软岩复合地基与桩基础动力响应特征对比分析

为了分析软岩复合地基与桩基础在地震荷载作用下的动力响应特征,文章以成都龙湖世纪城工程为背景,分别按照复合地基方案和桩—筏基础方案建立有限差分模型,采用非线性动力反应分析方法,对地震荷载作用下复合地基与桩基础的受力变形特性进行了分析。分析结果表明,在地震荷载作用下,复合地基较桩基础能更好地阻碍地震加速度向上部结构传递,减少上部结构自重所产生的地震荷载。同时在复合地基中的大直径桩桩顶水平荷载也远小于桩基础中桩顶水平荷载,后者产生的最大水平荷载为644k Pa,约为前者的11.7倍。     

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。     

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。     

软土地基刚性桩复合地基动力离心模型试验

采用离心机-振动台系统对饱和软土地基中连续地震作用下上部结构-性桩复合地基体系的抗震问题开展试验研究。试验分析了结构和基础模型在水平输入地震作用下的加速度、位移以及桩身应变等响应规律。结果表明,基础板与桩顶之间设置砂垫层利于削弱传递到上部结构的水平地震力作用,发生较大地震时能有效减小上部结构的加速度响应;地震结束时基础瞬时沉降随地震强度增加而增大,但震后长期再固结沉降随地震强度变化不大;受周围土体地震软化行为影响,群桩荷载分担比例在震后有所降低;桩身峰值弯矩沿桩长分布形式明显不同于传统桩基础,且弯矩峰值较常规桩基减小不少。     

地震作用下结构刚度对桩基内力的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程的方法进行节点耦合,使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构及荷载参数,重点讨论了地震作用下3种不同的上部结构刚度对桩基内力的影响,求出了3种上部结构刚度下体系1~6阶的自振周期和桩基的最大位移及内力等,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。     

群桩基础特性研究与实例分析

根据现场实测的软岩地基上的嵌岩桩筏基础下桩顶反力和土反力的数据 ,对群桩基础的受力和变形特性进行系统分析 ,并利用剪切位移法分析软岩地基上的嵌岩桩与桩周土之间的相互作用和共同承担上部结构荷载的问题。最终得出结论 ,软岩地基上嵌岩桩基础与一般的摩擦桩相似 ,桩周土可以承担一部分上部结构荷载 ;另一方面 ,计算结果显示剪切位移法同样适用于嵌岩桩基础的分析。因此 ,建议在设计嵌岩桩基础时 ,应充分利用桩周土的承载力 ,使设计更加经济     

某烂尾楼建筑桩基性能评价

某主楼桩基础在施工中遇到极为复杂的地质情况,导致按原有桩基础设计无法施工,因此修改部分桩基设计,后续施工又出现严重的质量事故导致工程长期停工。现对主楼上部结构进行重新设计,在无法进行现场静荷载试验的情况下,根据修改后的上部结构荷载分布、平面布局和已施工完成的桩基资料等条件,通过桩—土共同作用分析重新复核荷载中心与反力中心的位置关系,计算建筑物平均沉降值及差异沉降值,以及假定桩底沉渣6 cm厚条件下计算建筑物变形等,对主楼基础承载性能进行评价。计算结果表明,修改上部结构后的荷载中心与反力中心基本重合,桩基础上述各项计算指标符合现行规范要求。     

土性对土–桩–核岛结构动力相互作用影响的试验研究EI北大核心CSCD

为了深入研究不同地基土层性质对于土–桩–核岛结构体系抗震性能的影响和相关桩基的震害机制,配制3种不同硬度的地基土模型分别进行振动台试验,并对试验宏观现象和试验数据进行分析对比。试验结果表明:地基土硬度对于地震荷载作用下“土–桩–上部结构”相互作用体系具有重要影响,随着地基土硬度的减小,土结分离现象更加明显,桩基的震害现象也更加严重;由于上部结构较大的惯性力作用,地基土硬度较小时,基桩不仅在桩头处出现破坏,在5~6倍桩径深度处桩身也出现了开裂和折断的破坏现象;为保证核电工程基础的地震安全性,建议加固或选择剪切波速大于300 m/s的土层作为地基。     

关于带负摩阻力的桩基础探讨

桩基础属于深基础,是由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。工程中桩基础主要用来支撑上部结构,承担上部结构的竖向荷载,并最终将荷载传递至地基中。桩的承载力由桩身与桩周土层的摩擦阻力、桩端阻力两部分构成。按照受力特征分析,桩侧摩阻力是桩顶荷载与桩端阻力的差值。竖向荷载首先由桩侧摩阻力抵抗,大于桩侧阻力的部分由桩端阻力抵消平衡。按照《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008(以下简称"《桩基规范》")基桩按承载性状分类为摩擦型桩和端承型桩。与正常条件下不同,在某些特殊条件下,桩基可能出现负摩阻力。文章从桩-土相对位移出发,分析了桩基负摩阻力产的机理,结合《桩基规范》探讨了负摩阻力计算和带负摩阻力桩基设计与检测标准,并提出了解决办法,最后总结了减少桩基负摩阻力的工程优化措施。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

群桩基础地基中的竖向附加应力性状研究

根据我国４幢高层建筑桩基础的共同作用分析成果，对群桩基础中桩的荷载传递特性，桩间土、下卧层土中的竖向附加应力分布特性作了研究。结果表明，群桩的荷载传递特性与单桩不同，群桩基础在下卧层地基中的竖向附加应力分布特性也明显地区别于等代深基础。按本文方法得到的群桩基础地基中的竖向附加应力，用分层总和法计算地基变形，无论是桩间土的变形特性还是桩基沉降量均与现有的实测成果比较一致     

竖向受荷混凝土桩-地基土模型试验研究

桩基础广泛应用于建设工程项目中,桩基础承载力和地基土体沉降是影响建设工程项目质量的重要因素。通过自主设计加载装置和量测系统,进行竖向荷载下室内单桩静荷载模型试验,分析桩顶沉降、桩身应变、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩周土压力,研究桩体荷载分担和地基土体沉降机理。试验发现,存在一个地基土沉降盆,范围内的土体沉降较大,易对地基承载力和稳定性产生影响;存在一个有效桩长,当桩基长度超过此值时,增大桩长无法增大桩基极限承载力。试验结论对桩基设计提供参考,旨在保证桩基和地基土的承载作用。     

冻土地区土与结构相互作用的地震反应

对多年冻土地区的桩 -土 -结构的地震反应在进行了线性时程分析。上部结构及桩基采用剪切型模型 ,桩侧土抗力地基系数采用m法确定 ,忽略了摇摆的影响。     

逆作法复合桩基承载性能的室内模型试验

通过对单桩、两桩以及四桩的逆作法复合桩基室内模型试验,研究在极限荷载作用下逆作法复合桩基的荷载与沉降关系及桩、土荷载分担特性。试验结果表明:逆作法复合桩基的荷载-沉降曲线具有两个拐点,分别对应封桩结束并加下一级荷载时刻和基础破坏时刻;逆作法复合桩基封桩前的沉降量介于浅基础与复合地基的沉降量之间,桩不直接参与分担上部荷载,只起到改善土体刚度的作用;合理选择封桩时机可以控制桩、土的荷载分担比;封桩后基础总体刚度大幅度提高,基桩不但参与基础受力而且控制基础沉降;在基桩达到极限承载力之前,基桩分担了大部分复合桩基阶段的荷载,基础的沉降也得到了明显的控制;在基桩达到极限承载力之后,上部荷载又大部分由地基土承担。     

结构-群桩基础地震响应离心振动台模型试验

为研究桥梁群桩基础的大质量承台和外露桩基对桩-土动力相互作用效应的影响,分别对低承台（与土接触）和高承台群桩基础进行了离心振动台模型试验。试验中地基土采用了黏质粉土,上部结构简化为质点和杆构件,基础形式包括单桩和群桩。为模拟地震剪切波作用下土层运动效应,采用叠环式层状剪切箱实现土体的层状自由剪切,箱内壁设置橡胶膜以消除边界反射效应。在加速度为5.0g的离心环境中,选取Chi-Chi地震波作为基底激励输入,在不同输入峰值加速度下,分析了结构-群桩基础的地震响应。试验结果表明：与低承台群桩基础相比,高承台形成的群桩外露会增加上部结构和承台的惯性效应,改变桩身峰值弯矩的分布,表现为承台与桩接触处的桩身峰值弯矩下降,但桩身最大峰值弯矩改变较小。     

黄土塬地区大直径长桩承载性状与优化设计研究

 黄土塬地区桩基问题研究匮乏,依托陇东首栋超高层建筑,在试验桩身上布置混凝土应变计、钢筋应力计,承台底板下和桩端布置土压力盒,对原地基土、单桩基础和单桩承台基础分别进行现场原位载荷试验;利用ANSYS有限元软件对全短桩基、全长桩基及长短桩组合桩基在竖向荷载作用下的筏板沉降变形、地基土应力场与沉降变化进行分析。结果发现：(1) 黄土塬场地地基土夹层交互分布、湿陷性不连续,存在由非湿陷性黄土变成湿陷性黄土的可能,桩周土层对桩基内力传递与分布影响显著,桩身出现多个中性点,湿陷性土层下限深度确定更加复杂;(2) 各级荷载作用下,桩基Q-S曲线呈缓变型发展,表现为典型的摩擦型桩,桩身内力发挥具有异步性;试验加载至8 000 kN时,桩顶最大沉降为8.15 mm,单桩和单桩承台端阻力分别仅占桩顶荷载的4.8%和2.1%;(3) 单桩承台基础中承台底部实测反力呈倒“盆”形分布、边缘应力较大,桩–土–承台体系的承载性能优于单桩基础;桩基础设计时,可结合经验以承载力和最大允许变形量进行控制,提高桩身线刚度抵抗自身压缩变形,减小桩基上部沉降;(4) 长短桩组合桩基础充分利用与发挥了长桩控制沉降的作用与地基土浅层承载的能力,减少了长桩数量,节省了桩基造价,值得进一步深入研究。     

桩顶设置弹性支座的端承桩复合桩基的设计及应用

为了实现端承桩与承台下地基土共同作用,在桩顶设置弹性支座,由弹性支座的变形实现桩基础的"刺入",使得承台下地基土能够承担上部荷载,形成复合桩基,达到充分利用承台下地基土的承载力、实现桩土共同作用的目的。本文介绍了基于此概念的复合桩基的设计思路,给出了弹性支座的设计方法,对该复合桩基承载力的安全度和变形验算等问题进行了分析和探讨,并结合工程实例,提出了桩顶设置弹性支座的端承桩复合桩基的设计建议,供工程设计人员参考。     

循环荷载作用下粉土地基中刚性桩桩土相互作用研究

针对近海风机单桩基础,采用室内模型试验,对粉土地基中刚性桩循环加载条件下的桩土相互作用规律进行研究,实时监测了加载过程中荷载、位移和土压力的变化。研究发现循环荷载作用下桩周土压力最大值和最小值没有明显的弱化;循环加载模式下,刚性桩变形转动中心在0.85埋深以下;基于静力加载条件下的水平非线性地基反力系数,提出了粉土地基中刚性桩循环荷载作用下土的水平抗力-位移曲线。在此基础上,提出循环荷载作用下预测超大直径单桩基础变形的简化计算方法。     

上部结构-地基基础协同作用分析及设计优化

在常规的高层结构设计中,一般将上部结构和基础部分分开设计,既分析上部结构时认为基地固定,忽略基础和地基土的变形对其内力的影响。而实际上地基基础-上部结构三者共同工作、协同变形,基础和地基变形会引起上部结构内力的重新分布,上部结构对基础的变形也具有一定的限制作用。因此,设计常用方法与实际情况存在一定的差异。本文以某高层建筑为例,运用MIDAS-GTS软件建立地基-基础-上部结构协同分析模型,计算了三者共同作用时,多种荷载组合情况下的基础沉降量、桩基内力及桩身强度,对比了是否考虑协同分析两种情况下的结构内力分布情况,最后依据桩基础内力分布及沉降特征、建筑与裙房的差异变形量等模拟结果,提出合理的桩长、布桩方式、差异沉降控制措施等优化方案为工程设计提供参考。     

探讨质量预控在桩基工程中的应用

随着我国经济的不断发展，高层建筑也逐渐增多，桩基的基础是高层建筑的主要基础类别，当建筑场地上部土层比较软弱时，要采用扩展基础，则地基的承载力或是变形不可以满足建筑工程先关规范的要求，这就要采用桩基础。桩基础是在地基中沉入单根或是多根桩，单桩或是多桩用承台组成的一个整体，把上部的荷载传入深层土或是岩层中。