水平受荷壁板桩群桩的变分法分析

将壁板桩桩身水平位移用有限级数函数表示,地基土体的荷载位移关系用Mindlin点对点的位移解表示,同时考虑桩前水平土阻抗力和桩侧水平摩阻力沿桩周分布的不均匀性,采用双重高斯数值积分法将基于变分原理建立的壁板桩群桩体系的总势能展开为简单的矩阵形式方程,并根据最小势能原理得到水平受荷壁板桩群桩荷载位移关系的显式解答。与三维有限元方法计算结果的对比验证了所提出解答的合理性。     

基于拉格朗日乘数法的大弯矩水平受荷桩研究

水平受荷单桩常用于海上风机基础,该条件下单桩受到巨大的倾覆力矩。通过引入力和弯矩平衡的拉格朗日乘子,将桩身挠曲线泛函极值问题转化为非线性方程组。方程组求解采用牛顿法,以Matlab矩阵运算实现。所提方法适用于任意非线性或分段形式的p-y(水平抗力-水平位移)曲线,计算迅速,可模拟荷载和桩身参数的变化。与试桩资料的对比表明,所提方法计算准确。算例研究表明,加载高度与桩长相仿时,绝大部分桩基变形是由桩顶弯矩导致,水平承载力校核失去意义。通过计算不同设计参数下的桩基变形曲线,研究了海上风机单桩基础的设计问题。研究表明,单桩基础存在明显的有效桩长。设计桩径是由水平位移限值决定的,更小的桩径就能满足规范中的转角限值。     

砂土中水平受荷桩非线性分析

对水平受荷桩的非线性分析,多采用p-y曲线法。现行p-y曲线模型很多,曲线形式和选用的参数各不相同。分析各桩土参数对现有p-y曲线的影响,并选择合理的标准化参数将各p-y曲线归一化,采用双曲线模型拟合归一化曲线。总结目前对地基反力模量和土体极限抗力的研究,并考虑桩径、施工等因素的影响,选择合理的双曲线模型参数。通过实例对比分析,证明了双曲线模型以及参数选取的有效性和适用性。双曲线模型形式简洁,符合理想土体的应力-应变关系,并能近似拟合现有的砂土p-y曲线,可广泛用于工程中砂土水平受荷桩基的非线性分析     

双层地基水平受荷桩受力变形分析

基于双层地基中的水平受荷桩的特性,对其受力变形进行了分析。将水平受荷桩视为竖直放置的弹性地基梁,基于Winkler弹性地基梁理论,考虑桩土共同工作得到水平受荷桩位移控制微分方程及其幂级数解答,进而根据内力与位移的连续条件得到了由桩顶受力及变形条件表示任一深度处桩身的水平位移、转角、弯矩及剪力的计算矩阵表达式。通过一具体算例将幂级数解计算结果与《公路桥涵地基与基础设计规范》推荐的简化计算公式计算结果进行了比较。结果表明：当第1层地基土的厚度在某一定值时,《规范》简化计算方法所得结果与幂级数解接近;但当层厚不在该值附近时,两个方法计算结果存在差异。     

某深层水泥搅拌桩静载荷试验结果分析

本文就某市政工程的６１根深层水泥搅拌桩的静载荷试验成果,采用多元线性回归分析,从全面的观点来研究深层水泥搅拌桩单桩和单桩复合地基承载力的主要影响因素以及水泥搅拌桩单桩和单桩复合地基承载力与桩长,龄期,基坑开挖深度之间的关系,以期为今后的工程实践提供参考和借鉴。     

软土地基中PHC管桩水平受荷性状的试验研究

桩在水平荷载作用下的受力性状是一个复杂的桩土相互作用过程。针对软土地集中预应力管桩受水平荷载的问题,结合工程实例,通过水平静载试验,实测得到了水平荷载作用下PHC（超长预应力）桩与土共同作用时的工作性状,分析了PHC桩受水平力作用时的内力、变形和临界承载力以及地基土的水平抗力比例系数。试验结果可为今后同类地区水平受荷桩的设计与研究提供参考。     

考虑坡度效应的水平受荷桩应变楔计算方法

由于坡度效应的存在,常规方法并不适用于斜坡上水平受荷桩的计算,首先开展了斜坡上基桩的横向加载破坏试验,以确定斜坡上基桩的破坏模式。在此基础上,沿坡体方向对破坏土楔体进行斜向单元划分,提出了考虑坡度效应的土体应变楔模型,对于其中的关键参数应变楔深度与应变楔土体应变采用迭代求解。迭代过程中,建立基桩横向受荷的桩-土相互作用方程并用有限杆单元法求解,当求解得到的桩身地面处位移与应变楔模型中地面处土体位移之差小于某一允许值时,得到的基桩的水平位移及内力即为最终解答。通过与试验测试数据的对比,验证了该方法的合理性。最后,将土体破坏深度与边坡斜率的比值定义为陡坡效应影响范围,并对其影响因素进行了对比分析。结果表明,陡坡效应的影响范围受土体强度参数及基桩尺寸等多因素影响,其随着桩径的增加而减小,且随土体强度的增强而减小。     

水平偏心受荷群桩p乘子计算

水平偏心受荷群桩同时发生水平移动和绕承台中心的转动,使基桩的运动方向各不相同,因此基桩的运动方向成为影响群桩效应的一个关键因素。研究发现：水平偏心受荷的两根桩,前桩运动方向与两桩连线夹角0o≤η≤90o,后桩夹角?90o≤θ≤90o;量化两桩间桩?土?桩相互作用的折减系数与η和θ密切相关,η和θ组合存在一个范围,在该范围内两桩不存在相互作用;当两桩存在相互作用时,相互作用对后桩的影响往往大于对前桩的影响。通过将定量描述水平受荷群桩群桩效应的p乘子概念拓展到水平偏心受荷群桩,综合运用理论分析、试验和数值计算成果,提出了折减系数计算公式,进而给出了广义p乘子经验计算公式。通过试验案例验证了该计算公式的合理性。     

主动侧向受荷桩桩周土的影像观测与数值模拟

在室内模型试验中对模型桩顶施加水平荷载,分别采用数字照相无标点变形量测系统及配套量测分析软件形象地再现了不同密实度砂土中桩周土体及地表土体水平位移分布规律。对双桩的地表水平位移分布情形进行观测分析,结合桩顶位移与水平荷载的关系研究了桩间距对桩与桩之间的相互作用的影响。应用颗粒流程序PFC2D模拟一定深度平面内桩周土体位移,揭示了主动桩桩周土的颗粒流动性状及桩间距对桩-土相互作用的影响。结果表明,主动受荷桩桩周砂土位移场呈两个纺锤体状;砂土密实度增加,桩前砂土变形范围增大;桩间距越小,相邻桩相互影响越明显。     

层状地基中轴向受荷单桩的边界元法分析

以层状地基内部作用一竖向集中力时的广义Mindlin解作为边界单元法的基本解,对层状地基中的轴向受荷单桩进行了分析,对基本解的奇异性处理方法进行了改进。考虑了桩的可压缩性和长径比对桩-土荷载传递规律和沉降特性的影响,编制了计算程序,并进行了数值分析和计算。结果表明,该方法具有较快的计算速度和良好的计算精度。     

碎石土斜坡水平受荷桩承载特性研究

斜坡上的桩基础的承载性能是复杂多变的。对于四川西部山地地形较广泛,且地基覆盖层多为特有的碎石土地层来说,水平受荷桩的相关研究还较少。为了研究碎石土地基斜坡上单桩基础的水平承载特性及桩土间的相互作用,通过现场水平静载荷试验在坡度为0°、15°、30°、45°的条件下,探讨桩身变形、桩身弯矩、土压力的变化。运用FLAC3D有限元分析软件得出水平荷载作用下,碎石土斜坡不同坡度的桩基础与桩周土之间的应力云图、位移云图的变化特点。将数值模拟结果与现场试验结果进行了对比,提出了单桩水平临界荷载和极限荷载在不同坡度区间内取值时的折减系数,为实际工程提供一定的参考。     

成层土中轴横受荷桩水平响应的非线性解

对于承受轴向荷载的水平受荷桩,以往研究大多基于线弹性或弹塑性水平荷载传递模型.为提升轴横受荷桩的计算设计水平,采用轴向荷载传递法计算桩身轴力,考虑桩身轴力引起的P-Δ效应,基于双曲线型水平荷载传递模型考虑桩-土体系变形的非线性特征,对成层土中轴横受荷桩的水平响应进行分析求解,得到了轴横荷载作用下桩身变形和内力的非线性有...     

砂土中考虑冲刷的水平受荷桩等效应变楔方法

冲刷引起桩周土体的损失,研究冲刷效应对桩基水平承载特性的影响非常必要。基于桩前土体楔形受力的应变楔方法可以推导桩侧p-y曲线,进而分析水平受荷桩的受力变形特性,但只适于地表水平的情况。基于冲刷坑坑底以上土体的自重荷载对楔形体的开展范围进行深度等效,建立了冲刷条件下砂土中水平受荷桩的等效应变楔方法。通过与文献对比,验证了该方法的可行性。研究结果表明：冲刷深度增加,冲刷坑底宽度增大及冲刷坡角减小均会降低桩基水平承载性能。与仅考虑冲刷引起的桩侧极限抗力削弱的简化方法相比,本研究得到的桩基最大弯矩偏小。将冲刷坑底以上土层全部剥蚀的做法,忽略了冲刷深度内的土层作用,计算结果会偏于保守。     

大位移条件下水平受荷单桩的简明弹塑性计算方法

软土地层中当桩顶水平荷载较大时,采用传统m法计算容易低估桩身弯矩与挠曲变形,有必要针对该问题提出相关计算方法。将地基土体简化为理想弹塑性体,假定桩身某一深度处存在土体的弹塑性变形临界点,临界点以上的土体进入塑性变形状态,而临界点以下的土体仍处于弹性变形状态,分段建立桩身挠曲微分控制方程,得到水平受荷单桩简明弹塑性计算方法。现场单桩实测和参数敏感性分析结果表明:采用简明弹塑性计算方法得到的桩身最大弯矩较传统m法计算精度提高38.1%;桩身最大水平位移计算精度提高22.3%;桩顶边界条件对桩身水平位移与弯矩沿桩身的分布规律影响显著;桩身最大弯矩和水平位移对土体的极限抗力系数及其形状参数较敏感,设计中宜按下限值选取。     

砂土中桩土侧向相互作用的应变楔模型修正

提出了砂土中水平受荷单桩的修正应变楔方法。从3个方面对应变楔模型进行了修正,首先假设三维被动土楔后桩身的水平位移呈非线性变化,从而使得楔形体内的水平应变不再是一常量,而是沿深度变化。其次引入了两个双曲线型的模型分别用以模拟楔形体中土体的水平应力增量-应变关系和桩-土界面处桩侧剪应力-位移关系。然后通过算例验证了修正方法的有效性,模拟结果与实测结果吻合较好。最后分析了各个修正因素对计算结果影响,结果显示,非线性位移假设的引入对原应变楔模型计算的水平承载力偏高有明显地改善,新的水平应力增量-应变关系和桩侧剪应力-位移关系的引入使得应变楔方法更加简便有效。     

越顶破坏模式下沉埋桩受荷段及沉埋段推力算法

滑坡推力的确定对于抗滑桩设计极其重要,沉埋桩作为对传统抗滑桩的优化,其受荷段推力的研究目前主要借助于模型试验和数值模拟,缺乏深入的理论分析。为了建立沉埋桩后侧受荷段及桩顶沉埋段滑坡推力计算方法,针对沉埋桩加固的基岩-覆盖层式滑坡,基于潜在越顶破坏模式,由桩顶位置将越顶滑面分为顶部、底部两段,其中,顶部滑面上水平方向合力即为沉埋段推力,可由积分求得,底部滑面上各个方向的力求解方法与此类似;在此基础上,利用刚体极限平衡理论对底部滑面与桩受荷段所围滑体进行受力分析,进而可得受荷段推力计算公式。实例分析表明：理论算法所得沉埋段与受荷段推力值与FLAC3D结果非常接近,其中,受荷段推力、沉埋段推力、设桩位置处总推力随沉埋比的增大而分别非线性减小、增大、减小;沉埋比位于0~0.67范围内时,沉埋段与受荷段推力之比由0缓慢增大到0.30~0.50,随着沉埋比增大到0.8,该比值急剧增大到1.47~2.12;一般沉埋深度下,沉埋段推力小于受荷段推力。沉埋桩推力的理论研究对于桩体内力优化、沉埋深度确定具有重要的现实意义,将有助于该桩型的进一步推广应用。     

基桩无损动测试验研究及其应用：模型桩动测与静压对比试验的研究

针对松原地区的地质条件，围绕基桩质量检测和承载力计算，通过模型桩的动力测试试验及动测与静压对比试验研究，得出了完整桩及各类缺陷桩的动态特征规律、桩周介质和缺陷的不同程度，对判断桩缺陷的性质和位置及影响规律以及对应力波速的影响规律等。提出了适合于本地区的用动力测试法计算单桩承载力的经验公式及动静对比系数为０．００３８。为解决本地区桩基工程的质量检测问题，提供了经验。