桩土联合工作性状的研究——三维等厚度接触单元模型

根据桩侧土的剪切非线性性质,推导了桩 土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵,并以工程实际的层状地基为例,研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响.结果表明,所提出的接触单元能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况.     

Simulation analysis for O-cell test of pile and the interaction of upper pile and lower pile

In this paper,the soil-pile system of O-cell test of pile is simplified as an axi-symmetric problem.By using aggregation of quadrilateral isoparametric elements to simulate pile and soil,setting Goodman’s elements between pile and soils,a method of numerical simulation analysis on O-cell test of pile is presented with the consideration of nonlinear mechanical behavior of soils and pile-soil interface.The method is applied to the analysis of a case of O-cell test of pile.The load-displacement curves and axial force curves of upper pile and lower pile obtained from the O-cell test of pile are fitted,and parameters of the mechanical model of soils and interface are determined.Analysis results validate that the numerical simulation analysis method put forward in this paper is applicable.Furthermore,the interaction and influence of upper pile and lower pile in the O-cell test are also studied with the method.The result shows that if load box is located in a soil layer with fine mechanical behavior,the interaction of upper pile and lower pile in O-cell test can be ignored generally.     

带承台单桩竖向承载变形特性数值分析

基于无厚度的接触面单元模拟桩-土之间的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特征。桩取为弹性,对带承台单桩进行了三维弹塑性有限元分析,得到了桩顶沉降、桩身轴力、桩周侧摩阻力、桩土荷载分担比等变化情况,基本反映了桩-土的实际工作性状。     

基于FLAC3D地震作用下桩基位移的分析

文章利用FLAC3D有限差分软件对桩一土体系进行了非线性动力反应分析;该方法通过耦合弹簧实现桩与土之间的相瓦作用;结合FLAC3D算例计算,分析了桩基础在地震作用下的位移与弯矩变化规律.     

竖向荷载作用下单桩工作性能模拟分析

为了分析单桩的工作性能，采用非线性水平有限层单元模拟桩周围土体，假定其竖向变形沿径向按指数函数变化，考虑沿径向的剪切作用及在竖向的压缩作用建立其刚度矩阵，以非线性的接触面单元模拟桩土界面的力学性能，以修正桩底土刚度的办法模拟极端阻力的非线性性能，这样建立的模拟分析方法能够较真实地反映单桩－土体系的工作性能，按此模拟分析方法模拟某工程大直径桩原型试验获得令人满意的结果。     

三剪统一强度准则在碎石桩复合地基承载特性分析中的应用

对桩身和桩周土分别采用实心圆柱体模型和柱形孔扩张模型,根据桩土间的应力传递及变形协调条件,利用三剪统一强度准则对碎石桩复合地基的承载特性作了分析。导出了碎石桩复合地基桩土应力比、碎石桩及复合地基极限承载力计算式。实例计算表明:碎石桩复合地基的桩土应力比随置换率的增大和桩周土变形模量的增大而减小,单桩极限承载力和复合地基极限承载力还随三剪统一强度准则中主应力效应参数增大而增大;计算结果与实测资料比较吻合表明本文所提方法有一定的合理性。     

Buckling analysis of super-long rock-socketed filling piles in soft soil area by element free Galerkin method

In order to discuss the buckling stability of super-long rock-socketed filling piles widely used in bridge engineering in soft soil area such as Dongting Lake, the second stability type was adopted instead of traditional first type, and a newly invented numerical analysis method, i.e. the element-free Galerkin method (EFGM), was introduced to consider the non-concordant deformation and nonlinearity of the pile-soil interface. Then, based on the nonlinear elastic-ideal plastic pile-soil interface model, a nonlinear iterative algorithm was given to analyze the pile-soil interaction, and a program for buckling analysis of piles by the EFGM (PBAP-EFGM) and arc length method was worked out as well. The application results in an engineering example show that, the shape of pile top load-settlement curve obtained by the program agrees well with the measured one, of which the difference may be caused mainly by those uncertain factors such as possible initial defects of pile shaft and the eccentric loading during the test process. However, the calculated critical load is very close with the measured ultimate load of the test pile, and the corresponding relative error is only 5.6%, far better than the calculated values by linear and nonlinear incremental buckling analysis (with a greater relative error of 37.0% and 15.4% respectively), which also verifies the rationality and feasibility of the present method.     

温度影响下能量桩-土接触面剪切特性试验研究

能量桩工作过程中,桩体受温度变化影响会产生热变形,进而引起桩周土体的循环剪切作用,弱化地基承载力,给桩基的正常使用带来风险。由于传统直剪仪无法模拟能量桩工作过程中的温度变化,因此对桩-土接触面力学特性受温度影响的变化规律研究较少。对传统直剪仪进行改造,使其可以改变剪切试样温度;所用土体从重庆某施工现场取样,开展不同温度变化下桩-土接触面的室内土工直剪试验,分析单次温度变化和循环温度变化对桩-土接触面力学性能的影响,并对温度影响下桩-土接触面力学特性与土体力学特性的差异进行比较。结果表明,能量桩-土接触面的抗剪强度受温度影响较大;随着温度的升高,能量桩-土界面摩擦角和黏聚力先减小后增大;低法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响较大,而高法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响不显著;土体的抗剪强度、黏聚力和摩擦角随温度变化规律与桩-土界面类似。     

单桩水平动力阻抗计算模型研究

运用土动力学和结构动力学原理,同时考虑地基土的成层非均质性、桩土界面的相对脱离效应和桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算方法,同时提出了一种改进的非线性动力W inkler计算模型,确定了模型中各物理元件的参数,通过对比分析验证了计算模型的合理性,从而为桩-土-上部结构耦合系统的非线性分析奠定了基础.     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能,通过一系列模型桩试验,分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响,以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响,此外,运用三维有限元的方法,考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能,以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂,对模型桩进行了模拟计算分析,试验及模拟分析均表明,竖向荷载对水平承载桩的影响较小,而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的。     

柔性桩复合地基的沉降分析

为了分析柔性基础下柔性桩复合地基的沉降问题，提出了改进的单元体位移模型.通过假定的单元体竖向位移模式和纯摩擦桩桩侧摩阻力分布模式，利用桩土间无相对滑移、桩土界面处桩土压缩量相等和单元体边界处竖向切应力为零等边界条件，推导出复合地基纯摩擦桩桩侧摩阻力分布的具体表达式，以及加固区桩土压缩量的计算公式.随着荷载的增大，当桩体不再是纯摩擦桩时，计算方法同样适用于有桩端力或桩侧摩阻力达到极限值的情况.实例计算表明，理论公式计算结果与实测值比较接近.     

长螺旋压灌混凝土桩-土相互作用的数值模拟

采用合适的土体屈服准则，通过ANSYS中的接触单元模拟桩-土界面，建立了符合实际的有限元模型，借此对一实际工程中长螺旋桩的QS曲线进行了数值模拟分析，理论值与实测值吻合较好，表明所采用有限元模型的合理性。最后．通过该模型研究了影响单桩沉降量的2个重要因素：长径比和桩土模量比，并对单桩的桩土相互作用机理进行了探讨.     

CFG桩复合地基的特性研究

阐述了CFG桩复合地基的变形模式和桩的侧阻分布特征,推导了下卧层为文克勒地基及桩—土的相互作用下CFG桩复合地基的沉降和桩土应力比的计算公式,并讨论了桩土应力比随桩长、桩间距和桩间土模量等因素变化的规律,计算结果表明,在竖向荷载作用下,桩土应力比随桩长的增大而增大,随桩间土的土体模量和桩间距的增大而减小.最后结合实例验证了本文所推导公式的合理性.     

多年冻土地区工程桩桩侧冻结力数值分析

依据侧向冻结力试验无厚度的非线性接触面单元模拟桩土界面,采用双曲线非线性模型冻土本构关系编制三维非线性有限元程序.数值分析得P-s曲线与现场静载试验P-s曲线吻合程度良好,结果表明:桩周冻土温度、桩径、桩长强烈影响着桩侧冻结力的分布状态,得到桩侧冻结力的分布影响规律;增大桩径是提高工程桩承载力、减小沉降量的有效措施;增大设计桩长对提高工程桩承载力贡献较小.     

桩底压浆桩在轴向荷载作用下的有限元分析

简述了桩底压浆桩的成桩工艺，讨论了其提高承载力的机理，建立了桩－土体系分析模型，利用所提出的分析模型对桩底压浆桩成桩及压桩的全过程进行了模拟分析。在分析中引用了非线性接触面单元、考虑了土体的非线性。结果表明桩底压浆桩的荷载－沉降曲线为“缓变型”，与普通灌注桩荷载－沉降曲线显著不同；桩底压浆桩的承载力较之普通灌注桩有显著提高；土体性质、压浆压力和压浆腔高度对桩底压浆桩提高承载力的效果有显著影响。     

垫层对复合地基桩土应力比的影响

从整理分析工程实测桩土应力比试验资料入手，阐述了桩土应力比与外部荷载及其桩土应力比与沉降之间的相互关系．研究了不同模量的垫层对桩土应力比及桩、土应力水平发挥的影响规律，对复合地基的优化设计具有一定的参考意义．     

高应变测试法中弹限取值的研究及工程应用

为了掌握高应变动力测试单桩极限承载力中波形拟合法的应用,对波形拟合法中桩土模型参数弹限的取值进行研究.通过某地区现场动、静力试验,获得了桩侧土摩阻力和桩土相对位移数据,并对数据进行回归分析.结果表明,用双曲线拟合桩土间摩阻力与桩土间的相对位移关系是合适的,在此基础上,提出分层取弹限的方法,用此方法获得的弹限值应用在实际...     

开挖卸荷桩土界面荷载传递模型的修正与验证

为了准确预测深开挖条件下桩基的承载变形性状,在桩土界面荷载传递计算模型中考虑了卸荷效应．基于快速拉格朗日法(FLAC3D),将线弹性-完全塑性的桩土界面荷载传递模型修正为双曲线计算模型,修正后的模型可以考虑开挖卸荷后桩周土体法向应力减小对桩土界面剪切刚度的影响,也可以考虑开挖深度、面积和桩长对桩端阻力的影响．利用修正模型对开挖条件下砂土地基中的单桩进行了足尺数值试验,分析计算了开挖后桩基的承载性能,并将修正后模型的计算值与软件内嵌的线弹性-完全塑性模型的计算值及试验值进行对比分析．结果表明:修正后计算模型和传统计算模型都能够较准确地预测开挖条件下桩基总极限承载力,但是,修正计算模型考虑了支护结构外围土体对桩端承载力的贡献,能更准确地预测桩身下部侧摩阻力与桩端阻力．因此,修正计算模型更适合开挖条件下的桩基承载力计算．     

泥质岩地区大直径深嵌岩桩的承载特性

基于自平衡桩基测试技术,根据坝陵河大桥现场的2根桩基（SZ1、SZ2）和北盘江大桥的1根桩基（SZ3）的静载荷试验报告,对泥质岩地区大直径深嵌岩桩（嵌岩比hr/d〉3.0）在万吨级荷载作用下的承载特性进行了研究,包括桩顶荷载和位移的关系、桩侧阻力、桩端阻力等。结果表明：在泥岩地区大直径深嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要以缓变型为主;桩端岩石风化程度对端阻力影响较大,微风化的泥质砂岩和白云岩极限承载力要比弱风化的泥质灰岩高;桩侧阻力的发挥与桩土界面相对位移关系比较密切,泥质白云岩桩侧阻力发挥所需桩土位移相对位移较小;最后把桩极限侧阻力与勘探报告预估值进行了分析。     

土工格栅复合夯实水泥土桩-土界面接触特性分析

针对桩-土接触面的摩擦特性,在夯实水泥土桩-土界面中设置土工格栅,以增强夯实水泥土桩-土的相互作用。采用三维数值软件模拟直接剪切试验和静载试验,对土工格栅复合夯实水泥土桩-土界面接触特性进行分析,研究土工格栅复合夯实水泥土桩-土接触面的应力、变形和强度的变化规律。结果表明:土工格栅复合夯实水泥土桩-土接触界面的摩阻力峰值有所增加,达到峰值后,摩阻力曲线下降速率缓慢;静载试验中,在夯实水泥土桩表面复合土工格栅后,对应的基础沉降比普通夯实水泥土桩复合地基的沉降小,且夯实水泥桩的轴向压缩变形也小。