,根据桩侧土的成层情况,将桩土系统从下至上划分为有限层,对每层桩土系统建立静力平衡方程;然后,利用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法求出了频域内桩顶位移响应的解析解,进一步利用Fourier变换技术和卷积定理求出了相应静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解;最后,采用参数研究方法,分析了桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将工程桩的实测数据与本文计算结果进行了对比。结果表明:在工程桩受荷初期,本文得到的解能较好地计算出单桩沉降性状。     

浙江财富金融中心超长单桩与群桩实测沉降分析

 单桩静载试验和基础沉降实测资料表明：在设计工作荷载下超长单桩的桩顶沉降主要来自桩身压缩,且在最大加载条件下超长桩表现为端承摩擦桩性状。超长单桩侧摩阻力由上部土层到下部土层依次发挥,砂质粉土侧摩阻力充分发挥所需的桩土极限相对位移为14～18 mm,粉质黏土侧摩阻力充分发挥所需的桩土极限位移为17～19 mm,当桩土相对位移大于该极限位移后,桩侧土层会出现侧摩阻力软化现象。群桩基础的沉降随施工荷载水平的增加而增大。荷载较小(第5层以下)时,大楼沉降较小且沉降均匀;当荷载达到一定值(第30层以上)时,核心筒处沉降大于大楼周边沉降。大楼竣工时核心筒与周边沉降差较小,大楼整体变形协调。群桩效应沉降比随着荷载水平(施工层数)的增大先增大后减小。     

成层土中单桩受力性状简化算法

提出一种成层土中单桩非线性受力性状的简化分析方法。单桩受力性状分析时采用侧阻软化模型模拟桩侧阻力和桩身位移间的关系,桩端位移–荷载关系采用双曲线模型。在上述2种模型的基础上,利用迭代算法得到单桩沉降。利用该算法得到的结果与现场实测数据对比分析表明其在单桩受力性状计算方面是合理可行的。算例分析表明,同一荷载水平下,单桩桩顶沉降随侧阻破坏比的增大而减小,随端阻破坏比的增加而增大。采用提出侧阻软化模型分析单桩受力性状时,侧阻完全发挥时对应的桩土相对位移对单桩受力性状的影响较小。     

温州323m超高层超长单桩与群桩基础实测沉降分析

根据单桩静载试验和基础沉降实测资料表明:超长单桩在设计工作荷载作用下的桩顶沉降量St主要为桩身混凝土压缩量Ss,且侧阻力很大,端阻力发挥很小。超长单桩上部黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需的桩土极限相对位移约17～20 mm。当桩土相对位移大于该极限位移后,桩上部土层发生桩土滑移呈现侧阻软化现象。群桩基础的沉降随着施工荷载水平的增加而增大。其规律为:施工层数很低时(5层以下),主裙楼一体沉降;随着主楼施工层数(8层后)增加,主楼沉降增大,同时由于主楼的"促沉"作用会使得裙楼沉降得以延续;随着主楼施工层数(30层后)继续增加,由于主楼核心筒相对裙楼沉降较大引起的对裙楼的"牵拉作用"会使裙楼出现轻微上翘的现象,但由于总体沉降量较小,所以裙楼、主楼、主楼核心筒的角点和边点沉降值相差不大。群桩效应沉降比Rs随着荷载水平(施工层数)的增大而先增大后减小。     

基于ADINA的多层土中单桩设计要素分析

通过桩基静载试验确定桩基承载力并利用大型有限元数值分析软件ADINA建立2组9根桩-土接触模型,然后进行多层土中单桩沉降过程的数值仿真分析。通过ADINA强大的后处理功能来提取每根桩顶的沉降量并绘制成Q-S曲线。通过对这些曲线的对比分析,分别对单桩的桩长和桩径在多层土中的沉降影响做出定性分析。数值分析结果表明,桩长和桩径的增大均会减小桩的沉降,但桩长的增加对降低沉降的效果要强于桩径增加引起的效果。因此在桩基沉降控制工程中应充分考虑增加桩长产生的影响和经济效益。该研究结果将为实际工程中的单桩设计提供参考,具有重要的工程应用价值。     

单桩沉降计算理论研究

以Geddes应力解为基础，考虑土体的三向应力分布，并根据土的Duncan-Chang本构模型和基础沉降计算的修正分层总和法，建议了单桩沉降计算新理论。该理论与以往基于Geddes应力解计算单桩沉降方法相比，作了如下改进：(1)考虑了地基土的三向应力分布对单桩沉降计算的影响；(2)考虑了土本构模型(Duncan-Chang模型)，因而能计及土体非线性特性对单桩沉降计算的影响；(3)采用修正分层总和法理论，能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。因而该单桩沉降计算方法在理论上更趋完善，而且计算量适中，适合工程应用。     

堆载引起某厂房坍塌事故的初步分析

通过对超载作用下地基软土性状的研究 ,指出由长期堆载甚至超载引起邻近桩基较大的侧向位移和位移累积是上海某工业厂房屋顶坍塌的主要原因。文中采用改进弹性地基梁法对堆载邻近的桩基进行理论分析 ,并通过桩基沉降和侧向位移对桥梁等上部结构影响的统计分析 ,提出了堆载大小和桩基变位的控制标准     

竖向荷载下变刚度群桩变形性状研究

在试验室进行了一系列变刚度群桩和均布群桩基础的静载荷物理模型试验,并对试验结果进行了分析对比。结果表明,变刚度群桩的位移分布方式是边桩大于中心桩,正好和一般均匀布桩的沉降分布形式相反。其总沉降略有增加,但差异沉降显著减少。变桩长与均布群桩相比,增加中心桩桩长,还能提高桩基的极限承载力和承台下地基土的承载能力,说明均布群桩中边桩的承载能力还有富余。群桩中基桩的侧摩阻力表现与单桩不同,侧摩阻力的发挥是自桩身下部某点向上逐步发挥。桩距越小,这种趋向越明显。     

非均质地基中群桩竖向力学反应分析

首先基于Winkler地基模型,假设桩土不发生分离,不考虑承台以及地基土对荷载的分担作用,建立单桩竖向位移控制方程。然后采用剪切位移法确定土体竖向位移传递系数,将主动受荷桩引起的土体位移施加于群桩中的受影响桩,计算桩-桩相互影响。最后,采用有限差分法,建立非均质土体中竖向受荷群桩的计算方程,分析群桩竖向力学反应。最后对该方法与已有文献中单桩、群桩在均质、非均质地基中的算例进行对比,总体上取得了较好的一致性。     

桩-土-承台共同作用的模型试验研究

通过带承台单桩及双桩基础的模型试验,对低承台桩基桩间土变形发展及其与承台板板底应力、桩侧摩阻力及桩端阻力间的相互影响进行较为细致的研究。试验表明:在相同基础荷载作用下,桩数的增加使桩端刺入变形量占基础沉降的比例降低。双桩基础桩体的存在对板底应力体现出增强作用,在相同桩间土变形量下,双桩基础板底应力大于带承台单桩基础。桩土相对位移的发展从桩端部位开始,逐步向承台板扩展,同一部位基础外侧的桩土相对位移要大于基础内侧。靠基础内外,桩的不同侧面表现出不同的侧阻发挥过程及极限值。同样桩间土变形量下,带承台双桩基础在桩端平面上土体的竖向应力要大于带承台单桩基础,从而发挥出较大的桩端阻力。     

塑料套管混凝土桩加固公路软土地基现场试验研究

根据某一高速公路塑料套管混凝土桩加固软土地基工程实例,对桩土应力、地表沉降、横向位移、不同深度孔隙水压力进行观测,讨论了塑料套管混凝土桩桩承式路堤的工作机理。结果表明：塑料套管桩加筋路堤的临界高度约为1.26倍桩净距,观测期末,荷载分担比接近89%;桩帽和桩间土最大差异沉降为30 mm左右,且应力集中比随着差异沉降的增大而线性增大;路堤堤脚附近不同深处横向位移随着路堤填筑高度的增加而增加,施工结束时,地表以下2.5 m处横向位移最大,为12.86 mm;横向位移-沉降比和横向位移增加率随着路堤填筑高度的增加逐步减小并趋于稳定,塑料套管混凝土桩加筋路堤系统能够有效防止路堤横向位移的发展和改善路堤的整体稳定性。     

黏土热–力学特性对能量桩力学特性的影响

能量桩运行会导致土体温度场的改变,从而影响桩周土的热–力学特性,进而影响能量桩的变形、桩–土界面应力及承载性能。将ACMEG-T土体热本构模型在ABAQUS软件中进行二次开发,通过编写UMAT子程序对能够反映黏土热–力耦合特性的三轴试验结果进行模拟与分析,验证了模型的可靠性。建立数值模型,研究了土体热–力学特性对能量桩位移、桩–土界面应力及桩身轴力的影响规律。研究结果表明,温度变化会导致土体产生累计沉降,并进一步导致桩侧产生负摩阻力;在负摩阻力的影响下,能量桩会产生额外的沉降以及不可恢复的轴力;土体热–力学特性对能量桩力学特性的影响效应随着土体超固结比的增加逐渐减弱。     

单桩静载试验的桩顶沉降稳定收敛特征研究

采用单桩静载试验,系统地对36根工程桩的324个荷载级进行沉降稳定分析和荷载稳定时间分析,并通过中等直径灌注桩和超长大直径嵌岩桩两种桩型的15根单桩进行了对比分析。研究表明:不论是嵌岩桩还是非嵌岩桩,各级荷载总体都在1小时内稳定且占比高达96.3%;桩顶的沉降速率、加速度均表现出随时间衰减的特征,证明了桩顶位移具有基于时间、位移的收敛的性特征,且试验耗时降低40%以上。采用P-s曲线法、LogP-s曲线法、E-Δs/ΔQ法判定了单桩的极限荷载,验证了桩顶沉降值在合理的范围之内,同时也表明对桩顶沉降收敛特征的研究可以有效的缩短桩基础检测的时间并提高检测效率。