复合桩基承台下土体极限承载力的上限解

考虑复合桩基极限状态时条形承台下土体的可能破坏特点，将土体的塑性变形分为竖直向的整体滑动和水平向的绕桩流动。根据极限分析法上限定理，分析上述因素对条形承台复合桩基的极限承载力的影响，给出圆桩时承台下地基土极限承载力的上限理论解。     

《规范》地基承载力理论公式的讨论

本文结合弹性理论平面问题中均布条形荷载作用下附加应力解,计入不同泊松比值以及考虑地下水对浅基础地基承载力的影响,建立了地基容许承载力计算公式,并讨论了承载力公式中的泊松比效应,地下水位以下粘性土自重应力的变化及涉及参数的工程意义.文中给出的结论和规律,对现行《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)中承载力理论计算公式的修订具有参考意义.     

地震作用下临近边坡的条形基础极限承载力研究

地震荷载对基础的极限承载力起着不利影响,但目前尚缺少系统的关于地震作用下的边坡地基极限承载力的研究。极限分析法是一种解决复杂岩土问题的严格分析方法,利用基于极限分析上限法的(discontinuity layout optimization(DLO))数值模拟技术,通过拟静力法考虑水平地震作用,对置放于边坡顶部条形基础的极限承载力进行研究,给出了地震荷载作用下临近边坡条形基础的极限承载力系数设计图,可用于地震荷载作用下边坡地基极限承载力的初步估算。研究表明,与水平地基不同,边坡地基的承载力研究同时涉及边坡稳定和极限承载力两类岩土工程问题,土体自重、内摩擦角及黏聚力均会对其产生耦合影响。已往研究中承载力系数的计算沿用水平地基研究方法对Nc,Nγ进行独立计算,并线性叠加计算极限承载力,未考虑边坡稳定问题对承载力研究带来的复杂性,对c–φ型边坡的极限承载力造成低估。     

基础工程在各种极限状态下的承载力

基础工程是由地基和基础结构组成的整体.在外力作用下,地基或基础结构的任一部分进入极限状态都将使基础工程破坏.本文提出了基础工程可能产生的各种极限状态,并引进了基础工程设计的可控性概念,建立了求解天然地基上基础工程在各种极限状态下承载力的虚功率方程.指出了传统地基极限承载力,是基础工程众多可能极限状态中,仅当地基达强度极限状态时的特例.最后以天然地基上条形基础为例,依据所建立的虚功率方程,推求出各种极限状态下极限承载力计算公式,并给出了工程算例供对比.     

稳态流下非饱和土地基承载力模型

基于稳态流下吸应力剖面具有明显非线性的特点,在仅考虑竖向稳定渗流条件下,通过补充普朗德尔假定,利用刚体平衡方法,推导普朗德尔滑动面范围内滑动土体稳态流下非饱和土地基的极限承载力计算模型,讨论地下水埋深和比流量变化对地基极限承载力的影响。结果表明:稳态流下非饱和土地基的极限承载力公式考虑了滑动土体内吸应力非线性分布特点对地基极限承载力的影响;当土体内吸应力随深度增加呈现出先增大后减小的特点时,地基极限承载力随地下水位埋深减小呈先减后增的变化趋势;当滑动土体内吸应力随比流量的增大呈现先增后减的趋势时,地基极限承载力呈现先减小再增大的变化趋势。     

基于拟静力法的核电站水泥粉煤灰碎石桩复合地基的地震承载力研究

以采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基进行地基处理的核电站为研究对象,探究该地基处理方案在核电厂建设中的使用可行性,建立了基于拟静力法的核电站CFG桩复合地基地震承载力分析模型。对模型施加三向地震动作用,分析复合地基在地震作用下的极限承载力以及极限状态下应力、应变和塑性区的分布特征。由模拟结果可知,CFG桩复合地基的地震承载力基本满足要求,只要适当增大复合地基角桩的截面尺寸,采用CFG桩复合地基方案来处理核电天然厂址是可行的。同时,综合考虑土体变形、CFG桩的失效来判断复合地基的破坏是合理的。     

基于摩尔库伦准则的岩石地基极限承载力研究

由于没有考虑围压,现行规范利用单轴抗压强度确定的岩石地基承载力通常是偏低的。现场岩基载荷试验是目前确定岩石地基极限承载力的可靠方法,但在勘察阶段地基尚未开挖形成,直接进行载荷试验难以实现。岩石三轴压缩试验与岩石地基的实际受力状态相似,利用岩石三轴压缩试验成果,岩石地基的极限承载力是可以确定的。依据莫尔库伦强度准则和广义胡克理论确定岩石地基破坏的临界围压,由此推导出岩石地基极限承载力的理论公式,该公式是岩石地基极限承载力计算的新方法,其物理意义明确,可直接利用室内试验成果进行地基极限承载计算,方便实用,具有一定的工程意义。     

加筋地基极限承载力的变分解法

针对条形基础下均质软土加筋地基的极限承载力问题,根据塑性极限平衡原理,考虑各层筋材的拉力关系及拉力方向,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将加筋地基极限承载力问题等价为一个泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件,在引入边界条件后,求得了加筋地基破坏时的滑裂面、滑裂面上法向应力及加筋地基极限承载力。与此同时,研究了土体内摩擦角、土工材料受拉方向、土工材料加筋层数及铺设层间距等因素对地基极限承载力的影响,为软土地基加筋工程设计提供理论参考。     

加筋地基可靠度计算方法研究

在给出加筋条形地基概率可靠度分析极限状态功能函数的同时,指出对计算模式——汉森(Hassan)公式不确定性进行修正的必要性,并以汉森公式计算的均值与现场承载力试验的均值相等进行修正。同时考虑土性参数c与φ值的自相关性和负的互相关性,使条形地基承载力可靠度增加。对加筋条形地基可靠度计算中考虑了3种不确定性:1)材料参数的不确定性。2)荷载和作用因素的不确定性。3)计算模型的不确定性。最后指出,加筋地基可靠度计算方法是一个值得进一步研究的课题。     

条形地基极限承载力的数值极限分析方法

数值极限分析方法既有很广的适用性,又有很好的实用性。该文通过有限元荷载增量法和极限应变法计算条形地基的极限承载力,并和传统经验公式的计算结果进行对比分析,验证了数值极限分析方法的可靠性。基于有限元荷载增量法求解地基承载力系数的数值解,可以解决采用经验公式计算可信度不高的问题,并能综合考虑基础宽度和地基土内摩擦角的影响。修正后的地基极限承载力经验公式具有更明确的物理意义,基于数值极限分析方法构建的地基承载力系数取值表格更具实用性和可操作性。     

砂砾软岩的极限承载力分析

利用Hoek-Brown强度准则建立砂砾软岩极限承载力分析方法,提出岩基剪切破坏模型,推求潜在破坏面上正应力计算公式。结合某工程现场载荷试验探讨砂砾软岩的极限承载能力及自重应力对极限承载能力的影响。研究结果表明:极限承载力的计算结果大于预估设计荷载,砂砾软岩在强度方面尚有很大潜力可挖;同时,极限承载力的计算结果弥补了现场载荷试验中由于试验条件所限造成的荷载–变形曲线上峰值荷载不能给出的缺陷,为建立完整的变形曲线模型奠定了理论基础。研究成果为研究砂砾岩一类软岩的承载力提供了新的途径。     

考虑中间主应力的太沙基地基极限承载力公式

利用双剪强度理论，考虑中间主应力影响的特点，导出太沙基地基极限承载力公式，计算表明，当考虑中间主应力影响时，地基极限承载力将提高。     

非饱和土条形地基梅耶霍夫极限承载力统一解

基于非饱和土的抗剪强度统一解,综合考虑中间主应力、基质吸力和强度非线性,建立非饱和土条形地基的梅耶霍夫极限承载力统一解,对比文献滑移线法解答、上限法解答验证所得统一解的正确性和适用性,讨论与太沙基极限承载力的差异及基底粗糙程度效应,并得出中间主应力、高/低基质吸力以及有效强度参数的影响规律。研究结果表明:太沙基极限承载力将旁侧土的抗剪强度简化为均布荷载,夸大了旁侧土的真实作用,计算结果偏大;基底粗糙程度对承载力系数的确定起关键性作用,梅耶霍夫极限承载力随中间主应力效应的增大而显著增加,不考虑中间主应力影响的Mohr-Coulomb解答过于保守;基质吸力具有双重影响,即在低吸力范围内极限承载力线性增加,而在高吸力范围内却逐渐减小并趋于稳定,这是由非饱和土的强度非线性造成的;有效强度参数的影响亦很重要,且有效内摩擦角较有效黏聚力的影响更明显。由于考虑了中间主应力效应、非饱和特性与旁侧土抗剪强度等工程实际情况,本文结果可为地基优化设计与施工提供有益的参考。     

基于塑性区发展规律的地基极限承载力计算方法探讨

合理确定地基极限承载力在工程应用上具有重要的意义,分析了基础荷载作用下,地基土体塑性区的发展规律,提出了以塑性区贯通时基底荷载作为地基极限承载力的判定方法,由此推导了一个新的地基极限承载力公式;通过一个算例,对比了《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002公式、太沙基公式与新公式的区别,验证了新公式的合理性。     

下伏空洞岩石地基极限承载力计算方法研究

针对岩溶区下伏空洞嵌岩桩桩端岩石地基极限承载力问题,进行了下伏空洞桩端岩石地基的破坏模式分析。基于Hoek-Brown强度准则剪应力形式,理论推导出不同顶板厚度下下伏空洞岩石地基及完整岩石地基极限承载力计算方法。当顶板厚度为1~3倍桩径时,采用极限分析上限原理推导了冲切破坏模式下泛函形式的下伏空洞岩石地基极限承载力表达式。运用变分原理得到冲切破坏线方程,进一步利用偏导求得了下伏空洞岩石地基极限承载力计算公式。当顶板厚度大于5倍桩径时,采用特征线法推导出塑性破坏模式下完整岩石地基极限承载力计算公式。当顶板厚度为4倍桩径时,利用完整岩石地基极限承载力与承载比理论,采用S型生长曲线拟合出冲切剪压复合破坏模式下的极限承载力值。通过与1~5倍厚径比条件下的下伏空洞岩石地基极限承载力室内模型试验结果对比,计算值与实验所得数据吻合良好。     

复合加载情况下六自由度圆形基础失稳模式与 极限承载能力研究

海洋工程中结构物除了受到自身重力作用外,往往还受到海风、海浪、海流等的作用,使得海床土体中的基础一般受到集中力、弯矩和扭矩的联合作用,这一受力状态称为结构物基础的复合加载模式。详细研究复合加载模式下海床土体的失稳模式和极限承载能力,对海洋结构物的安全运行至关重要。以三维空间内圆形基础为研究对象,基于土体弹塑性极限平衡原理,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,对空间六自由度圆形基础极限承载能力进行详细的数值分析。基于上述计算分析结果,揭示了单调加载情况下土体的失稳机理与极限承载能力,给出了复合加载模式下海床土体破坏包络面方程。给出的土体失稳模式和破坏包络面方程能够合理地评估复合加载模式下海床土体的极限承载能力。     

预测单桩极限承载力的初步实践

单桩极限承载力值是桩基设计中的重要依据。介绍了利用双曲线法对某工程进行实际单桩极限承载力预测的情况，就某工程静载荷试验结果，采用双曲线法对Q－S曲线进行拟合，对未加载至破坏的试桩预测其极限承载力值，并与原检测结果进行分析比较，探讨了适应范围和预测精度等问题，以使预测更具科学性和实用性。     

基于统一强度理论的临坡地基极限承载力解答

基于统一强度理论,综合考虑中间主应力、基底至坡肩水平距离和坡角的影响,推导了条形基础下临坡地基的极限承载力解答,给出其适用条件和计算步骤,讨论与水平地基极限承载力公式的差异,分析所得解答的可比性,并对比文献模型试验结果和上限法解答进行验证,最后探讨各参数的影响特性。研究表明：本文极限承载力解答可退化为Mohr-Coulomb强度准则解答并得到一系列新强度准则解答,具有很好的可比性;与文献模型试验结果和上限法解答吻合良好,验证了所得解答的正确性;中间主应力对临坡地基极限承载力的增强作用显著,未考虑中间主应力效应的结果偏于保守;临坡地基极限承载力随基底至坡肩水平距离的增加逐渐增大,当达到临界距离时与水平地基的极限承载力一致;坡角的增加导致临坡地基极限承载力大幅减小,且中间主应力效应较大时承载力降低的更加明显。本文解答可为临坡地基优化设计提供一定的理论参考。     

复合桩基地基极限承载力的下限有限元解

复合桩基在达到整体极限承载状态时,因桩的遮拦作用使得地基极限承载力较天然地基有一定提高。其分析可简化为地基竖向极限承载力和地基土水平向绕桩作用产生的极限承载力提高值的叠加。利用下限有限元方法,求解得到地基的极限承载力和不同深度处土体绕桩阻力的数值解,并建立了绕桩阻力计算公式。绕桩阻力系数ks随桩间距的增加而逐渐减小。地基极限承载力提高值Δfu随桩间距的增加而逐渐降低。计算表明:复合桩基下绕桩阻力存在并不可忽视,承台下地基极限承载力有明确的提高,可以作为地基的安全储备。     

兰州红砂岩极限承载力深度修正方法试验研究

兰州地区红砂岩处于泥质胶结和极弱的钙质胶结状态,由于该层砂岩具有半成岩的特性,其极限承载力的深度修正与一般土体和岩体不同。本文结合实际工程对半胶结红砂岩的极限承载力深度修正方法进行探究,通过对不同的压板面积、不同的试验深度、不同超载条件下平板载荷试验和剪切试验的试验结果进行统计分析发现:载荷试验因差异性局部破坏,容易低估其岩基极限承载力,不能完全反映其承载特性;红砂岩峰值抗剪强度和残余抗剪强度随正应力有增大趋势,但残余抗剪强度在增大到一定程度后趋于稳定;根据岩基的初始围压以及初始应力可对其极限承载力进行深度修正,但不能等效于砂土;本文中提出的修正后的Vesic公式能对胶结状红砂岩的极限承载力进行较好的预测。