强震动条件下的桩土相互作用动态土工离心试验研究

基于动态土工离心模型试验来研究强震动条件下液化土同桩基础的相互作用问题。设计了4个典型土工离心模型试验来研究桩土的加速度、位移等地震响应特性，再现了位于液化土地基上的实际桩基础在大地震下的破坏程度、状态和机制，并进一步对比分析试验结果，取得了较好的成果，为桩基础的抗震设计提供了可靠依据，具有重要意义。     

桩-土-桩相互作用分析

分析层状场地桩-土-桩相互作用,采用子结构方法推导单桩与群桩沉降计算公式。求解两桩相互作用系数。将计算结果与采用弹性理论计算结果进行比较。研究影响群桩作用的因素。     

土层液化条件下桩土相互作用p-y关系分析

依据加权余量法原理,建立了确定桩与液化土层相互作用振动台模型试验动力p–y曲线的方法。分析了具有不同初始相对密度的土层在液化过程中动力p–y曲线的弱化以及桩土相互作用阻尼的变化,对动力p–y曲线和拟静力弱化p–y曲线进行了比较。结果表明:依据静力p–y曲线、按折减系数法确定拟静力弱化p–y曲线时,折减系数的取值不仅取决于土层初始相对密度,还与土层的埋深有关。     

基桩完整性检测中桩土相互作用参数的试验研究

通过模型桩室内试验模拟真实的桩土相互作用边界条件,应用低应变反射波法对桩土相互作用阻尼系数进行系统的研究。结果表明,桩土相互作用阻尼系数随着桩周土应力增大而增大,而且还与土质和土体的含水状态有关。对于砂土、粉土、粉质粘土,在相同应力状态下,粉质粘土的阻尼作用最大,粉土次之,砂土最小;对于同一类土,饱和土体阻尼作用大于非饱和土体。最后通过对试验结果的拟合分析建立阻尼系数与桩周土应力的相关关系。     

用Penzien模型研究地震时桩土相互作用

利用Penzien模型对地震时的桩土作用公式进行了推导,并对Penzien模型中参数的选择进行了探讨以促进地震时相互作用问题的研究,可为以后利用Penzien模型研究桩土相互作用提供参考。     

桩与滞回阻尼土相互作用时桩基扭转振动时域响应分析

考虑桩土相互作用效应,对均质滞回材料阻尼土中弹性支承桩桩顶扭转振动时域响应进行解析理论研究。首先建立桩与滞回阻尼土在谐和振动条件下的定解问题,然后先对土层动力平衡方程进行求解并得到土体振动扭转角形式解,接着依据平衡条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程,并通过对桩动力平衡方程的求解,最终得到桩顶扭转角和速度频率响应解析解和半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。通过与其他相关理论解的对比验证该解的正确性和适应性,并对桩土相互作用时桩顶扭转振动时域特性进行分析,重点探讨桩周土滞回阻尼、长径比、模量等常规参数对桩顶时域响应的影响,得到若干结论。     

平面应变条件下的极限土压力

 针对朗肯土压力理论计算结果与实测结果往往出现偏差,且在很多工况下偏于保守的不足,基于平面应变条件下考虑中主应力影响的强度准则,提出新的土压力计算方法。平面应变方向上的主应力在极限平衡条件下为中主应力,在刚塑性假定的基础上通过静止土压力系数确定,结合强度准则得到大主应力与小主应力之间的关系,进而求得土压力系数。该方法的优点在于：一方面理论严密,结论简单,便于应用,通过简单的计算即可得到分析结果;另一方面分析结果不仅能充分发挥材料的强度潜能,产生一定的经济效益,并且对于实际工程分析结果仍然是偏于安全的。理论分析结果表明,朗肯土压力理论的计算误差随着土的摩擦角的增大而增大。通过与试验结果的比较表明,该土压力计算方法更接近实测数据,从而可更好地指导挡土结构的设计计算。     

考虑桩土相互作用的双排桩分析

本文在对双排桩现有计算模型进行分析的基础上,提出了一种新的考虑桩土相互作用的平面杆系有限元双排桩分析模型,将双排桩之间土视为薄压缩层,并以水平向弹簧模拟,可以考虑两排桩间土层分布变化、压缩性、桩间土加固等对双排桩相互作用的影响,避免对前后排桩土压力分布做出人为分配。利用这一模型研究了双排桩与土的相互作用问题,计算实例表明,在参数取值合理的情况下,可以取得满意的计算结果。     

砂土中桩侧土压力系数的试验研究

为了研究土压力系数在桩顶施加外荷载时的变化趋势,做了模型桩的室内实验。实验中测得了模型桩的侧向压力在静载过程中的变化情况,利用桩侧压力与桩周土的自重应力的比值,计算出桩周土体的土压力系数,并绘制出土压力系数K_0与桩顶荷载P的曲线关系。     

成层土中桩身内外部缺陷低应变动态响应研究

采用ABAQUS软件模拟基桩低应变完整性动测过程,分析桩周土对动测曲线的影响,重点研究成层土对桩身内外部缺陷反射波形的影响。结果表明,成层土中土层模量差异是导致动测曲线产生类似桩身缺陷反射波形的主要因素;考虑同一桩身完整性系数且缺陷深度相同的情况,对内外部缩径桩,当桩身外表面缩径处的土体模量和桩身模量较接近时,外部缩径处的反射波形将呈现类似扩径的反射波形;而对离析桩,桩身内外部缺陷位置变化对反射波形影响不大。     

时间域中基桩缺陷低应变动测的定量分析

针对瞬态激振条件下均质土中桩存在缺陷的定解问题进行分析 ,研制了正演计算软件。通过大量正演计算 ,对不同桩周土条件下缺陷程度与时域速度响应波形中入射波波幅与反射波波幅的比值进行了相关性分析 ,拟合出桩侧土为黏土、砂土、粉土的地质条件下桩径变化程度与波幅比之间的关系式。通过理论分析 ,对基桩存在多缺陷条件下 ,导出了缩颈与扩颈对下一个缺陷引起的反射波幅值的影响系数 ,进而提出了逐步能量恢复递推缺陷程度的理论与方法 ,在时间域中实现了基桩存在多缺陷时的低应变动测缺陷量化分析     

考虑桩-土相互作用效应的桩基结构地震响应数值分析

考虑桩-土相互作用效应，建立了桩基结构地震响应分析的有限元计算模型，并在时域上进行了整体有限元数值计算。为便于进行对比分析，简要阐述了桩-士-结构地震响应分析的子结构方法。进而针对工程实例，分别采用整体有限元数值计算方法和子结构分析方法，对桩-土-结构体系的地震响应进行了对比计算和分析。研究表明，两种方法所得计算结果是基本一致的，从而，为桩基结构的抗震分析与工程设计提供了参考依据。     

采用低应变动力检测法对夯实水泥土桩复合地基检测之探讨

主要探讨低应变动力检测法在夯实水泥土桩检测中的应用。文中针对该地区在低应变动力检测中遇到的问题,提出了解决的办法,并用工程实例说明问题的所在。指出了检测时应注意的方面。     

带帽刚性桩复合地基复合桩土应力比的简化计算

在文献[1]推导带帽刚性桩复合地基复合桩土应力比隐式计算公式的基础上,从分析带帽刚性桩复合地基沉降变形特征着手,不考虑复合桩体自身压缩变形量,对复合桩土应力比隐式公式进行简化,推导出带帽端承型桩和带帽摩擦型桩复合地基复合桩土应力比的显式公式,并得出带帽刚性桩复合地基按桩帽间土体模式的沉降计算公式,最后将计算结果与文献[1]进行对比,验证该简化方法的可行性和有效性。     

应变控制下舟山岱山海相软土动弹性模量及阻尼比试验研究

 为探究舟山岱山海域海底岩土地质层动力学特性,借助GDS动三轴系统对应变控制循环荷载作用下舟山原状海相软土动弹性模量和阻尼比变化规律进行研究。得到舟山岱山海相软土动应力、动应变、动孔压时程曲线以及应力–应变关系曲线,讨论各围压下动弹性模量和阻尼比随动应变幅值的变化趋势。结果表明：舟山岱山海相软土的应力–应变关系曲线为不完全封闭的滞回圈;循环加载过程中土样发生应变软化;同级加载下动弹性模量和阻尼比数据点围绕某恒值作小幅波动,故可采用代表该恒值的均值来表征该级加载下的动弹性模量和阻尼比,由此所得的各围压下动弹性模量–动应变幅值、阻尼比–动应变幅值关系曲线呈收敛趋势;由修正Hardin-Drnevich (H-D)模型建立的应变控制下舟山岱山海相软土动弹模及阻尼比归一化模型可揭示深海环境中海相土受围压影响的动力学机制。将共振柱试验结果与动三轴研究作比较,得到结论：两类试验成果可以互为补充,前者可揭示海相土的弹性特征,后者可反映海相土弹塑性阶段的动力学特性;舟山岱山海相软土在两类试验中均对围压敏感。     

应用低应变能量分析确定基桩缺陷程度

通过大量正演计算,对不同桩周土条件下缺陷程度与时域速度响应波形中入射波波幅与反射波波幅的比值进行相关性分析,拟合出桩侧土为黏土、砂土、粉土的地质条件下桩径变化程度与波幅比之间的关系式。通过理论分析,对基桩存在多缺陷条件下,导出缩颈与扩颈对下一个缺陷引起的反射波幅值的影响系数,进而提出逐步能量恢复递推缺陷程度的理论与方法,在时间域中实现基桩存在多缺陷时的低应变动测缺陷量化分析。模型桩试验分析结果表明,采用给出的缺陷量化分析方法可取得显著效果。     

群桩复合地基褥垫层效用的数值分析

根据复合地基的工作特点,分析了桩土协调过程与褥垫层的调节作用,采用有限单元法,分析了带台群桩复合地基褥垫层效用,计算出不同褥垫层厚度对桩土应力比的影响。     

饱和土剪切波速在基桩缺陷定量分析中的应用研究

在基桩缺陷定量分析中准确定量地描述桩土之间的相互作用是非常重要的。以黏滞阻尼器模拟桩土之间的相互作用,对6种饱和土进行了桩土相互作用模型试验和剪切波速试验。试验结果表明,可以对这些饱和土在土剪切波速与阻尼系数之间建立一致的相关关系。同样依据试验结果分析了试验阻尼系数和理论值的差别,得到了以剪切波速的函数表示的理论值修正系数。由桩身纵向振动响应解析解利用正交试验方法分析了阻尼系数、瞬态冲击力的脉冲宽度和幅值、桩弹性模量、桩密度、桩长以及桩截面积对速度波衰减过程的影响,确定了阻尼系数是影响速度波衰减的唯一显著因素,得到了速度波沿桩身的衰减规律。进而结合土剪切波速与阻尼系数之间的相关关系和桩身缺陷处的能量分配特性建立了利用土剪切波速和桩顶速度响应进行基桩缺陷定量分析的关系式。根据建立的关系式分析了利用剪切波速确定阻尼系数所带来的误差,结果证明由剪切波速最终得到的缺陷程度相对利用试验阻尼系数得到的结果误差一般在10%以内,所以利用剪切波速确定阻尼系数是可行的。     

高应变法模拟Q-s曲线误差分析

依据某静压桩工程试桩的单桩竖向抗压静载试验和高应变动力试验结果,结合其桩身材料特性、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状的分析,对高应变动测模拟Q-s曲线误差进行了分析和研究。高应变动测计算的Q-s曲线和静载试验实测结果相比,在荷载较小时高应变动测计算的沉降较大,在荷载较大时高应变动测的沉降较小。高应变试验模拟计算结果与静载结果的不同,与其测试分析中采用的桩身材料和土阻力的数学模型有关。高应变动测分析时假定桩身是弹性的,但实际桩身混凝土是非线性的,使得高应变动测模拟计算的Q-s曲线产生了一定的误差;而高应变动测分析中土静阻力弹塑性的假定与实际土阻力发挥性状的不同,以及高应变测试时桩产生的位移较小,是高应变动测模拟Q-s曲线误差的主要原因,在采用高应变动测模拟Q-s曲线时应考虑这些因素的影响。