复杂荷载作用下单桩的三维有限元分析

为了解复杂荷载作用下单桩的工作性状,通过数值方法对承受竖向和水平组合荷载以及倾斜荷载作用下的模型桩进行了三维有限元数值模拟与分析.在分析过程中,采用修正Cam-clay模型以模拟土体的非线性,而桩-土接触面则设置了接触单元来考虑桩与土的滑移和开裂.对桩周土分别采用弹性和修正Cam-clay模型计算了桩顶荷载-沉降曲线,分析了不同计算模型对计算结果的影响.通过不同荷载组合作用分析了水平荷载对竖向承载桩的沉降、竖向荷载及偏心竖向荷载对水平承载桩的水平位移以及倾斜荷载的倾角对桩顶的沉降、水平位移和桩身挠度的影响,获得了一些对工程设计与计算有参考价值的结论.     

单桩荷载—沉降的非线性分析

提出一种建立在修正理论t-z曲线基础上的单桩非线性分析方法,它能够合理地预测竖向荷载作用下单桩的荷载—沉降特性。本方法的计算结果与弹性理论法和其它非线性分析法的结果有较好一致性,与实测结果非常吻合。     

带沉渣单桩荷载 沉降曲线的数学描述

对带沉渣的单桩在竖向静载作用下的沉降曲线进行分析,将桩的荷载-沉降曲线分为3个阶段:开始的弹性直线阶段、中间的沉渣压实阶段以及最后的弹塑性破坏阶段,并分别对3个阶段的沉降特性进行数学描述,总结得出各阶段的数学模型表达式.采用最优化的计算方法进行参数计算,得出满足极限荷载定义的“理论极限荷载”计算公式的参数,结合室内单桩模型试验的结果进行对比,证实本模型的参数计算方法是可行的.     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

大直径桩承载性状分析的三参数荷载传递函数和迭代算法

介绍了桩身和桩端的三参数荷载传递函数模型，推导了桩顶荷载-沉降关系P-S曲线的迭代算法，讨论了荷载传递函数模型中各参数对桩顶荷载-沉降关系曲线的影响；采用该文所推导的桩顶荷载-沉降关系P-S曲线的迭代算法，计算了南京两个实际工程中的两根大直径桩的桩顶荷载-沉降关系曲线，计算的曲线与静载试验得到的曲线吻合很好．这表明，文章提出的方法对计算大直径单桩的曲线具有较好的适用性，利用桩身和桩端的三参数荷载传递函数模型和迭代算法分析大直径单桩的承载性状是可行的．     

人工神经网络在单桩沉降预测中的应用

系统介绍了用神经网络法预测单桩沉降的方法,根据Ｈ．Ｇ．Ｐｏｕｌｏｓ等人的线性弹性理论,应用ＥＢＰ神经网络计算原理,结合概率论的分析方法,建立了用桩长径比Ｌ／ｄ预测在竖向荷载作用下单桩沉降的神经网络模型。总结和分析了珠江三角洲地区大量的单桩沉降的测试资料,通过大量单桩的沉降预测值与实测值对比,表明神经网络法的计算精度高,充分说明ＥＢＰ网络的自组织、自适应功能和异域联想功能强。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

沉管灌注桩竖向承载力可靠度分析

为了研究沉管灌注桩的失效概率,采用无量纲随机变量的极限状态方程,结合南京江北地区沉管灌注桩试桩资料,根据工程桩的竖向荷载—沉降曲线关系表达式来分析和推算单桩竖向极限承载力,用"校准法"对单桩竖向承载力进行可靠度分析.采用MATLAB语言编制了JC法程序计算恒载与办公楼活载、恒载与住宅楼面活载、恒载与风荷载等三种不同荷载组合形式下的可靠指标,在此基础上确定了总抗力分项系数.研究表明:沉管灌注桩的可靠指标较高,反映了现行规范设计的基桩有较高的安全水准,同时可靠指标随着荷载效应比的增大而减小.荷载组合形式对可靠指标的影响不大,且对抗力分项系数的影响也较小.     

静压闭口变截面管桩承载性状模型试验研究

为了对比研究静压闭口阶梯型变截面与等截面管桩的荷载与沉降量的关系,在室内基坑中分别对3根变截面管桩和2根等截面管桩进行单桩静载试验。试验结果表明：当桩身体积相同时,变截面管桩较等截面管桩在提高竖向极限承载力和减小桩顶沉降量方面具有明显的优势。通过对荷载-沉降曲线进行回归分析,结果发现,可用指数函数描述荷载与沉降量的关系。根据拟合函数得到的计算值与实测值基本一致,说明用指数函数描述荷载与沉降量的关系是可行的。     

基于多段荷载传递法的桩基荷载-沉降解析解

目的推导出桩侧土桩基荷载-沉降解析解,为在理论上探讨桩的轴向静载与沉降之间的关系、计算桩的极限荷载、桩身轴力和桩侧剪力提供一种较为实用的方法.方法利用多组并联弹簧组来模拟桩侧土荷载传递曲线,建立桩侧土的多段线性荷载传递函数模型,模拟桩土间弹塑性本构关系,以荷载传递函数法为基础,并巧妙地利用双曲函数变换和传递函数.分析了砂土侧摩阻力的变化对桩基荷载-沉降曲线的影响,并与专业桩基计算软件结果进行对比.结果求得了桩侧土处于弹性、弹塑性和弹-塑-滑移状态下桩身内力与节点位移的解析表达式,并递推得到了桩顶荷载-沉降关系和桩顶刚度的解析解.结论多段荷载传递法求得的荷载-沉降曲线与专业桩基计算软件结果基本吻合,说明了该方法的有效性和解析解的正确性.     

变截面桩竖向承载性状的模型实验研究

利用自行研发的试验装置进行了半桩模型试验研究,分析了变截面桩的荷载-沉降曲线、桩身轴力分布情况、桩身侧摩阻力分布情况,并与常规等截面桩进行比较.模型试验结果表明：变截面桩较等截面桩更有利于减小桩体的沉降量,但从单桩沉降变形的角度看,变截面桩存在最佳变径比.当变径比超过这一最佳值时,变径比越大,桩的沉降变形也就越大,甚至...     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根Ф1500mm试桩的竖向与水平静裁荷试验,实测得到了桩的荷载．沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力．位移．时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性．试验结果表明：大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10mm。水平承载力可取900kN．建议采用位移控制设计此类桩基．     

大直径灌注筒桩轴向荷载传递性状分析

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为高速公路软弱地基处理中的一种新型高效优质桩。筒桩不同于一般的灌注或沉管实心桩的荷载传递机理，筒桩内土芯作用机理复杂，目前简桩的荷载传递机理没有得到完整的阐述，从而制约了筒桩承载理论的发展与工程应用。考虑大直径灌注简桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况，采用线弹性-塑性荷载传递函数，推导出一种沉管灌注简桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式，并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。计算结果表明，土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力，对增大承载力和减小沉降量都有贡献。     

Analysis of pile load-transfer under pile-side softening

A set of analytical equations for the variation of the axial force along depth and the pile-top load-settlement curve were established, using tri-linear softening model to pile-side soil and bilinear hardening model to pile-end soil . Influences of the pile-side and pile-end soil behavior on the load-settlement curve were discussed, indicating that the lowering reason for the variation step degree of the axial force along depth is the softening of the pile-side soil to result in the side friction lowering when the pile-top load is increased. To verify the reliability of this method, the parameters used in calculation are obtained from the test in Zhuzhou area. The obtained results are then compared with the tested results. Contrast shows that the calculated results and the tested values are very close, which illustrates that the proposed method is reliable.     

单桩承载力预测的PSO-Logistic模型

分析了桩的荷载传递规律,指出在桩顶静荷载作用下,单桩承载力的变化经历了发生、发展、成熟并趋于饱和的过程。运用生物生长观点,将Logistic函数模型用于单桩极限荷载的预测中,给出了模型参数估计的粒子群优化(PSO)方法,并通过实例分析将PSO-Logistic模型与常用预测模型进行了对比。结果表明:桩的荷载-沉降曲线可用Logistic函数描述,且PSO-Logistic模型的预测精度更高。     

影响桩基承载力及沉降因素的灰关联分析

以土力学及弹性理论为基础,推导出了单桩荷载—沉降曲线的关系式。在此基础上利用灰色理论对影响桩基承栽力及沉降的因素进行了灰关联分析。同时指出采用石灰桩、碎石桩等对桩周土进行加固,能有效地提高单桩载力及降低桩基沉降。     

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.     

楔形单桩与群桩非线性荷载-沉降曲线计算方法

为研究楔形单桩和楔形群桩的非线性荷载-沉降关系,根据楔形桩桩侧与桩端受力特点,假设桩侧和桩端的应力-沉降分别满足双曲线与双折线模型,同时考虑桩-土位移协调关系及土体分层特性,提出了楔形单桩在均质土和分层土中的荷载-沉降曲线计算方法.在此基础上,利用有限差分原理求解楔形桩相互作用的控制微分方程,得出了考虑楔形群桩相互影响的计算方法.进而,考虑楔形群桩之间的相互影响,依据承台性状不同分别提出了刚性和柔性承台下楔形群桩的荷载-沉降计算方法.本文方法预测结果与已有模型试验及现场试验结果对比表明:本文提出的计算方法能较好地计算均匀及分层土中楔形单桩和群桩的沉降.