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。     

复合地基相互作用系数解法及参数分析

采用积分方程法推导出求解桩-桩、桩-土、土-土之间的相互作用系数所需要的第2类Fredholm积分方程,利用叠加原理对复合地基进行计算分析。通过与试验结果的比较,验证了计算方法的正确性,并对复合地基的沉降、各桩以及土之间的荷载分担情况进行了参数分析。该方法能够用来分析大规模复合地基,具有一定的工程应用前景。     

壁板桩群桩竖直荷载沉降关系的变分法分析

将壁板桩桩身竖向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,同时考虑壁板桩桩身剪应力沿其周边以及桩底法向应力沿桩底面分布的不均匀性,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壁板桩群桩竖直荷载沉降关系的显式解答。与近似三维分析方法计算结果的对比验证了所提出解答的合理性,也展示了其计算速度更快,计算存储量要求更低的优点。     

刚性桩复合地基沉降计算的简化方法

既简便又具有较好精度的刚性桩复合地基沉降计算方法仍是工程实践中迫切需要而又有待于解决的问题,文中提出了一个解决的简化方法。在刚性桩复合地基中,由于桩间土荷载水平不高,将桩间土荷载-沉降曲线近似为线性。当桩的荷载水平不高时,对桩的沉降可按线性考虑,线性关系可按线弹性方程计算得到。若桩可能进入非线性甚至塑性,则假设桩的荷载-沉降曲线满足双曲线规律,可较好地考虑桩的非线性沉降过程。通过计算单桩承载力特征值下的沉降,然后通过双曲线方程特点得到桩的非线性沉降方程。对于有单桩静载试验的情况,提出直接利用单桩试验曲线建立单桩的双曲线方程。最后依据共同作用时桩和桩间土的变形协调条件和静力平衡方程,即可计算其实际基础下复合地基的沉降,从而得到一个刚性桩复合地基沉降计算的简化方法。工程实例表明,简化是方法既简便又具有较好的精度,可为工程实践提供一个有效实用的计算方法。     

层状地基群桩沉降计算的剪切位移解析算法

考虑群桩的“束缚作用”,基于剪切位移法的理论,提出了竖向荷载作用下用于层状地基大规模群桩沉降分析的简捷实用的解析算法。以单桩位移积分方程为基础,导出了桩顶位移与轴力和桩底位移与轴力之间的关系,考虑桩-桩相互作用,得出了计算群桩沉降的柔度矩阵方程。推导过程中,桩被分成任意n段,因此该方法可以用于地基土任意分层的群桩沉降计算。算例分析表明,该方法与边混合法和界元法有较好的一致性。     

路堤荷载下考虑地基成层性的复合地基加固区沉降计算

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,基于弹性理论,引入假定的桩间土位移模式,综合考虑路堤填土的土拱效应、复合地基加固区桩间土的成层性,建立了典型单元体的平衡方程,应用桩土位移协调条件及边界条件,得到了各层土范围内桩、桩周土竖向应力及桩侧剪应力的分布规律,从而推导出路堤荷载下复合地基加固区桩及桩周土压缩量计算的解析式,获得了表征复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形的解析表达式,并分析了加固区桩周土体层序对复合地基受力变形特性的影响。研究结果表明:当地基浅层土质较好时,复合地基加固区压缩量较其他情况下小,按本文建议的方法计算所得结果满足工程计算精度要求。     

水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状

利用河海大学岩土所自行研制开发的大型试验模型槽进行PCC桩水平承载足尺试验,实测得到了水平荷载作用下桩身弯矩分布。利用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC单桩与等截面实心圆桩、PCC桩复合地基与等截面实心圆桩复合地基在水平荷载作用下的工作性状,对其桩身弯矩和水平位移的分布规律进行了比较,分析了竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率对PCC桩复合地基桩身性状的影响。研究表明,PCC桩复合地基在水平荷载作用下,随着竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率的增加,其桩身弯矩和水平位移随之减小。因此,在PCC桩复合地基设计时可以通过适度调整这些影响参数来减小水平荷载作用下的桩身弯矩和水平位移,确保桩身的安全。     

多向荷载作用下层状地基刚性桩筏基础分析

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间理论,分析了多向荷载下桩顶面-土表面、土表面-桩顶面、土表面-土表面的相互作用关系。建立了桩土体系柔度矩阵,得到了多向荷载下层状地基中刚性桩筏基础的受力和变形的关系以及桩的内力和变形沿桩身分布规律。通过与有限元对比,验证了该方法的合理性和修正地基模量的优越性,并对多向荷载作用下的桩筏基础进行了计算分析,计算结果表明,水平力将会引起桩筏基础的倾斜。     

基于能量法的轴横向荷载作用下单桩受力变形分析

轴向和横向荷载作用下单桩的受力变形分析是桩基研究的重点内容之一。单桩在水平荷载作用下会产生一定的水平位移与弯矩,而此时作用轴向荷载会使得桩体出现一定的压曲与附加弯矩,以致轴横向荷载作用下的单桩受力变形与单独作用水平荷载或轴向荷载的单桩存在较大的区别。故本文基于能量法,首先分别建立轴横向荷载作用下单桩的受力变形能量方程以及桩周土体能量方程,然后考虑桩土变形协调与一定的桩土相互作用,基于最小势能原理得到单桩变形控制微分方程,并采用幂级数法进行求解,最终得到轴横向荷载作用下单桩受力变形分析的幂级数解答。通过编程计算,将本文方法计算结果与试验结果、数值分析结果、规范法计算结果进行对比分析,验证了本文方法的合理性和可行性。在此基础上,基于本文解答进行了影响参数分析,结果表明：桩体长径比、桩土弹性模量比、桩周土模量深度变化系数均对轴横向受荷单桩的桩身水平位移与最大弯矩值有一定的影响,其中桩周土模量深度变化系数以不小于0.6为宜。     

一种确定导管架平台群桩p-y数据的方法

导管架海洋平台群桩基础的桩头约束是一种弹性约束。针对具有弹性约束桩头的群桩,提出了一种利用非线性地基梁群桩模型,通过迭代计算确定导管架平台群桩p-y数据的方法。该方法首先依据单桩p-y曲线,利用具有弹性约束桩头的群桩模型,计算桩头在总荷载作用下的水平位移;再利用Poulos相互作用系数确定由于群桩相互作用引起的桩头附加水平位移,将总荷载作用下的桩头水平位移与桩头附加水平位移叠加后的结果作为迭代计算的初始桩头水平位移。然后,依据桩头荷载与初始桩头水平位移,通过对单桩p-y数据的标定,确定其修正系数Ym,进而得到与第1次计算对应的群桩p-y数据。在接下来的迭代计算中,利用每次更新后的Ym确定该次计算使用的群桩p-y数据,并据此由群桩计算模型计算桩头位移,通过对单桩p-y数据标定确定相应的Ym,直到第i次与第i-1次计算出的Ym(i)和Ym(i-1)之间相对误差小于允许误差为止。由于该方法考虑群桩效应的p-y数据,且借助具有弹性约束桩头的群桩模型进行分析,从而使计算结果能客观反映具有弹性约束桩头群桩之间的相互作用与变形特性。     

现浇混凝土薄壁管桩施工工艺

介绍了现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩）成桩工艺。结合PCC桩在盐通高速公路软基处理中的应用,在现场对PCC桩施工工艺进行了试验研究,探讨了混凝土坍落度、拔管速度、施打顺序对PCC桩质量的影响,并对其充盈系数进行了分析研究。同时还对PCC桩质量检测方法进行了研究,并对可能出现的质量问题及预防措施做了初步探讨,可供相关工程参考     

含碎石层沥青加铺结构外部耦合计算方法

碎石化沥青加铺路面结构中不同层位材料性质差异显著,难以由同一种力学模型加以描述。针对这一问题,将沥青加铺层及碎石化混凝土视为连续及非连续颗粒介质,分别采用有限差分法(DEM)与颗粒离散单元法(PCC)模拟沥青加铺层及碎石结构层的力学行为,并采用耦合的方式,通过两域对应边界的相容条件与平衡条件的控制,实现了连续域与离散域的平滑过渡。作为应用,结合现场情况,将破碎混凝土简化成碎粒层、碎石表层和碎石底层,通过模拟计算,分析了破碎粒径不同组合条件下沥青加铺层对荷载的响应。结果表明,碎粒层粒径越大,沥青层的拉应力、应变越大;碎石表层粒径越小,即多锤头破碎机(MHB)破碎的越碎,原水泥混凝土面板的强度下降的越多,整体性就越差,沥青层底的拉应力、应变也就越大,因此要将破碎状态控制在一定程度为宜。     

现浇混凝土薄壁管桩复合地基沉降简化计算研究

PCC桩是一种主要应用于软土地基处理的刚性桩。以PCC桩复合地基为研究对象,基于PCC桩-土-垫层所组成的一个工作体系,考虑桩-土-垫层体系的工作特性及相互影响,对PCC桩进行分析提出了一种PCC桩复合地基模量计算方法,进而推导出PCC桩复合地基的桩土应力比、沉降简化计算公式。同时,运用工程实例进行验证。计算结果说明提出的解答是合理的,能够满足实际要求。     

PCC桩负摩阻力作用机理初探

负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中。PCC桩（现浇混凝土薄壁管桩）技术是河海大学自主研发的新型地基加固处理技术,而目前对PCC桩负摩阻力研究成果较少。结合以往研究实心桩的成果和PCC桩自身的特点,基于太沙基固结理论,探讨了PCC桩负摩阻力作用机理。研究表明,在PCC桩内部不产生负摩阻力,可以用原有方法计算外部负摩阻力,推导出其将在今后试验进一步验证。     

循环温度场作用下PCC能量桩热力学特性模型试验研究

PCC能量桩是河海大学岩土所开发的一种新型能量桩技术。在常规桩基静载荷模型试验基础上,将PCC能量桩放置在南京典型砂土中,并通过导热管内水体的循环对模型桩体施加温度场,以模拟PCC能量桩在实际运行过程中的承载力特性与受力机制,PCC能量桩先加载至工作荷载（极限荷载的一半）,再施加热-冷循环一次,最后加载至极限荷载,测得不同温度下PCC能量桩的荷载-位移关系曲线、桩身应力-应变关系曲线等变化规律。试验结果表明,能量桩换热过程中,热量更容易从桩体传向土体（即夏季模式的热循环）;热循环及制冷循环都明显改变了桩顶位移值,且往复循环作用下产生的塑性变形不能完全恢复,其积累变形可能危害上部结构安全;桩身受温度场作用产生的热应力相对较大,且不同约束条件下其变化值有所差异;在制冷循环下,桩底部甚至可能产生较大拉应力。     

Modeling 2-D spatial variation in slope reliability analysis using interpolated autocorrelations

This paper deals with slope reliability analysis incorporating two-dimensional spatial variation. Two methods, namely the method of autocorrelated slices and the method of interpolated autocorrelations, are proposed for this purpose. Investigations are carried out based on the limit equilibrium method of slices. First-order-reliability-method (FORM) is coupled with deterministic slope stability analysis using the constrained optimization approach. Systematic search for the probabilistic critical slip surface has been carried out in this study. It is shown that both methods work well in modeling 2-D spatial variation. The results of slope reliability analysis are validated by Monte Carlo simulations. Failure probabilities obtained by FORM agree well with simulation results. It is found that 2-D spatial variation significantly influences the reliability analysis, and that the reliability index is more sensitive to vertical autocorrelation distance than to horizontal autocorrelation distance. Based on this study, failure probability is found significantly overestimated when spatial variation is ignored. Finally, the possible use of the method of interpolated autocorrelations in a probabilistic finite element analysis is suggested.     

陆面蒸散量观测方法比较分析及其影响因素研究

陆面蒸散是陆面水分平衡的主要分量,也是地球系统水分消耗的主要途径,但陆面蒸散量测量技术一直没有得到很好地解决.利用LOPEX试验区内陇中黄土高原定西陆面过程综合观测站的历史观测资料,在参考对照蒸发皿观测的水面蒸发量的基础上,对蒸渗计法、涡动相关法、彭曼方法等3种方法观测的陆面蒸散量的年变化特征进行了比较分析,发现各观测...     

地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡极限分析

针对地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡典型模型,提出了一种地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡的极限分析改进方法,该方法考虑了边坡极限状态时锚索的受力变化。基于岩体刚性假设并考虑滑移过程锚索受力变化,结合极限平衡法推导出边坡加固预应力锚索的受力变化公式;地震作用仅考虑地震波传播至滑动面时产生的透射波对边坡稳定性的影响,从功率的角度出发,结合极限分析上限法与强度折减法,考虑预应力锚索受力变化,推导出地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡的动安全系数计算理论公式;结合算例,采用考虑与不考虑滑移过程锚索受力变化两种计算方法,分析了在不同入射波波幅、入射角度及滑动面黏聚力、内摩擦角条件下两种方法计算结果的差异。算例结果表明：考虑与不考虑滑移过程锚索受力变化计算方法,计算得出的动安全系数变化规律一致,但考虑滑移过程锚索受力变化的改进计算方法得出的动安全系数动态变化幅度明显更小,反映了锚索的抗震作用效果,可为地震作用下该类型岩坡的预应力锚索加固设计分析提供参考。     

桩承加筋路堤中路堤与褥垫层共同作用理论分析

从桩承加筋路堤中加筋褥垫层与路堤填土共同作用的实际情况出发,利用弹性力学对路堤填土单元进行了力学平衡分析,同时考虑到加筋褥垫层的工作状态类似于连续梁板的特性,根据PCC桩承加筋路堤的设计参数及现场测试结果,将现浇混凝土薄壁管桩（PCC）桩承加筋路堤中的加筋褥垫层视为弹性薄板,再根据薄板小挠度理论,推导出了桩土差异沉降等计算公式。又根据填土与褥垫层变形协调、应力连续的条件,在忽略褥垫层材料本身压缩量的前提下将加筋褥垫层变形分析与填土变形分析相结合,提出了求解填土等沉面高度、桩土应力、桩土差异沉降的方法,最后通过与现场实测结果对比,验证了方法的正确性。