九度地震区门式墩地震荷载计算

结合工程实例，阐述了高烈度地震区门式墩地震荷载的计算方法，并对墩顶集中质量的加载计算模式及钻孔桩基础刚度的计算作了分析，指出门式墩结构能在横桥向上分散地震荷载。     

考虑接触及材料双重非线性的桩基础桥墩地震反应分析

为了研究桩构件及地基土进入非线性后对桩基础桥墩地震反应的影响规律,特提出了双向三线性滑移模型模拟桩侧土水平抗力的材料与接触非线性特征,单向(仅受压)模型模拟桩尖土的塑性与间隙效应。在此基础上,进一步提出了群桩基础桥墩动力非线性分析模型。以某高速铁路32m简支梁重力式墩为研究对象,根据不同构件的非线性建立了3种计算模型,并进行了非线性时程反应分析。结果表明:(1)本文提出的三线性滑移模型可较好地模拟桩侧土的塑性及接触非线性。(2)与线弹性m法结果比较,若考虑地基土及桩构件的非线性效应,墩身及桩身的结构内力显著降低。(3)对于群桩基础而言,地基土的耗能能力主要源于桩侧地基土水平抗力的耗能能力。     

静力弹塑性方法的水平加载模式对桥墩抗震性能影响研究

Pushover分析方法又叫弹塑性静力分析方法,目前已经成为抗震分析的研究热点之一,并被广泛用于建筑结构抗震分析中。Pushover分析本质上是一种与反应谱相结合的静力弹塑性分析方法,用来研究结构在地震激励下进入塑性状态时的非线性性能。它是按一定的水平荷载加载方式,对结构施加单调递增的水平荷载,用来研究分析结构的非线性性能,从而判断结构或构件的受力变形是否满足设计要求。本文以公路典型双柱式桥墩为例,使用集中力模式,均匀分布模式,倒三角形分布、一阶振型分布,指数分布,SRSS加载模式,把Pushover分析结果与时程分析结果对比,通过对墩身位移,弯矩和塑性铰出铰位置,顺序情况进行比较,分析得出更加适合中等高度桥墩的侧向力分布模式。为今后连续刚构施工提供相关的参数或经验。     

群桩水平承载特性的现场试验研究及数值分析

本文设计了一套适用于现场试验的加载、测量和数据采集系统,分析水平荷载作用下群桩基础的受力情况以及周围土体的变形性状。同时,借助于PLAXIS 3D有限元分析软件对现场试验的群桩基础进行了数值模拟,将数值模拟结果与现场试验结果进行对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性,并对水平受荷桩的承载性能做了进一步探讨。研究结果表明：在水平荷载作用下,桩身上部弯矩值较大且变化明显,对水平荷载作用较为敏感;桩身最大变形发生在桩顶,沿埋深增加其变形逐渐减小,桩周上部土体比下部土体较早进入塑性阶段;群桩基础中存在显著的群桩效应,各排桩受力不均匀,后排桩承担的荷载较大,前排桩承担的荷载较小;随荷载增加,群桩基础的影响范围越来越大,背荷面的影响范围远远大于受荷面的影响范围,加载方向的影响范围(5.9d～7.5d)明显大于正交于加载方向的影响范围(2.8d～3.9d),其中d为桩径。     

填海造陆对邻近桥梁桩基影响的数值模拟研究

填海造陆会导致邻近桥梁出现桩基单侧堆载的现象,容易引起桩基的侧向位移和附加弯矩,严重时将引起桩基的开裂甚至破坏,危及上部结构的正常运行。运用三维有限元软件FLAC3D分析了填海造陆带来的侧向堆载作用下,可门港大桥群桩基础的受力与变形特性。采用控制变量法研究了侧向堆载距离、侧向堆载高度对群桩基础承载特性的影响,并对比了群桩和单桩在侧向堆载作用下的工作性能。数值模拟结果表明:侧向堆载作用下,桩身的受力特性受侧向堆载距离和堆载高度的影响显著;群桩中各桩的承载性能均优于单桩,但桩顶位移却较单桩大,并且低承台四桩结构在桩顶部位弯矩较大。     

斜向抗拔螺旋群桩基础承载性状试验研究

通过3桩等边三角形承台原型群桩基础的4次斜向抗拔、2次垂直抗拔和5次单桩垂直抗拔试验,绘制了相应的荷载位移关系曲线。依据地基变形特点和曲线变化特征,建议采用具有明确物理特征的H-(△x/△H)曲线判定螺旋群桩基础水平方向极限荷载,垂直方向抗拔极限荷载依据单位荷载的桩顶位移变化率、桩顶位移增量以及地基变形特征判定,并讨论了群桩基础在斜向荷载和垂直荷载上拔过程中的群桩效率。试验表明:抗拔群桩基础的群桩效率与外荷载的作用角度有关,斜向抗拔螺旋群桩基础的群桩效率小于垂直抗拔群桩基础的群桩效率,荷载水平分量加快了该种群桩基础的上拔破坏,斜向抗拔群桩的极限破坏荷载和极限位移要小于垂直抗拔螺旋群桩基础。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

下伏软弱夹层路基堆载对桩基影响及处治方法

依托马里河II桥实体工程,采用现场监测和数值模拟方法,研究了高填路基邻近桥梁桩基受力及变位规律,分析了主动削方减载和增设抗滑桩前后该桥1号和3号桥墩桩基础受力特性,提出了相应的工程处治方法。研究结果表明:在台背路基堆载填土作用下,软弱夹层侧向挤压作用对邻近桥梁的墩顶位移、桩身位移、桩周土抗力均有显著影响;卸载后1号墩的墩顶位移减少94.90%~95.09%,桩顶位移减少94.74%~94.66%,桩周最大土抗力减少86.89%~94.88%;设置抗滑桩后3号墩的墩顶位移减少75.05%~80.04%,桩顶位移减少71.75%~81.38%,桩周最大土抗力减少39.99%~40.03%;台背填方对中间桩的影响较小,对边侧桩的影响较大,设计时可适当提高边侧桩的承载性能。     

基于Pushover分析的群桩基础抗震性能分析方法

把桥梁群桩基础作为一个整体构件,基于Pushover分析,提出群桩基础的抗震性能分析方法,建立承台底荷载模型和非线性群桩基础结构模型(弹塑性桩身模型、非线性边界条件),并提出衡量群桩基础抗震性能的双指标(位移延性系数和抗力增大系数)。根据这一方法,选取一个实际的桥梁群桩基础作为背景建立群桩基础的非线性结构模型以及一系列的荷载工况,计算各种荷载水平对应的群桩基础推倒曲线,并采用本文建议的位移延性系数和抗力增大系数进行抗震性能评价。结果表明:承台底的轴力和弯矩水平虽然对群桩基础的屈服状态和极限状态对应的水平力和位移有显著影响,但对整体抗震性能指标影响很小;在各种荷载水平下,群桩基础的位移延性系数和抗力增大系数都较小。     

基于侧向力加载方式的Pushover分析方法

静力弹塑性(Pushover)分析方法作为一种评估结构抗震性能的非线性分析方法,具有简便、实用、可靠的优点,近年来在国内外得到了广泛的关注和研究。针对静力弹塑性分析方法的研究热点问题——侧向力加载模式作了详细的介绍和深入的分析,在此基础上对两个混凝土框架高层结构(分别为平面不规则和规则的结构)进行了基于侧向力加载模式的推覆分析。对比分析了不同侧向力加载模式下的基底剪力-顶点位移关系曲线和层间位移角关系曲线,认为基于均匀分布模式和倒三角分布模式的推覆分析对实际工程的弹塑性分析具有指导意义,自适应分布模式的推覆分析方法可以代替弹塑性时程分析方法来评估结构的抗震性能。     

采用逐步增量弹塑性时程方法对RC框架结构推覆分析侧力模式的研究

以两个普通六层和十层钢筋混凝土框架结构为例,采用基于纤维模型的逐步增量弹塑性时程方法得到的层间剪力-位移关系曲线,与不同侧力模式的推覆分析结果进行了对比,研究了推覆分析结果的可靠程度。通过与不同场地的大量地震记录的弹塑性时程计算结果进行比较分析,建议采用多种合理的侧力模式进行推覆分析,对结构不同楼层的抗震性能进行全面的评价,即均布侧力模式适合于底部楼层的评价;考虑高度影响分布力模式适合于结构中部楼层的评价;而对结构上部楼层特别是顶层,可以采用SRSS侧力模式或规范侧力模式进行评价。分析研究表明,采用本文建议的侧力模式进行推覆分析,可在统计意义上可对钢筋混凝土规则框架结构的抗震能力作出偏于安全的估计。     

考虑地基柔性和侧向力分布模式的桥墩推倒分析

考虑地基柔性的影响,使用SAP2000有限元程序分别建立了墩底固结和墩底六弹簧约束的桥墩模型,采用均匀加速度、第一阶振型和前三阶振型组合等3种水平侧向力加载模式分别对模型进行了推倒分析,并对比分析了不同墩高对计算结果的影响。通过对模型动力特性和推倒分析结果的对比分析表明,地基柔性不但延长了桥墩的自振周期,还对其振型和推倒曲线有着重要影响;对梁式桥梁结构进行推倒分析时不宜采用一阶模态向量分布加载模式;对于墩高较低、由第一阶振型控制的桥墩可采用均匀加速度和按一阶振型计算出的水平地震力分布模式进行推倒分析,墩高较高时,采用振型组合的加载模式更为合理。     

扩底桩荷载传递机理及承载力确定方法研究

桩的荷载传递规律分析和桩基础承载力的确定历来被认为是桩基础设计中最困难的问题之一。根据地基土的物理力学性质指标和静载荷试验结果，基于非线性弹性理论，对桩基静载荷试验资料分析及其承载力确定方法的研究，研究发现，桩端承载力和桩侧摩阻力的比值与桩顶倚载关系曲线具有明显的阶段性，与现场静荷载试验资料具有较好的一致性，可以较方便地用来分析和确定单栅极限承载力。该方法具有比静载倚试验的荷载-沉降曲线法更安全、准确、方便等优点。     

基于推覆分析方法的支护桩位移监控研究

在已建立基于性能的支护桩测斜监控体系的基础上,在基坑开挖监控过程中引进推覆分析方法。支护桩的性能水平划分为使用良好、明显开裂和倒塌预防3种。将水平测斜数据作为目标广义位移的参考量,用弹塑性方法得到塑性铰属性,使用归一化抽象荷载作用下的弹性地基梁作为支护桩的推覆分析模型,在各施工工况下进行逐步弹塑性推覆分析,以单向单调加载来包络主动区土压力和各种形式的超载,得到支护桩侧向荷载、监测位移、性能水平三者的关系,由当前实测位移反分析支护桩承载性状并估计其继续位移能力,用以开挖监控和加固方案的实施。该方法涉及支护桩破坏过程和位移能力等性能要素,推覆分析方法基于弹性地基杆系有限元方法,推覆荷载归一化为3种可能的模式。最后给出弹性地基梁实现推覆分析的细节和步骤以及一个位于浙江中部软土地区基坑开挖监控的详细算例。实践和算例均表明,该方法结果可靠、简单实用,利于进行基坑排桩结构按变形控制设计和基于性能的开挖监控。     

钢管桩逆作复合基础竖向承载性能试验研究

为了研究砂性土中钢管桩复合基础的承载特性,设计了模型桩系列试验。结果表明:对于单桩复合基础,封桩前阶段的荷载全部直接由承台底砂土承担,封桩后阶段桩体达到极限承载力之前,桩体分担的荷载占荷载增量的73.5%～92%,当桩的承载能力达到极限后,随着荷载的继续增加,桩分担的荷载比例较之前衰减明显,而土体分担的荷载比例增加。钢管桩八桩复合基础中,桩身轴力在桩身上部的衰减梯度明显小于中下部,角桩衰减速率最大,边桩次之;桩身摩阻力自上而下逐渐发挥,桩顶以下1.55 m处摩阻力达到最大;每级荷载作用下,角桩的侧阻力大于边桩。钢管桩群桩复合基础的竖向承载力远大于相对应的高承台群桩承载力。     

极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。     

高应力作用下CFG桩复合地基承载变形机制

为探究水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基在高应力下的承载变形机制,基于西安市高新区拟建场地CFG桩复合地基高应力现场试验建立数值模型并进行分析。结果表明:该场地CFG桩复合地基的极限承载力不小于1 666 kPa;褥垫层在高应力作用下发生破坏,其协调桩土共同作用能力降低;桩顶向上刺入褥垫层,荷载向桩顶集中,致使桩承担上部荷载的96.5%;桩间土发挥作用能力受限,复合地基相当于单桩承载;褥垫层的厚度与桩土应力比的增长呈现负相关;桩间土与桩顶的沉降差随着荷载的增加而增加,且随着褥垫层厚度的增大呈现先增大再减小的趋势;当单桩承载力满足要求时,为保证高应力下桩间土不因荷载过大而造成复合地基的破坏,应适当减小褥垫层的厚度,降低其流动补偿能力;所得结论可为CFG桩复合地基在高层建筑地基处理设计提供参考。     

黏土中超长群桩竖向承载力模型试验研究

针对超长群桩使用较多而理论研究较少的现状,进行了大型的室内超长群桩模型试验。通过对黏性土中桩距为6d的超长钻孔灌注群桩的室内模型试验和实测数据分析,研究了超长群桩的荷载传递机理和承载力特性。得到了在竖向荷载作用下超长群桩的荷载与沉降关系曲线,桩身压缩量占桩顶沉降的百分比、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。研究结果表明:超长群桩属于非刚性摩擦桩,桩顶沉降主要由桩身压缩量引起;极限荷载作用下,桩端阻力接近为零,桩身中下部的侧摩阻力没有充分发挥。这些结论为超长群桩的理论研究、工程设计与施工提供有益参考。