上部结构-桩-土共同作用下湿陷性黄土地基特性的分析与研究

对上部结构 -桩 -土共同作用下湿陷性黄土地基的各种计算模型的适用条件、场地的地基特性进行了分析 ,找出了适合共同作用下地基模型 ,探讨了湿陷性黄土地基土模量与深度变化的关系 ,针对当前桩基承载力计算方法存在的问题 ,提出了湿陷性黄土地基在共同作用下桩基承载力实用计算公式。     

自重湿陷性黄土地基中双向螺旋挤土桩复合地基设计参数的取值

在深厚湿陷性黄土中利用双向螺旋挤土桩成桩过程中的挤土效应,通过调整桩间距,不仅可以消除桩间土的湿陷性,还可以提高复合地基承载力。结合深厚湿陷性黄土上双向螺旋挤土复合地基的原位足尺试验,初步确定该施工工艺在湿陷性黄土地区复合地基应用中的相关参数。     

地基处理中的灰土桩法应用

灰土桩法是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得以挤密，随后将桩孔用灰土分层夯实，来得到加固地基的目的。其特点是对土的侧向深层挤密加固。它属于人工复合地基，其上部荷载由桩体和桩间挤密土共同承担。灰土桩法具有原位处理、施工简便、使用灵活、以土治土、节约资金、缩短工期等特点，用于处理厚度较大的湿陷性黄土或填土时，     

上部结构—箱形基础—桩—地基土共同作用探讨

本文推导上部结构—箱形基础—桩—地基土共同作用的基本方程。把笔者曾经提出的桩土共同作用位移影响系数的简化公式用于分析。同时,导出刚性基础—桩—地基土共同作用的弹塑性分析的计算公式,得出一些桩土共同作用性状。最后对上海某高层建筑的桩箱基础进行实例计算,验证本文提出的方法,探讨如何提高地基受荷比和合理安排桩的布局,对降低桩基础造价具有一定意义。     

层状场域内桩-土-上部结构的整体动力有限元模拟

利用整体动力有限元方法 ,在考虑了模型的边界效应和桩土界面的滑移、接触非线性行为的基础上 ,较全面地研究了层状土域中桩基上下部结构的惯性相互作用和运动相互作用两种基本效应。通过实例计算表明 :土的分层和桩土非线性共同作用可以明显降低体系的动力加速度峰值和层间位移反应 ,而且土与桩的脱离与闭合对桩土刚体相互作用的影响较大     

上部结构刚度改变对桩-土-杆系结构动力相互作用的影响

采用改进的Penzien模型 ,利用研制开发的桩 -土 -杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA ,对带支撑和不带支撑的钢框架均按刚性基础和考虑桩土参与作用两种情况进行地震反应分析 ,研究上部结构刚度改变对桩 -土 -结构动力相互作用的影响。结果表明 ,在Ⅲ、Ⅳ类场地土条件下 ,无论上部结构是否加设支撑 ,桩土参与共同工作对上部结构地震反应均有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基的刚度越大 ,桩 -土 -上部结构之间的共同工作效果越明显。从而说明 ,软土地基上结构刚度越大 ,结构不一定越安全。     

桩径对桩-土-结构共同作用时的抗震性能的影响

根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩-土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构相互作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入进行动力有限元计算。基于此计算模型,在其他条件不变的情况下选择各种桩基直径进行计算,根据计算结果分析讨论了在该模型条件下桩径选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出了优化方案,进行总结并得出结论。     

对“上部结构-筏-桩-地基共同作用分析的新方法”一文的讨论

<正> 上部结构-筏-桩-地基共同作用分析是工程界极为关注的课题,文献[1]将筏基作为一个整体板,设计一种位移模型,然后根据上部结构柱结点、桩土结点施加在筏基上的作用力,应用势能原理建立共同作用分析的基本方程,求解得到待定位移参数,从而求得上部结构柱结点和桩土结点反力、筏基的内力和应力。该法较一般有限元分析方法自由度减少,节约计     

柱锤冲扩桩处理湿陷性黄土地基效果研究

在湿陷性黄土地区修建要求较高客运专线必须要消除湿陷性和改善土体各项力学指标。以新建兰州西客站作为试验工点,采用水泥土柱锤冲扩桩处理地基。结果表明:水泥土柱锤冲扩桩复合地基能够满足地基承载力的要求,消除黄土湿陷性,降低桩间土的压缩系数达到50%以上,并提高桩间土的干密度达到22.5%以上。     

素土挤密桩施工常见问题及处理措施

素土挤密桩是桩体用开挖的粉土或粉质黏土材料在桩孔内夯实加密后形成的桩。未处理的湿陷性黄土地基土孔隙率大、压缩性高、承载力低、湿陷性高,打入素土挤密桩后桩体周围土的密度增加、孔隙率减少、压缩性降低、承载力提高、抗剪强度增大、湿陷性降低或消失。从素土挤密桩处理湿陷性黄土地基的工程实践可知,素土挤密桩可以有效消除湿陷性黄土地基土的湿陷性。地基的施工质量决定了整体的施工质量,因而素土挤密桩施工质量控制在湿陷性黄土地基施工中尤为重要。     

自重湿陷性黄土地区合理桩长初探

考虑桩周土体及桩–土接触的非线性,建立了空间轴对称有限元模型;结合此模型提出了计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法——叠加法,得出了当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论。运用此方法分析了自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出了中性点深度及应增加桩长的范围。     

湿陷性黄土地区夯扩桩的工作机理及工程实践

基于圆孔扩张理论建立了饱和黄土地区夯扩桩施工分析模型,并求解了弹塑性解析解。该模型能够真实反映饱和黄土地区夯扩桩工作机理,为夯扩桩的分析与设计提供了理论基础。结合实际工程进行了现场试验,测试了桩土摩阻力和桩端阻力分布变化规律,对夯扩桩、灌注桩和素土桩进行了比较分析。将理论计算结果和试验进行了对比,吻合比较好。通过分析及工程实践发现夯扩桩在湿陷性黄土地区有很好的应用前景,一些有益的结论可为这些地区类似工程作为参考。     

长期竖向循环荷载作用下黄土中单桩沉降特性模型试验研究

长期竖向循环荷载作用下单桩的沉降特性与静载情况下明显不同,通过黄土及饱和黄土中单桩的竖向循环荷载试验,分析了循环荷载作用下单桩的累积位移发展模式,研究了桩顶位移s及循环位移幅值c?随循环次数N的变化规律。试验发现:黄土饱和后单桩的承载力明显下降;饱和前后单桩循环荷载试验的s–N曲线都可采用幂函数进行描述;相同荷载大小时,饱和前单桩的循环荷载位移小于静载位移,循环位移比(循环荷载位移与静载位移的比值)介于0.6与0.8之间,而饱和后单桩的循环荷载位移明显大于静载位移,且循环位移比随循环荷载比线性增长;饱和前单桩的循环位移幅值明显大于饱和后的位移幅值,主要受循环荷载幅值及桩周土性质的影响。     

桩土界面荷载传递双曲线模型的改进及其应用

 首先,在总结前人土–结构相互作用试验研究成果的基础上,改进反应桩土界面荷载传递性状的双曲线模型,改进后的模型能够描述随着地基土固结、桩侧土初始剪切刚度随时间增长以及桩土界面的分阶段加/卸载循环剪切特性。然后,利用改进模型对文献中的算例进行分析,计算结果与文献结果比较接近,验证了改进模型的合理性。最后,利用该模型分析大面积荷载下,在桩顶作用大小不同的竖向荷载以及桩侧土达到不同固结度时再打桩情况下,桩身摩阻力、中性点位置及桩承载力的发展变化规律。研究结果表明,桩身中性点位置、桩身负摩阻力随地基土的固结逐渐变化;在地基土固结过程中,桩承载力逐渐减小。该研究成果可为桩基工程设计提供有益的参考。     

湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理及试验研究

基于圆孔扩张理论建立了黄土地区静压桩沉桩计算模型,并求解了弹塑性解析解。该模型能够真实反映湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理,为静压桩的分析与设计提供了理论基础。结合实际工程进行了现场试验,测试了桩土摩阻力,桩及桩周土位移在静压时的分布变化规律。将理论计算结果和试验进行了对比,吻合比较好。通过分析及工程实践发现静压桩在湿陷性黄土地区有很好的应用前景,一些有益的结论可为这些地区类似工程作为参考。     

竖向受荷PCC桩宏细观工作性状研究

 采用可视化模型试验及离散元数值仿真方法,对竖向受荷现浇混凝土大直径薄壁管桩(简称PCC桩)桩土传力特性、位移场发展规律及破坏性状进行深入研究。研究结果表明：PCC桩荷载–沉降曲线呈缓变型,桩外侧摩阻力高于内侧摩阻力,内侧摩阻力发展滞后于外侧摩阻力,桩外侧摩阻力在桩身上段发挥较充分,内侧摩阻力在桩身下段发挥较充分,桩内侧摩阻力及端阻力控制PCC桩后期承载力;桩外侧土体以斜向下的剪切变形为主,其影响范围约为2D;内侧以竖向压缩变形为主,加载初期与桩同步变形,加载后期桩内侧下部土体与桩之间相对位移明显大于桩内侧上部土体;桩端土体可分为圆锥形竖向压缩区及侧向变形区,其在深度方向的影响范围达到4D,桩端土变形模式在平面上呈扇形;接触力链的分布与侧阻力沿桩长分布特征基本保持一致,而桩端土孔隙率的变化则从细观角度反映侧阻先于端阻发挥。研究成果对于进一步明确PCC桩与土相互作用的内在机制具有意义。     

考虑桩土滑移的弹性理论法计算桩周土体位移

以单桩的弹性理论法为基础,建立了考虑桩土界面产生相对滑移时的计算模型,根据桩周土体所受的应力,采用Mindlin解求解桩周土体的位移,最后得出了桩周土体的位移分布情况。     

液化地基中群桩基础地震响应分析

可液化地基中桩基础地震响应分析一直是岩土工程抗震研究的热点和难点。针对这一问题,采用砂土液化大变形统一本构模型来描述可液化地基土体的应力应变关系,建立了一个3×5的群桩三维计算模型,采用三维弹塑性有限元动力时程分析,将地基、群桩基础和上部结构作为一个系统研究群桩基础的地震动响应规律,重点关注桩与土的运动相互作用以及水平方向的弯矩在地震荷载作用下的分配情况。结果表明可液化地基中桩基础的弯矩受桩与土运动相互作用影响显著;不同桩的弯矩最大值不同,角桩最大,边桩次之,中心桩最小;弯矩最大值出现的位置不相同,角桩和边桩弯矩最大值出现在上部非液化层与液化层界面处,中心桩弯矩最大值出现在桩头处。     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

Study of the unified strength theory for seismic response of frame building on loess considering soil-structure interaction

To investigate the effect of soil-structure interaction (SSI) on the seismic response of frame buildings on collapsible loess, the secondary development of Abaqus was used to realize the embedding of the unified strength theory constitutive model. Meanwhile, a new nonlinear elastic model generated by the unified strength theory (b, the failure criterion parameter in the unified strength theory, equals 0.5) was developed. Seven- and nine-story frame buildings were selected as engineering examples in this study. The outcomes indicate that the nonlinear behavior of the loess–pile has a significant effect on the dynamic interaction of both group pile foundations and the superstructure under strong earthquakes. This results in an amplification of the displacement response and a reduction in inter-story shear force. As the foundation soil becomes softer, the K-type distribution of both peak accelerations and inter-story displacements along height becomes more obvious in general.