基于Mindlin解的转炉桩筏基础设计

以某炼钢厂房的桩筏基础设计为工程背景,采用Mindlin和Boussinesq弹性理论计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对转炉桩基础和厂房柱基础共同组成桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算。此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算方法有一定的优越性。通过分析计算结果总结变化规律,发现荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大。     

基于共同作用的桩筏基础分析及设计

以宏达国际酒店高层建筑桩筏基础为工程背景,采用Poulos位移解计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算.此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算具有一定的优越性.通过分析计算结果总结变化规律,认为荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大.分析结果能够为高层桩筏基础工程的设计提供有益参考.     

地下连续墙-桩-筏板基础共同作用的计算方法——基于Mindlin和Geddes的解法

以Mindlin和Geddes的应力解及其已在桩基中的应用为基础,提出了计算地下连续墙侧摩阻力和端阻力在地基土中所产生的应力的方法.根据应力叠加原理和分层总和法,即可在采用筏板基础、桩基以及将基坑开挖阶段用作围护结构的地下连续墙直接作为地下空间外墙的地下结构体系中,求得地下连续墙和桩基在地基土中的沉降,并由沉降在地下连续墙-桩-筏板基础中的变形协调为条件,提出了地下空间结构中地下连续墙-桩-筏板基础共同作用的分析方法.其中,对筏板基础采用厚板理论计算其内力的方法进行了探讨.     

考虑基础刚度的桩筏基础的沉降计算研究

在简单介绍当前工程界关于群桩基础沉降计算的各种理论和方法后,总结了传统的桩基沉降计算理论的经验,研究了考虑基础刚度的桩筏基础的沉降特性,提出一种实际可行的新的考虑箱(筏)基础-桩-土耦合作用的地基沉降计算的方法,工程实例计算表明,该法计算结果稳定可靠,且简单实用。     

软土地区桩基础沉降计算实用方法和公式

基于筏-桩-土相互作用理论的计算分析,给出了软土地区的桩基沉降计算实用方法和公式,包括桩筏基础的平均沉降、差异沉降和基础板纵向整体弯矩,减少沉降桩基础的沉降以及柔性桩(如水泥土搅拌桩)基础的沉降公式,大大简化了桩基沉降的计算,并可得到较合理的计算结果.     

基底土反力对地下室底板设计的影响分析

以荷载传递法、有限单元法和弹性理论法的混合解法为基础进行桩筏基础体系分析。深入研究桩筏基础在桩基发生沉降过程中基底土反力和底板内力的变化规律,合理计算桩筏基础地基土荷载分担比,并提出基础底板设计中荷载取值的原则,为多层及小高层地下室底板设计提供依据。     

可控刚度桩筏基础桩土共同作用的工程实践

端承型桩等支承刚度较大的桩基础,在正常工作荷载作用下,桩顶较小的竖向变形无法保证桩土共同作用的实现,这可能导致良好的天然地基承载力得不到充分利用,造成极大的浪费。介绍的典型工程成功解决了支承刚度较大的桩基础难以实现桩土共同作用的问题,同时还实现了桩筏基础的变刚度调平,通过对工程设计及数值分析过程的详细论述与描写,并将现场测试数据与分析结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。数值分析及现场实测结果显示,本工程采用可控刚度桩筏基础后,建筑物总沉降和差异沉降均满足设计要求,地基土分担了上部结构63%的的荷载,桩基数量大幅度降低,减少了高能耗建材的使用和桩基施工对周边环境的影响,取得了显著的经济效益和社会效益。本工程可控刚度桩筏基础实施所取得的相关经验与成果可供类似工程借鉴与参考。     

土-桩-筏共同作用的混合分析法

提出了一种土-桩-筏共同作用的混合分析法.将桩和桩间土简化为弹簧作用于筏板下,桩土相互作用系数基于Mindlin解和Boussinesq解,为避免桩端应力集中,在桩端面上进行应力积分,并引入修正参数来考虑桩挤开土的实际情况.筏板采用无剪切闭锁的四边形厚薄板通用单元进行有限元分析.根据桩土柔度系数得到桩土柔度矩阵,求逆后与筏板刚度矩阵耦合,形成土-桩-筏体系的刚度矩阵.桩的沉降计算和土层参数的确定与规范法一致,适用于成层地基上变桩长、变桩径情况,板单元适用于平面形状不规则的薄板及中厚板.通过计算Poulos提出的经典桩筏基础模型并与其它几种典型方法对比,表明该法合理、实用.     

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。     

《刚度可控式桩筏基础设计规范》编制思路及要点

常规桩筏基础在其整体刚度控制与优化方面存在一定困难,刚度可控式桩筏基础通过在桩顶设置专门研制的刚度调节装置,可方便有效地调节与优化桩筏基础的整体支承刚度,使桩筏基础应用范围拓展到桩土变形不协调需考虑桩土共同作用、减小基础差异沉降或调整筏板内力、混合支承桩基础协同工作等新的领域。本文结合《刚度可控式桩筏基础设计规范》的编制,对刚度可控式桩筏基础的定义、技术指标、设计计算以及检测与监测等关键环节进行了详细的介绍。     

筏板刚度对桩筏基础下卧层附加应力影响分析

采用有限单元法对不同筏板刚度下桩筏基础下卧层附加应力的分布规律进行分析。计算结果表明,筏板刚度对桩顶反力、桩端阻力和下卧层附加应力分布的不均匀性有很大影响,且在刚性基础中表现尤其明显。结合有限元法和Geddes公式的计算结果表明,筏板刚度还引起附加应力沿深度分布的变化及附加应力影响深度的变化。     

分层地基模型|桩筏基础|沉降|非线性|离心模型试验

基于改进的分层地基模型,考虑桩–土–筏的共同作用,提出了刚性桩筏基础非线性分析方法。地基附加应力计算考虑土层参数的变化,采用层状弹性体系的Burmister应力解;地基变形采用分层总和法,所采用的计算参数压缩模量和一维回弹模量试验确定方便。通过简单的室内一维加卸载试验确定其随加卸载次数的变化,进一步得到桩筏基础在重复加卸载下的沉降规律。对单桩和桩筏基础进行离心模型试验,并将计算结果和试验结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析。     

Innovative piled raft foundations design using artificial neural network

Studying the piled raft behavior has been the subject of many types of research in the field of geotechnical engineering. Several studies have been conducted to understand the behavior of these types of foundations, which are often used for uniform loading on the raft and piles with the same length, while generally the transition load from the upper structure to the foundation is non-uniform and the choice of uniform length for piles in the above model will not be optimally economic and practical. The most common method in identifying the behavior of piled rafts is the use of theoretical relationships and software analyses. More precise identification of this type of foundation behavior can be very difficult due to several influential parameters and interaction of set behavior, and it will be done by doing time-consuming computer analyses or costly full-scale physical modeling. In the meantime, the technique of artificial neural networks can be used to achieve this goal with minimum time consumption, in which data from physical and numerical modeling can be used for network learning. One of the advantages of this method is the speed and simplicity of using it. In this paper, a model is presented based on multi-layer perceptron artificial neural network. In this model pile diameter, pile length, and pile spacing is considered as an input parameter that can be used to estimate maximum settlement, maximum differential settlement, and maximum raft moment. By this model, we can create an extensive domain of results for optimum system selection in the desired piled raft foundation. Results of neural network indicate its proper ability in identifying the piled raft behavior. The presented procedure provides an interesting solution and economically enhancing the design of the piled raft foundation system. This innovative design method reduces the time spent on software analyses.     

Physical modeling of behaviors of cast-in-place concrete piled raft compared to free-standing pile group in sand

Similar to free-standing pile groups, piled raft foundations are conventionally designed in which the piles carry the total load of structure and the raft bearing capacity is not taken into account. Numerous studies indicated that this method is too conservative. Only when the pile cap is elevated from the ground level, the raft bearing contribution can be neglected. In a piled raft foundation, pile–soil–raft interaction is complicated. Although several numerical studies have been carried out to analyze the behaviors of piled raft foundations, very few experimental studies are reported in the literature. The available laboratory studies mainly focused on steel piles. The present study aims to compare the behaviors of piled raft foundations with free-standing pile groups in sand, using laboratory physical models. Cast-in-place concrete piles and concrete raft are used for the tests. The tests are conducted on single pile, single pile in pile group, unpiled raft, free-standing pile group and piled raft foundation. We examine the effects of the number of piles, the pile installation method and the interaction between different components of foundation. The results indicate that the ultimate bearing capacity of the piled raft foundation is considerably higher than that of the free-standing pile group with the same number of piles. With installation of the single pile in the group, the pile bearing capacity and stiffness increase. Installation of the piles beneath the raft decreases the bearing capacity of the raft. When the raft bearing capacity is not included in the design process, the allowable bearing capacity of the piled raft is underestimated by more than 200%. This deviation intensifies with increasing spacing of the piles.     

桩筏基础的积分方程解法及其参数分析

基于较为严格的弹性解析方法,本文采用积分方程法对工程中应用广泛的桩筏基础进行分析,推导出求解所需的第二类Fredholm积分方程,并通过数值计算分析桩筏基础中各桩的荷载分担、沿桩身的荷载传递和位移以及地基土的荷载分担情况,可全面地反映了桩筏基础在工作荷载下的工程性状。与经典文献的对比验证了本文方法的正确性。文中还对桩筏基础进行了较为广泛的参数分析。本文方法可用于分析较大规模的桩筏基础,具有工程应用前景。     

用于调整差异沉降的预留净空桩筏基础模型试验研究

预留净空桩筏基础是一种新的利用桩土相互作用的形式,可用于调整建筑物筏板–桩–土相互作用和减少差异沉降。进行了砂土中常规桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础的模型试验研究。分析表明:在相同荷载作用下,在试验条件下,相对于常规桩筏基础来说,预留净空桩筏基础的实质作用在于可使桩间土压缩提前发生,显著提高桩间土分担荷载的比例,在可压密土中可强化桩土相互作用,桩端刺入量显著下降,使得桩土更趋于整体沉降。预留净空桩筏基础可有效利用土的承载力,减小桩顶应力过分集中,且对桩端阻力有显著的强化作用。     

长短桩桩筏基础相互作用系数解法及分析

采用积分方程法推导出求解桩-桩、桩-土、土-土之间的相互作用系数所需要的第二类Fredholm积分方程,利用叠加原理对长短桩桩筏基础进行计算分析,通过与其它计算方法的比较验证了计算方法的正确性.并对长短桩桩筏基础的沉降、各桩以及土之间的荷载分担情况进行了分析.该方法可以用来分析大规模的长短桩桩筏基础,具有较好的工程应用前景.     

桩筏基础分析方法与优化设计对策

桩筏基础设计的关键在于确定桩筏的荷载分担比及桩对减小沉降的作用。对国内外有关桩筏基础设计方面的资料进行了分析,针对高层建筑常见的两种荷载形式,提出了在筏板中布置长桩,沿筏板边缘布置短桩的桩群布设方式。依据对桩筏基础设计参数的研究成果,给出桩筏基础优化步骤和算例的验证情况。     

设置变形调节装置桩筏基础设计方法及工程实践

设置变形调节装置桩筏基础通过调节装置实现对桩土支承刚度的调整与优化,使其可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。作为一种新的桩筏基础形式,工程实践表明设置变形调节装置桩筏基础可取得显著的经济效益和社会效益。为推动其进一步应用与发展,形成成套设计理论与方法,本文详细介绍了变形调节装置桩筏基础的设计过程,并通过一工程实例对其设计方法进一步进行了分析,供广大工程技术人员参考。     

基于最小差异沉降的桩筏基础优化

将桩筏基础的差异沉降共同作为优化目标函数,并首次采用筏板变形后表面梯度的欧拉范数平方的积分对其进行数字化.丁程算例表明以差异沉降最小为目标的"外弱内强"的布桩方式大大降低了差异沉降,改善了筏板受力,并减小了筏板的配筋量,从而使桩筏基础的造价大大降低.