竖向荷载下刚性板桩筏基础分析方法

根据群桩中桩侧摩阻力分布规律,在桩筏基础中基于弹性理论中的变形协调关系、桩体物理方程和力的平衡关系,推导了竖向荷载作用下桩筏基础的荷载和位移之间的刚度矩阵,从而提出了一种刚性板下桩筏基础的分析方法。刚性板桩筏基础分析中考虑了4种相互作用,分别为桩-土-桩、桩-土-板、板-土-桩和板-土-板相互作用。基础中各桩可具有不同的桩长、桩半径和刚度等特性。应用该方法不需要划分桩-土体单元,分析中的计算矩阵仅与基础中桩数和筏板下土节点数量相关而与其他变量无关,分析过程简洁通用。通过与各种分析方法的比较验证,证明该方法是合理可行的。     

成层土中考虑桩土相对滑移的单桩沉降分析

基于Mindlin位移解,对成层土中的单桩及桩周土作离散化处理,建立了桩土之间有相对滑移和土体存在极限阻力的单桩分析模型,其中桩体沉降采用有限差分法求解,而桩周成层土体的沉降则利用考虑了各单元土体相互影响的ML法计算。两部分之间通过位移协调建立联系,并采用迭代法求解,建立的模型具有较严密的理论基础,且能反映真实的土体分层特性,算例结果亦表明有较高的计算精度。     

抗滑桩极限阻力的有限元分析

应用平面应变有限元法分析了不同强度、应力状态下土体的单桩极限抗滑阻力,并与现有的极限阻力经验公式的计算结果进行了比较,论证了结果的合理性.对不同桩径及不同土体力学参数情况下的桩极限阻力进行了分析,研究了桩径及土体参数等因素对桩极限阻力的影响.为进一步利用该方法研究单桩极限抗滑阻力的计算公式提供了基础.     

深厚场地大型桥梁桩基础随机地震反应及可靠性分析

以苏通长江大桥主墩特大型群桩基础为研究背景,考虑地震动的不确定性,将地震激励作为平稳随机过程,采用随机地震反应分析方法,对深厚场地上群桩基础受上部桥墩荷载下的地震反应进行研究。土体动力非线性性能采用等效线性化方法考虑。由于桥墩惯性作用以及软土土层对桩身位移的约束作用,地震激励下桩身位移呈三角形分布。土体位移与土体和基础间距离有关,桥墩-桩-土相互作用对基础两侧1.5倍基础宽度的土体位移有较大影响。桩体内力反应结果表明,桩顶及桩身上部剪力及弯矩均较大,边桩剪力显著大于中间桩剪力。此外,基于强度破坏准则,对以桩身屈服剪力作为控制指标的群桩基础动力可靠性进行了分析。     

黏土地基中能量桩力学特性数值分析

能量桩是将地源热泵系统中的换热管埋置在桩体内部,桩同时起到承载和换热的作用,是一种新型的基础型式。为了合理分析黏土地基中能量桩的力学特性,需要了解能量桩运行过程中桩和地基土的温度响应,并考虑温度变化对土体力学性能的影响。基于有限元软件ABAQUS建立了能量桩传热分析三维有限元模型,把能量桩的传热简化为换热管内液体与管壁之间的对流传热、桩体中的热传导和地基中的热传导,将计算结果与常规理论和实测数据进行了对比验证。对热力耦合边界面本构模型进行了二次开发,通过算例验证了模型对土体压缩和剪切性状温度效应的模拟能力。利用所提出的能量桩传热分析方法和热边界面模型,考虑不同的桩顶工作荷载水平,对正常固结黏土地基中能量桩单桩的长期性能进行了研究,分析了温度循环对桩顶沉降、桩侧摩阻力和桩身轴力的影响。结果表明,工作荷载越高,温度循环次数越多,桩顶累积沉降越大。     

考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析

双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一。双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构。在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用。本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法。最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴。     

黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析

劲性复合桩作为一种新型桩基,其动力响应分析具有重要的实际意义。基于弹性动力学理论和三相多孔介质模型,考虑劲性复合桩的特殊结构和非饱和土体骨架的非流动黏性特征,利用理论推导和参数分析,分析了分数阶黏弹性非饱和地基中劲性复合桩的纵向振动特性。首先,通过力学平衡推导,建立了劲性复合桩的纵向振动方程,并利用已有的非饱和土体运动控制方程描述桩周土体的动力响应,其中采用分数阶标准线性固体（fractional standard linear solid,简称FSLS）模型表征土体骨架的非流动（频率相关）黏性;然后,经过严格的理论推导,得到了劲性复合桩的桩顶动阻抗解析解答;最后,通过计算案例和参数敏感性分析,讨论了桩和土体参数对劲性复合桩的桩顶动阻抗的影响规律。结果表明：水泥土桩的横截面占比以及桩长的增大均会提高桩顶动阻抗;分数阶数和应变松弛时间的增大以及应力松弛时间的减小均有助于提高桩顶动阻抗;增大土体饱和度或减小土体固有渗透系数亦将提升桩顶动阻抗。     

砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法

基于砂土中隧道开挖引起的土体竖向位移经验公式,分析隧道开挖对邻近桩基础的竖向影响。采用两阶段计算方法,将邻近桩基础视为竖向被动桩,依据砂土中隧道开挖引起地表及地表以下土体产生的沉降槽,考虑桩土相互作用的非线性,得到砂土中隧道开挖对邻近桩基础轴力影响的简化计算方法,并与土工离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。在研究过程中,分析了隧道覆盖层厚度、隧道直径、隧道与桩之间的距离、隧道土体损失率、桩长、桩径等因素。研究结果表明,桩身轴力随着覆盖层厚度的增加而减小,随隧道直径和土体损失率的增大而增加;隧道与桩之间距离为2.5倍隧道直径时对轴力的影响最大;随着桩长、桩径的增加,桩身轴力逐渐增加。     

加芯水泥土桩复合地基桩土应力比计算方法研究

桩土应力比是研究复合地基的一项重要参数,目前的研究对象主要为常规复合地基,如搅拌桩、碎石桩等,而针对加芯水泥土桩的计算方法研究鲜有报道。从土体、水泥土及复合桩体单元变形模式出发,综合考虑桩体负摩阻力、桩顶和桩端刺入持力层的情况,分析了桩周土体、水泥土桩及复合桩体的压缩变形,导出了刚性基础下加芯水泥土桩复合地基芯桩、水泥土桩与土体3者之间的应力比的计算公式。并分析了加芯水泥土桩芯桩直径、芯桩桩长及水泥土桩桩长对桩土应力比的影响,其主要影响表现在随着加芯水泥土桩芯桩直径和桩长及水泥土桩桩长的增加,桩土应力比np亦逐渐提高。工程实例表明,计算结果与实测值具有较好的一致性,说明该方法具有一定的工程实用性,可为工程实践提供指导。     

基于DIC技术的桩筏基础工作机理研究

为了深入研究桩筏基础中桩周土体位移场特性及其工作机理,以数字图像相关技术（DIC）的基本原理为基础,编制相应的位移场分析程序,并利用该程序对桩基模型试验中获得的系列图像进行分析,得到了桩周土体位移场渐进性发展变化的全过程,同时对不同桩距桩筏基础的破坏模式作出推断。研究结果表明：利用自行编制的DIC程序分析桩周土体位移场是可行的,并可以得到全场位移。对于不同桩距桩筏基础,小桩距削弱基桩承载力,随着桩距的增大,这种削弱作用减弱。3b（b为方桩边长）桩距桩筏基础中,土体压缩区主要集中在桩端以下土层,基本符合实体深基础的破坏模式;而6b桩距桩筏基础,土体变形区域主要集中在桩身上部1/3L（L为桩长）范围内,明显小于3b桩距桩筏基础的影响深度,基础最终因桩间土体侧向挤出而破坏。     

开口环形深基坑围护结构变形监测与数值分析

南京扬子储煤筒仓基坑工程地基中分布有厚度较大的软土层,且该工程基坑为11.40 m深,直径约27.0m的开口圆环形,其中开口段弧长约10.0m.基坑围护结构采用钻孔灌注桩结合环形内支撑的型式.开口段对基坑的变形和稳定性有较大的影响.以该工程为例,采用三维有限元数值分析方法,建立了摩尔-库仑弹塑性模型,进行不同开挖阶段的数值模拟计算,并与监测结果进行了对比.结果表明,计算值与实测值差距较小,变化趋势基本一致,有限元计算的结果是可信的,可为类似工程优化设计与施工提供参考.     

基于多孔介质理论的地基土变形模量估算方法

土的变形模量是基础沉降弹性分析理论所必需的基本参数,而目前我国的岩土工程勘察报告一般并不提供土的变形模量。通过对前人研究结果的总结分析,基于多孔介质理论,并考虑土的泊松比、孔隙比及土体扰动等影响因素,笔者提出了一种根据土的压缩模量估算变形模量的方法,对于应用弹性理论计算基础沉降和充分利用已有研究资料都具有实际的意义。     

深基坑支护结构分析的共同变形法

在分析基坑工程通用弹性地基梁法优缺点的基础上,建立了考虑结构变形与土体相互作用的共同变形法计算模型及分析程序。通过分析及计算比较认为,运用共同变形法计算时,可采用与通用弹性地基梁法相同的地基反力系数,文中讨论了土体水平地基反力系数的取值方法对计算结果的影响。研究表明,共同变形法在实践中是可行的并较通用弹性地基梁法更合理。     

统一强度理论在地基承载力确定中的应用研究

基于统一强度理论,考虑中间主应力对地基承载力的影响,给出了静止侧压力系数 条件下的地基临塑与临界荷载公式。结合实例,对基于统一强度理论和Mohr-Coulomb准则的地基承载力计算结果进行了对比分析。新的理论公式更为确切地反映了地基承载力的实质,有利于地基土体强度的充分发挥。基于河北境内177组不同土质地基的土性指标及载荷试验资料的统计分析,对中间主应力系数b的取值进行了深入细致的探讨,研究表明,对于粉土及黏性土地基,b的取值范围在0～0.5之间变化,理论计算所得地基承载力特征值与载荷试验实测值间的相对误差一般不超过5%     

相邻基坑有限宽度土条主动土压力的计算

同步开挖的相邻基坑间有限宽度土条不同于以往的邻近既有建筑基坑的有限土条,其破坏方向未知,破坏形式多样,土条两侧的主动土压力计算不能沿用以往的研究成果来扩展应用。借鉴筒仓受力原理应用于相邻基坑间的土条分析计算,通过力学平衡分析和微分方程求解,得出基坑开挖中两侧均为支护结构的有限宽度土条（砂土和黏性土）的主动土压力计算公式,该公式输入参数少、假设条件少,使用方便。对比朗肯主动土压力计算公式和有限元数值模拟计算结果,该计算公式与有限元模拟计算结果基本一致,在相同深度处计算的土压力远小于朗肯土压力。     

A probabilistic analysis of foundation settlements

This paper deals with a settlement analysis of shallow foundations resting on a layered subsoil. Three basic sources of randomness are discussed: random shape of the subsoil (location of an interface between two strata), random material parameters and random loads. The numerical analysis is based on the finite element method coupled with stochastic versions of the perturbation and the Neumann expansion methods. Both methods lead to a simple evaluation of the response variability in terms of the mean value and the covariance matrix for foundation settlements. More sophisticated analyses introduce the probability of failure as a measure of safety. In this context, failure means either exceeding the bearing capacity or exceeding allowable displacements. The probability of failure is usually evaluated by means of FEM-oriented gradient algorithms or some versions of the Monte Carlo simulation techniques. Numerical examples are presented for a raft foundation resting on an elastic subsoil. The obtained results compare the scale of random fluctuations of soil properties or loading with the scale of foundation settlement fluctuations.     

对沉降计算中变形参数的几点思考

地基在加载过程中,高应力区的土体单元因为损伤导致非线性变形的产生,地基刚度随应力水平的增加而减小。探讨了切线压缩模量、切线模量、修正切线模量、变形模量及修正变形模量的各自适用条件,指出压缩模量仅适用于完全侧限条件下地基的固结沉降分析,反映的是地基刚度随应力水平增加而增加的情况;修正切线模量由于考虑了对附加应力的修正,比切线模量更加可靠;对于工作荷载不大的线弹性地基,采用修正变形模量计算沉降比采用变形模量更加可靠。     

油罐基础不均匀沉降主要影响因素的敏感性分析

在上部均布荷载作用下柔性基础基底压力是均匀分布的,基底以下土体在同一深度附加应力呈现中间大、周围小的分布规律,导致基础沉降中间大、周围小。刚性基础的沉降是均匀的,必然导致基底压力的分布为周围大、中间小。软基上的油罐筏板基础是具有一定刚度的基础,但并非刚性基础,因而基底压力分布应该介于柔性基础和刚性基础之间,沉降为中间大、周围小的不均匀分布。基于ABAQUS有限元分析,结合工程实际情况,采用UH模型作为土体本构模型进行了模拟分析,对筏板厚度、地基刚度等影响基础不均匀沉降的主要因素进行敏感性分析,探求变刚度地基在油罐基础不均匀沉降中的影响规律。     

基坑内土体加固对围护结构内力的影响分析

软土地区常采用坑内土体加固来达到控制围护结构内力的目的。以弹性地基梁法为基础建立了基坑的有限元模型,利用模型分析了坑内土体的加固深度及程度对围护结构内力的影响。结果表明,围护结构的内力随加固深度及程度的增大而减小,而且还存在着临界加固深度及程度。因此,合理地确定加固深度及程度既能保证基坑安全,又能够节省工程造价。     

抗浮锚杆应力-应变状态的线弹性理论分析

假定抗浮锚杆各部分贡献的位移与锚杆轴力均呈线弹性关系,运用力学原理分析锚杆轴力与锚侧摩阻力、锚-土变形之间的相互关系,推导出锚杆的摩阻力、轴力及各部分变形与锚杆各参数的相互关系。实例验证结果表明：基于线弹性模型基础上建立的摩阻力、轴力和位移公式能够较好地描述垂向抗浮锚杆在弹性变形阶段的内力和变形形态;获得了抗浮锚杆摩阻力和剪切位移沿锚固长度的分布规律;证实了锚土界面处变形为土层抗浮锚杆变形的主要部分。