柔性群桩—承台—土共同作用的数值分析

本文提出了一种群桩－承台－土共同作用的数值分析方法。分析了柔性群桩－承台－土复合地基的沉降和桩间土荷载分担比分别与桩长、桩土模量比、桩距和承台与土的相对刚度的关系，以水泥搅拌桩带台为例比较了弹性阶段的沉降计算值与实测值，两者接近。     

群桩基础竖向承载变形三维弹塑性数值模拟分析

利用三维弹塑性有限元,桩土界面间水平向位移相容、竖向设置具有双曲线型本构关系的非线性弹簧,对某桥矩形承台18根群桩基础竖向承载变形特性进行数值模拟分析,较好地模拟了大型群桩基础桩土间相互作用.通过分析承台荷载与承台沉降、桩顶轴力分布、桩顶轴力与承台荷载、桩顶轴力与桩顶沉降、桩身轴力分布及群桩基础沉降变形特性等,来研究承台群桩基础与土体共同作用的受力机理与变形机制,同时还分析了确定群桩基础的群桩效应.     

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.     

采用三维罚单元对桩基沉降的研究

为了研究桩在荷载作用下的几何特性、物理特性和层状土及其物理特性对桩基沉降的影响,选用模拟承台与桩土连接条件的罚单元,考虑承台与桩土的特性,运用虚位移原理推导了承台与桩-土的罚单元刚度矩阵,利用编制的三维有限元程序,分析得出在竖向荷载作用下,承台与桩体、土体之间存在着变形协调条件,用三维罚单元可以模拟承台与桩土之间连接问题的情况;增加桩体弹模,可有效减少桩基的沉降;与桩长相比,桩径的变化对桩基的沉降影响更大,对于控制沉降更为有效;在考虑土的层状特性的基础上,土的压缩模量变化对桩基沉降有一定的影响,可降低桩与土体滑移破坏的突然性;与土的内聚力相比,内摩擦角对沉降有更大的影响.     

水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法

利用文克尔地基模型，桩间土横向抗力折减系数及平面有限元法建立了能够反映桩－土－承台共同工作的力学模型，研究了桩距径比，桩预约束条件及地基侧向刚度对水平荷载在各桩间分配的影响，探索了合理分析水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法。     

加筋材料对桩－网复合地基沉降特性的影响

为分析不同类型的加筋材料对桩－网复合地基加固处理后沉降特性的影响,根据某市城际铁路工程地基处理情况进行了７组室内模型试验,对比不同加筋材料、桩基布置形式和桩帽连接方式对软土地基沉降、桩土差异沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明：采用桩-网复合地基可有效减小深厚软土的地基沉降和桩土差异沉降;三向土工格栅控制沉降的效果优于双向土工格栅和单向土工格栅;正三角形桩基布置形式比正方形布置形式更有利于达到控制沉降的效果;桩顶桩帽设 置增大了桩体与上部垫层的接触面积,减小地基的整体沉降和桩土差异沉降;采用有限元分析了桩-网复合地基的长期沉降变形,结果表明沉降在早期快速增长后趋于稳定。     

基于半解析半数值方法的高承台桩基础沉降计算

用半解析半数值方法计算层状弹性地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解。将基础和地基分成上下两个子结构：承台为上部子结构,下部子结构包括桩和地基。用轴对称有限元法,按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩的影响,可以非常方便地求出层状土中群桩顶作用荷载和桩的沉降之间的关系。以此作为下部子结构的基本解,推导出上下子结构相互作用的公式,从而对下部子结构不用划分单元,仅需对承台划分单元即可得到基础的沉降。这种分析方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少了工作量,计算效率高,适用大型桩基础和超长桩研究。     

高层建筑桩基础沉降分析与优化设计方法研究

提出了高层建筑桩基沉降计算的一种实用方法。该法考虑承台下地基土明确分担荷载，用基于Ｇｅｄｄｅｓ应力解的分层总和法计算群桩分担荷载引起的地基沉降，用基于Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ位移解的分层总和和法计算承台下地基土分担荷载引起的地基沉降，将两者之和作为高层建筑桩基的沉降量；另外，探讨了桩基整体优化的设计思想，与常规设计的桩基相比，经优化设计的桩基用桩量可望减少４０％以上。     

群桩承台下土体位移场可视化模型试验及其数值模拟

为了从细观角度分析桩土共同作用的内在机理,利用数字图像相关技术,通过室内模型试验得到了群桩基础的承载力特性、承台下土体可视化位移场,并结合有限元技术实现3维位移场分析。研究结果表明：群桩基础的荷载-沉降关系呈缓降型,常规桩基后期承载力由桩来控制;而复合桩基后期承载力由承台下土体控制,且荷载沉降特性更具天然地基承载特性。...     

桥梁工程中LDBPs的群桩工作特性

将杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合,形成一桩基沉降分析计算的混合法．采用近似解析解中Randolph and Worth’Model和双曲线模型相结合,模拟桩身与桩周介质边界上剪切滑移,桩间相互作用,采用弹性理论Mindlin方程解答计算,并考虑了桩间“加筋与遮帘”作用,编制了群桩沉降分析计算程序GPSAI,通过计算分析,对刚性承台下群桩桩数、桩长、桩间距和桩土模量比等群桩工作特性的影响进行了系统研究．该方法和成果,可以作为今后群桩沉降分析研究的参考．     

考虑桩-土相互作用的粘弹性土中管桩的纵向动力阻抗分析

在考虑三维波动的条件下,利用分离变量法求解了管桩桩周和桩芯粘弹性土层的竖向振动,对粘弹性土层中弹性端承摩擦管桩与土层的耦合振动问题进行了研究,得到了粘弹性土层中管桩的复刚度和桩顶导纳.讨论了桩周土和桩芯土剪切模量比、粘滞阻尼系数比和管桩内外半径比对管桩竖向动力阻抗的影响.     

均质地层中桩筏基础筏板荷载分担比的归一化分析方法

在进行桩土共同作用的桩筏基础设计时,其核心之一是合理评估筏板的荷载分担特性。为了准确得到筏板的荷载分担比大小,基于桩土筏相互作用理论提出了竖向荷载作用下考虑土体非线性弹塑性的刚性板桩筏基础实用分析方法。在此基础上,进一步分析了土体参数、桩数、桩间距、桩长及桩径对筏板荷载分担比的影响,并根据计算结果提出了考虑基础整体安全系数影响的筏板荷载分担比归一化计算模型。计算结果表明：基础整体安全系数对筏板荷载分担比的大小有重要影响,安全系数越小,筏板荷载分担作用越大;桩数、桩长、桩间距直接影响筏板荷载分担比的大小,但其影响程度存在差别,桩间距影响较显著,桩长次之,桩数影响程度较弱;采用归一化分析模型能较好地统一不同参数对筏板荷载分担比的影响。最后,通过实际工程案例初步验证了归一化模型的有效性。     

复合地基承载力设计方法的讨论与改进思路

本对目前复合地基承载力设计的两种主要方法－面积比公式和应力比公式进行了比较和讨论,认为两种方法在本质上是一致的,但由于应力比n值较承载力发挥系数λ值确定方法更成熟,更客观,因此建议尽量采用应力比公式;同时对应力比n的使用及褥垫对桩土分担荷载中的有效调节作用、优化设计提出了相关的建议。     

复合地基沉降影响因素的半解析元分析

采用半解析有限元，将复合地基的位移水平两个方向上选取解析函数，竖向离散为多项式，并将复合地基视为横观各向同性材料，克服了有限元法中人为设定计算边界、计算量大的弊端，将三维沉降问题转化为一维问题计算，收敛速度很快，显著减少了计算工作量，提高了计算精度．通过改变复合地基置换率、加固深度，桩土模量比和水平加固范围，研究了复合地基的加固效果．计算结果表明，增大置换率，桩土模量比和水平加固范围，对减小沉降作用很小，而增加加固深度能明显的减小复合地基沉降．因此，在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中，应首先考虑增加加固深度．     

用有限元法确定单桩的承载力

本文首先建立用有限元法计算桩土体系自振频率的计算模式及计算方法，再用桩基静载试验资料来验证有限元法的计算结果的可靠性及有关参数取值的合理性。并用有限元法计算了不同地基土、不同桩长、不同桩径等因素对单桩承载力的影响。最后还用有限元计算了桩承台对单桩承载力的影响。     

黏弹性地基中楔形桩水平振动特性研究

为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小;整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大;随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小;虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。     

离散元法刚性桩复合地基承载机理研究

采用可变形体模型的离散元方法,对刚性桩复合地基的竖向承载能力以及桩土共同作用过程中桩、土承担荷载比例的变化规律进行了计算分析.揭示了刚性桩复合地基桩土共同作用的承载机理,提出了合理确定刚性桩复合地基承载力的方法.     

能量桩群桩基础沉降特性分析

基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩-土界面上的加卸载行为,确定桩-土相互作用模型参数,从而建立能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩.通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性.结合算例,利用该方法对在纯力学荷载、纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行...     

层状地基中单桩-桩帽-土共同作用等效剪切位移法

基于单桩-桩帽-土共同作用的特征,推导了桩和桩帽下土体的荷载传递矩阵,提出了层状地基中带帽单桩的等效剪切位移法。当桩与桩帽下土体以及桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的位移协调时,分别建立桩与桩帽下土体的平衡微分方程;考虑交界面处的相对滑动时,桩与桩帽下土体交界面处的侧摩阻力较大导致非线性,主要表现在桩与桩帽下土体间的相互滑动;当帽桩较小时,桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的侧摩阻力引起的桩帽外侧土体自由位移场比较小。与有限元法、已有理论分析方法以及模型试验的对比表明桩帽的加入可明显增大带帽桩的整体刚度,并且一定尺寸的桩帽下桩体长径比的增大不会无限增大带帽单桩的整体刚度,桩帽始终贡献一定的荷载分担比例。     

夯实水泥土桩复合地基桩土应力比影响因素分析

桩土应力比是一个非常复杂的参数,影响因素很多,采用试验方法很难全面了解各种因素对其影响的规律.本文在夯实水泥土试块无侧限抗压强度试验的基础上,对影响夯实水泥土桩单桩复合地基桩土应力比的诸多因素进行了有限元分析,结果表明:桩土应力比随桩长、桩身弹性模量、垫层弹性模量以及桩端土的弹性模量的提高而提高,随桩径、桩周土的弹性模量、垫层厚度的增大而降低.此结果可以作为工程上对夯实水泥土桩复合地基进行优化设计以降低工程造价的依据.