基于梯度优化法的单桩竖向承载力可靠性研究

采用可靠度理论对钻孔灌注桩竖向承载力进行研究,并建立桩基承载力极限状态方程,运用FORTRAN语言按梯度优化法编写计算可靠度指标程序。针对某灌注桩承载力进行可靠度计算,并对影响单桩竖向承载力的基本因素进行敏感性分析,探讨计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载对桩基可靠度的影响,结果表明:桩基穿越多层土时,桩侧土质越好,即极限摩阻力越大,对桩基承载力可靠性影响越明显,其极限摩阻力变异系数对可靠指标的影响也越显著;桩基可靠指标随着计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载变异系数的增大而减小。     

超大直径空心独立复合桩的竖向承载力计算方法

超大直径空心独立复合桩是由空心桩、外围水泥搅拌桩和桩周注浆土体共同承载的新型桩基础。为确定该新型复合桩在安徽省江淮地区不同工况下的竖向极限承载力,引入等效弹性模量,提出了超大直径空心独立复合桩承载力计算方法;在此基础上,对比了数值计算和理论计算结果,提出能综合反映桩身尺寸影响的复合桩竖向极限承载力公式。研究结果表明:引入等效弹性模量这一概念将非均质的弹性模量等效为均质的弹性模量,将显著降低超大直径空心独立复合桩竖向极限承载力计算的复杂性,桩径和桩长对超大直径空心独立复合桩的竖向极限承载力产生较大影响;引入综合考虑桩径和桩长的影响因子D_L,使得改进的理论公式更加可靠。计算方法为今后类似工程的桩基承载力预估提供了理论参考。     

砂粉土中沉桩方式对桩承载力的影响分析

通过对杭州城东地区砂粉土地基中管桩的极限承载力分析,发现锤击式管桩的极限承载力偏小于静压式管桩的极限承载力。本文通过分析引起锤击式管桩承载力偏小的各种影响因素,得出了同类管桩在该地层中获得较高承载力的沉桩方式。     

考虑热交换作用的桩基承载力特性研究

针对现行热交换桩承载力设计和计算中无法考虑温度的影响,通过开展不同温度下土的三轴剪切试验,获得其c,φ值,再建立热交换桩-土有限元模型,并利用静载试验结果验证模型的正确性,进而讨论了桩的运行温度及土的c,φ值对单桩极限承载力的影响,从而对热交换桩加热运行后的承载力特性进行研究。结果表明:随温度的升高,黏性土的c,φ值均有所降低,土的强度下降;桩体在加热运行过程中,其极限承载力有较大幅度的提高,且温度越高,单桩极限承载力也越大;温升引起的地基土强度降低对单桩极限承载力影响较小。可为热交换桩承载力设计和计算提供理论依据。     

单桩竖向极限承载力预测的支持向量机方法

由于影响单桩竖向极限承载力的因素很多且不稳定,因此如何合理地确定桩的承载力,充分发挥桩基的技术经济效益显得尤为重要.为了能合理地确定桩基础的承载力,充分发挥计算机强大的计算能力,减少桩基础设计的步骤.通过数据挖掘中的一个新方法-支持向量回归算法,能较好地对单桩竖向极限承载力进行预测,支持向量回归算法是借助于最优化方法解决机器学习问题的新工具.结果表明这种方法可以作为单桩竖向极限承载力计算的一种参考.     

不同施工工艺下桥桩极限承载力仿真研究

为研究正循环成孔、螺旋钻成孔两种施工工艺下桥桩极限承载力,通过对现场静载荷试验进行有限元数值模拟,确定桩基极限承载力及桩侧摩阻力分布,将理论计算值、试验实测值及模拟计算值对比分析。分析结果表明,桩-土界面引入无厚度Goodman摩擦单元,并考虑地应力平衡,能较好模拟桩土真实状态;正循环成孔桩初期的极限承载力较螺旋钻成孔桩小,经过桩周土较长时间的固结,其极限承载力接近于螺旋钻成孔极限承载力;采用螺旋钻成孔的情况下,古土壤和老黄土极限侧摩阻力推荐值为75 kPa。     

PHC-钢管组合桩高应变检测修正方法

针对PHC-钢管组合桩这类非常规桩的极限承载力设计及高应变检测难题,开展了高应变试验和竖向静载试验。设计制作3根不同长度组合的PHC-钢管组合桩,采用锤击法沉桩,通过高应变现场试验和竖向静载试验,得出基于两种试验数据的极限承载力;依据高应变和竖向静载试验结果,通过理论分析提出了PHC-钢管组合桩高应变实测曲线拟合法的修正方法。结果表明,对于PHC-钢管组合桩,高应变实测曲线拟合法得到的极限承载力大于竖向静载试验下的极限承载力,提出的修正方法计算结果与竖向静载试验结果基本一致,可用于PHC-钢管组合桩极限承载力高应变法检测。     

多溶洞地层桩端极限承载力下限有限元法分析

为计算多溶洞地层桩基的极限承载力,通过MatLab平台编制了用于分析多溶洞地层桩端极限承载力下限的有限元法计算程序。采用平面应变模型,并假定材料符合Mohr-Coulomb准则和塑性关联流动法则。定义无量纲参数N来衡量各参数对桩端极限承载力的影响。根据桩与溶洞间的相对位置关系,详细探讨了6种工况下桩端极限承载力的变化规律,并分析了嵌岩深度h_r、上覆土层自重q_s和溶洞直径D的影响程度。分析结果表明:桩端极限承载力随h_r的增大而增大,随D的增大而减小,而q_s的影响基本可忽略不计。此外,还对不同工况下桩端的极限破坏模式进行了分析。最后,通过考虑无溶洞、有溶洞下的2种桩基算例,验证了本文方法的正确性。     

PHC——钢管组合桩轴向静载试验3D仿真分析

PHC—钢管组合桩是由PHC管桩和钢管桩拼接而成,下部钢管桩参与极限承载力设计,同时具备两种桩基的优点,在水利水运工程中得到越来越多的应用;但是PHC—钢管组合桩的轴向极限承载力的计算依据尚未得到系统研究。以PHC—钢管组合桩轴向静载实验为例,选用FLAC3D有限差分软件,通过建立接触面模拟桩土之间的接触关系,模拟分析了全程静载试验沉降过程,得到了PHC—钢管组合桩竖向位移场分布、试验桩极限承载力、试验桩桩身微应变。由此,讨论了PHC—钢管组合桩在在静载试验中的力学规律,为PHC—钢管组合桩极限承载力设计提供分析依据。     

粘性土中PCC桩水平极限承载力的简化计算方法

基于统一极限抗力分布模式,利用有限元数值模拟分析了粘土中不同桩长、不同桩径的现浇混凝土大直径管桩(以下简称PCC桩)的水平承载特性,结合PCC桩水平承载特性的弹塑性解答对3个重要参数Ng、α0和n值进行反分析,得到了适用于PCC桩水平极限承载力计算的参数。利用PCC桩身最大弯矩点位置与塑性滑移线深度相近的特点,提出了粘土中PCC桩水平极限承载力的简化计算方法。通过与有限元计算结果进行对比,表明该方法准确可靠,对水平荷载作用下PCC桩的设计计算及分析具有一定的指导意义。     

考虑负摩阻力影响的桩土复合地基承载力计算

结合新疆某拟建平原水库工程,就供水兼退水涵洞坐落的软黏土地基,进行了混凝土预制桩加固处理。在验算桩土复合地基承载力特征值时,充分考虑了涵洞周围大面积地面堆载给基桩带来的负摩阻力问题,采用建筑桩基技术规范相关公式,计算时将下拉荷载标准值和单桩竖向极限承载力标准值进行了叠加,根据叠加后的单桩竖向承载力标准值进行桩土复合地基承载力特征值计算。     

多层土中桩的极限侧摩阻力值反演分析研究

为研究由桩的荷载-沉降(Q-s)曲线确定单桩侧摩阻力,通过静载荷试验和数学分析的方法,研究在已知静载试验结果的情况下,用线性最小二乘法反演桩周各土层的极限侧摩阻力,并利用有限元法对桩基沉降、极限摩阻力和桩端阻力进行分析。结果表明,由线性最小二乘法计算所得多层土中桩的极限侧摩阻力值为单桩极限承载力值的53%～66%,比有限元法偏大约23%,单桩极限侧摩阻力值为单桩极限承载力值的40.3%;2种方法的计算结果与静载试验的Q-s曲线呈现的变化规律一致,说明线性最小二乘法可满足多层土中桩的极限侧摩阻力值反演预测的要求。     

加翼桩水平承载力计算方法研究

加翼桩作为海上风电基础的新型结构,目前相关研究甚少。基于ABAQUS三维数值仿真模型,对比分析了海上风电大直径单桩与加翼桩在水平荷载作用下桩身弯矩、应力、位移、泥面处桩基倾斜率、极限承载力以及破坏模式等水平承载性能。研究了大直径单桩和加翼桩桩身与翼板土压力分布,基于计算结果和桩土作用机理,参考现行规范中P-Y曲线模式,对相关系数进行修正,提出软黏土地基大直径单桩P-Y曲线。根据加翼桩翼板面积、形状、刚度和埋深等翼板参数对加翼桩水平承载性能影响的研究成果,提出基于大直径单桩承载力的软黏土地基大直径加翼桩极限承载力经验式和加翼桩翼板参数影响系数的计算式,为加翼桩的研究和运用提供了技术支撑。     

海上淤泥区斜拉桥超长桩基自平衡法承载力试验研究

针对大型铁路、公路建设过程中对基础结构承载力的严格要求,为了探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性,以G228国道浙江三门园里至宁海一市段跨海大桥工程为依托,计算了海上淤泥区超长桩竖向极限承载力。以旗门港特大桥、海游港特大桥的四个测试桩为典型案例,运用自平衡检测结果且结合相关规范,根据实测值绘制出上下桩段的Q-s曲线、s-lgt曲线和s-lgQ曲线,分析其上下桩段的极限承载力变化,并且根据等效转换原理作出桩顶加载Q-s曲线图,确定桩顶在极限荷载下的位移。结果表明:采用自平衡法进行检测并建立加载曲线分析,成功解决了海上淤泥区斜拉桥超长桩极限承载力研究问题。进行研究的四个主墩测试桩在等效桩顶加载下,极限承载力均未超过设计容许承载力,最大位移分别为16.45 mm、16.14 mm、10.08 mm和8.18 mm,满足施工要求。自平衡法技术在G228国道三门园里至宁海一市段跨海大桥施工中的成功运用可供同类工程施工参考。     

粉土地区静压预制桩沉桩压力分析

通过分析某粉土地层中预制桩静压沉桩的相关数据,得出沉桩压力上限与双桥静力触探探头阻力之间的关系,认为粉土地层中由JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》式5.3.4计算的单桩竖向承载力标准值与沉桩压力相近,进而找出极限端阻力标准值与桩基压桩力、以及与压桩力分配在桩端的压力之间的上限关系.     

海上淤泥区斜拉桥超长桩基自平衡法承载力试验研究

针对大型铁路、公路建设过程中对基础结构承载力的严格要求,为了探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性,以 G228 国道浙江三门园里至宁海一市段跨海大桥工程为依托,计算了海上淤泥区超长桩竖向极限承载力。以旗门港特大桥、海游港特大桥的四个测试桩为典型案例,运用自平衡检测结果且结合相关规范,根据实测值绘制出上下桩段的Q-s 曲线、s-lgt 曲线和 s-lgQ 曲线,分析其上下桩段的极限承载力变化,并且根据等效转换原理作出桩顶加载 Q-s 曲线图,确定桩顶在极限荷载下的位移。结果表明: 采用自平衡法进行检测并建立加载曲线分析,成功解决了海上淤泥区斜拉桥超长桩极限承载力研究问题。进行研究的四个主墩测试桩在等效桩顶加载下,极限承载力均未超过设计容许承载力,最大位移分别为 16. 45 mm、16. 14 mm、10. 08 mm 和 8. 18 mm,满足施工要求。自平衡法技术在 G228 国道三门园里至宁海一市段跨海大桥施工中的成功运用可供同类工程施工参考。     

模型碎石桩应力的测定及其分析

本文阐述了模型碎石桩的应力测定,尤其是测量水平向应力的试验方法。通过分析实测的资料,可以了解在加载过程中,应力在碎石桩中的传递,为研究碎石桩的破坏机理提供了依据。在对碎石桩破坏机理做了分析之后,给出了单根碎石桩极限承载力的计算式,与Brauns的计算式对比后发现,两者差异不大,而前者和实际情况更为接近。     

单桩承载力灰色预测优化模型及其精度分析

指出原有单桩极限承载力灰色预测模型背景值构造和初始值选择的不足,提出以模式搜索法优化参数和初始值。分析了灰色预测模型与静荷载试验确定极限承载力的不同之处,指出原有预测极限承载力精度计算方法的不足,提出了新的考虑了静荷载试验加载特点的精度计算方法,最后基于不同实例证明了优化的灰色预测模型具有较高的预测精度。     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

群桩基础的竖向承载能力及群桩效应的三维数值计算

用有限元方法对模型试验进行了数值计算,并在计算中利用了局部非协调网格来加密桩及桩周围土体,把所得群桩竖向极限承载力及群桩效应系数结果与《建筑桩基技术规范》中对模型试验统计结果进行了比较,验证了计算的合理性。