考虑土塞效应的分数阶导数描述的黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动

考虑管桩的土塞效应,利用分数阶导数黏弹性理论和多孔介质理论得到了以位移表示的分数阶黏弹性饱和土的扭转振动控制方程,建立了分数阶黏弹性饱和土-部分外露管桩扭转动力相互作用模型。考虑分数阶导数和贝塞尔函数的性质以及土体边界条件,得到了等效Winkler扭转弹簧-阻尼器模型的等效刚度和阻尼系数。考虑桩周和桩芯饱和土对管桩的作用,运用传递矩阵法求解了部分外露管桩的扭转振动,得到了管桩桩顶的扭转刚度因子和等效阻尼系数。以数值算例的形式讨论了管桩和土体力学性质参数和几何参数对管桩扭转振动的影响。结果表明：管桩的几何参数对分数阶黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动的影响较力学性质参数的影响要大;考虑土塞效应研究分数阶黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动时不能忽略土体黏滞性的影响,但桩芯与桩周饱和土性质的差异可以忽略;管桩的管壁厚度对扭转振动的影响较为敏感。     

纵向振动荷载下土塞-管桩耦合计算模型研究

针对土塞模型对管桩在纵向振动荷载作用分析,进行室内模拟试验,建立关于平面应变体和Voigt体土塞的土-管桩-土塞模型.通过改变土塞高度研究其对桩顶动力的影响,并利用模型试验求出实际解,来验证理论解的正确性.     

土塞效应对管桩纵向动力特性的影响研究

基于附加质量法,研究考虑土塞效应时成层地基中管桩的纵向振动问题。首先,根据桩侧土、桩端土的成层性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段,并采用虚土桩法和附加质量法建立了桩土系统的纵向振动控制方程。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推法,推导得到了考虑土塞效应时管桩纵向振动的桩顶速度频域响应解析解和半正弦脉冲激振力作用下相应的桩顶速度时域响应半解析解。最后,分析了附加质量法中Voigt模型参数的敏感性区间,讨论了土塞效应对管桩纵向动力特性的影响规律,并通过模型试验验证了所提理论解的合理性。结果表明：①当附加质量法中的Voigt模型参数逐渐增大时,土塞与管桩之间的相互影响将逐渐增强;②在桩顶速度时域响应曲线上,土塞顶部界面位置处会出现类似扩颈桩段的反向反射信号;③由于土塞的存在,填充土塞桩段的综合波速会小于管桩材料的一维弹性纵波波速,且土塞高度越高,填充土塞桩段的综合波速越小。     

土塞效应对管桩低应变测试视波速的影响研究

首先,基于附加质量模型建立了考虑环向波动效应的管桩纵向振动频域解析解,然后利用傅里叶逆变换得到半正弦脉冲激振力作用下时域响应半解析解,最后,基于建立的理论模型,研究了土塞效应对管桩视波速的影响,为管桩的低应变无损检测提供更加精确的管桩测试波速计算理论。本文解的理论反演曲线分别与现有理论解的反演曲线、模型试验和现场试验测试曲线进行了比较,验证了本文解的合理性和计算精度。分析表明:土塞效应对管桩视波速的衰减作用随着管桩壁厚和纵波波速的减小而增强;土塞的存在会导致桩端反射信号幅值到达时间随着桩顶接收角度的变化而变化;土塞效应会增大桩端反射信号的宽度。     

开口管桩土塞效应研究进展及展望

针对开口钢管桩在成桩过程中形成土塞的闭塞效应,回顾总结了影响土塞性状的因素、土塞的力学分析及评价和土塞机理及分析方法。目前,国内外对于土塞的研究多是针对土塞闭塞效应,从宏观的角度进行定性或半定量的研究,很少对开口管桩沉桩过程中土塞的形成和发展机理进行细观研究,尤其是对土塞机理的定量分析更是处于初级阶段。最后,基于先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术的应用,提出了土塞效应细观颗粒流(PFC)模拟方法,为开口管桩土塞效应研究提供了一种新思路。     

预应力混凝土管桩设计及施工研究

首先对预应力混凝土管桩的承载特性进行了简要的概述,然后对预应力混凝土管桩设计理论及施工技术进行了详细的论述,力图使工程人员对预应力混凝土管桩有一个全面的认识,以进一步推广预应力混凝土管桩的使用。     

基于土塞效应的开口管桩挤土效应模拟计算

由于土塞效应的存在,开口预制桩的挤土效应不同于闭口桩,对其进行模拟计算具有现实的工程意义。将桩体的贯入过程模拟为一系列球孔的扩张,其中球孔的数量依据体积相等原则计算得出。模拟计算方法采用源汇法和源源法解答得出半无限体中一系列球孔扩张产生的应力场和位移场。同时,计算模型纳入了沉桩过程中桩侧摩阻力和土塞效应对解答的影响,并通过现场试验对模型计算的精确度进行评价。     

基于土塞效应的开口管桩挤土效应模拟计算

由于土塞效应的存在,开口预制桩的挤土效应不同于闭口桩,对其进行模拟计算具有现实的工程意义。将桩体的贯入过程模拟为一系列球孔的扩张,其中球孔的数量依据体积相等原则计算得出。模拟计算方法采用源汇法和源源法解答得出半无限体中一系列球孔扩张产生的应力场和位移场。同时,计算模型纳入了沉桩过程中桩侧摩阻力和土塞效应对解答的影响,并通过现场试验对模型计算的精确度进行评价。     

混凝土开口管桩竖向承载力的经验参数法设计模型

混凝土开口管桩的竖向承载性状因为土塞涌入而与闭口管桩存在区别,在利用预制桩单位极限侧阻和端阻建议值预测单桩竖向承载力时,应根据混凝土开口管桩的特点加以修正。沉桩后的土塞率指标综合反映了土质、桩尺寸和沉桩方式等因素的影响。利用该指标并结合实测数据分析,可以围绕土塞效应使用半解析半经验方法计算桩端承载力,可以描述开口管桩与一般预制桩的挤土效应差异并进行桩侧承载力修正,还可以在一定程度上体现静压桩与打入桩的承载力差异。分析显示,桩基规范和勘察报告一般倾向于提出偏保守的单位极限侧阻和端阻建议值,因此按经验参数法设计模型计算的单桩极限承载力有可能小于实测值。设计模型的优化依赖于更多开口和闭口管桩试验的对比研究。     

基于SMP强度准则的预应力混凝土管桩的挤土效应分析

预应力混凝土管桩在沉桩过程中,将发生挤土效应和土塞效应,二者是有机统一的。基于SMP强度准则,考虑土塞效应,分析了预应力混凝土管桩的挤土效应及土塞效应,并推导了预应力混凝土管桩的应力场及位移场的计算公式。通过实例表明,基于考虑中间主应力的SMP强度准则推导得到的预应力混凝土管桩的应力状态及位移场的计算公式,在实际工程中具有一定的现实指导意义。     

扭转波应用于低应变动力测桩的理论研究

给出层状土中多缺陷桩在桩顶冲击扭矩作用下桩顶扭转响应的解。考虑了桩土相互作用。应用Laplace变换和传递矩阵 ,解桩的满足初始条件和边界条件的一组偏微分方程 ,导出桩土系统的传递函数 ,得到桩顶某点扭转振动速度的频率响应函数和频率域表达式。该点扭转振动速度时程由快速Fourier逆变换计算。用这种解研究桩的扭转波特征 ,其结论对应用扭转波进行低应变动力测桩有指导意义     

水平动荷载作用下海洋大直径管桩动力响应解析解

考虑桩–土–流体耦合振动,研究了谐和激振水平动荷载作用下的海洋大直径管桩振动响应问题.将桩周和桩芯海水考虑为无黏性不可压缩流体建立其控制方程求得海水速度势解析表达式,继而得到作用于桩身动水压力表达式.将土体看作黏弹性介质建立桩周土和桩芯土控制方程,对土体方程直接解耦求解,得到桩周土和桩芯土位移和抗力表达式.利用桩–土体...     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

现浇薄壁管桩在低应变瞬态集中荷载作用下的动力响应解析解

管桩低应变检测时,平截面假定并不满足,应力波的传播不能简单地用一维波动方程描述。对于薄壁的大直径管桩,桩顶各点的动力响应沿径向变化不大,因此,可以假定各物理量沿径向无变化而建立只含有变量z,θ,t的波动方程。采用分离变量法和常数变易法求得了该波动方程的解析解,并对一个算例进行了计算分析,探讨了桩顶的动力响应和平截面假定的影响深度问题,并把计算结果与一维波动理论以及三维有限元的结果进行了对比分析。     

预应力混凝土开口管桩的极限承载力分析

预应力混凝土开口管桩在沉桩过程中存在土塞作用,因此其受力机理比闭口管桩更加复杂。根据现行规范中的经验公式以及修正公式计算单桩极限承载力时,开口管桩的计算值常常低于或高于载荷试验的结果。根据西安一高层建筑预应力开口管桩的设计和桩基检测结果,对单桩极限承载力计算公式的取值进行分析,阐述了"土塞效应"对单桩竖向极限承载力的影响,对计算公式中的侧阻力及端阻力进行修正,所得到的承载力计算值与试桩结果较为吻合。通过研究,建立了基于土塞效应下根据土的物理指标与承载力参数计算管桩承载力的修正公式。     

广义Gibson地基上刚性圆板的扭转特性(英文)

考虑地基为饱和的且下卧基岩,研究了广义Gibson地基上刚性圆板在简谐扭转荷载作用下的动力响应问题。从饱和地基Biot理论出发,建立了剪切模量随深度线性变化的饱和地基动力微分方程,结合扭转振动的特点,通过Hankel变换求解了此微分方程,给出了Hankel变换域内的剪应力和切向位移。然后根据饱和地基与基础接触面处为混合边界条件、饱和地基与基岩接触面处应力和位移连续等边界条件,建立了描述扭转振动的对偶积分方程,借助数学方法求解此对偶积分方程,并给出了基础的动力柔度系数和角位移幅值的表达式。最后通过数值算例研究了地基的非均质性和渗透性对基础扭转特性的影响。     

大直径随钻跟管桩竖向抗压承载性能试验研究

随钻跟管桩是一种桩侧后注浆的非挤土PHC管桩桩型,是近年研发出的新型大直径桩基础。为了研究这种新桩型的竖向抗压承载性能,对现场5根直径1m的随钻跟管桩进行静载和高应变承载力试验。研究结果表明：以静载试验结果为校核标准,高应变承载力检测误差可控制在±10%以内;嵌岩0.5m的随钻跟管桩极限承载力可达到20000kN,比同等直径泥浆护壁灌注桩的承载力经验计算值大13%～23%;桩侧后注浆工艺和桩端嵌岩深度能有效提高随钻跟管桩的侧阻力发挥,实测值比灌注桩的规范计算值大28%以上;虽然现场4根随钻跟管桩均嵌入中风化花岗岩0.5m,但端阻比小于30%,呈现摩擦型桩的承载性状。试验成果有助于进一步揭示随钻跟管桩的竖向抗压承载机理,可为其工程设计与工艺优化提供依据。