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。     

被动桩水平位移荷载施加位置的探讨

被动桩是指一种由于土体水平位移而发生挠曲变形的桩。目前不论是室内试验还是数值计算,常在模型边界对土体施加水平位移荷载（位移边界条件）形成土体的位移场,用来研究被动桩的变形特征,但不同研究者采用的水平位移施加位置（边界位置）与被动桩的距离存在较大差异。结合一个工程案例,采用有限单元法对水平位移加载位置进行了单变量参数分析。研究表明,随着水平位移加载位置与被动桩距离的增加,桩身变形显著减小。这表明了施加位移边界后地基中存在明显的应力扩散。当该距离小于5.5倍桩径时,在模型边界施加同等大小的水平位移所需应力显著增加。同时讨论了水平荷载加载位置与被动桩距离的合理范围,认为应在5～8倍桩径范围之内。     

倾斜荷载下群桩承载特性理论分析

倾斜荷载是海洋、输变线塔等桩基工程的最主要荷载形式之一。然而现行规范中有关该问题的计算方法相对并不成熟。将桩身划分为自由段和嵌固段,建立桩基单元体的挠曲微分方程;基于群桩p-y曲线法计算水平荷载下群桩承载特性;考虑桩-土相对滑移和竖向力引起的二阶弯矩(P-(35))效应,基于剪切位移法计算竖向荷载下桩-土相互作用;编制相应程序,以迭代法计算获得荷载-位移曲线、桩身弯矩分布规律曲线等。分析验证了所建立的理论计算方法的准确性和可靠性。相关研究成果拓展了工程设计中倾斜荷载作用下桩基承载特性计算方法,为工程设计与计算提供参考依据。     

矩形桩沉桩挤土效应透明土模型试验研究

矩形桩沉桩挤土效应与传统圆形截面桩不同,传统的理论模型和试验技术不适用于研究矩形截面桩沉桩挤土效应。基于透明土变形可视化技术,研究了矩形截面桩沉桩挤土的位移场变化规律。试验结果表明,矩形桩沉桩后,桩周可以分为两块区域：靠近矩形桩身的过渡区域,在此区域内挤土位移模式呈现非柱对称特征,过渡区半径约为4deq～5deq,远离桩身的圆孔扩张区域,该区域内挤土位移呈现柱对称特征。根据矩形截面桩的沉桩挤土试验,推导出了矩形桩截面的修正扩孔理论,并将理论计算的位移值与模型试验测量值进行对比,验证修正扩孔理论的合理性。     

深厚软土中抗滑桩的修正悬臂桩计算方法

大面积堆填或开挖时深厚软土地层内部常产生较大滑移,这为该类地层中考虑桩土作用的抗滑桩分析带来较大困难。考虑深厚软土的滑移性状,针对既有悬臂桩法计算存在的问题进行修正,滑动面上部桩身受荷段的桩身荷载采用等腰三角形分布且极值点为极限侧土压力,设滑动面下部桩身锚固段上侧桩周软土为理想弹塑性以考虑软土大位移条件,下侧为弹性状态,并通过位移叠加原理对传统方法求解产生滑动面不连续的缺陷进行修正。通过现场桩侧堆载试验验证,修正悬臂桩法的弯矩和位移计算结果较好,桩顶位移误差小于3%,桩身最大弯矩误差小于10%。所提方法有助于深厚软土地层抗滑桩的设计和计算。     

高层建筑桩基础沉降计算

该文针对建筑桩基础，根据剪切位移法求桩受力时桩间土各点的变形，用文克尔模型求桩间土对基础的反力，对杨敏的高层建筑桩箱(筏)基础沉降计算公式进行修正。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降分析

以剪切位移法为基础,假定桩周摩阻力与桩-土相对位移之间为弹塑性关系,推导了柔性基础下刚性桩复合地基的沉降计算公式;通过算例,探讨了桩顶沉降、桩身应力、桩周摩阻力、中性层等分布规律,并将中性层位置及桩端应力等计算结果与有限元及差分计算结果比较,得到了相一致的结论,证明了所采用方法的正确性。     

竖向荷载下桩基础弹性分析的改进计算方法

将Randolph剪切位移方法中桩身位移与桩端位移的函数关系简化为一多项式,并与Poulos积分方程中土体柔度系数矩阵相结合,提出了一种竖向受荷单桩弹性分析的改进计算方法,从而避免了Poulos积分方程法中的差分运算以及由此带来的其他矩阵运算,同时比Randolph方法更能准确模拟桩身剪切应力的分布,并将单桩的改进计算方法应用于群桩分析。将改进的计算方法与Poulos、Randolph方法以及Chow混合方法的单桩和群桩计算结果进行了比较,结果表明：改进计算方法是可行的,可满足精度要求。     

挠曲线复位的微分方程解法求梁的位移

梁位移求解的方法主要有两种：积分法和叠加法。积分法的困难是当多个荷载同时作用时，要按控制面分段列弯矩方程，这样，两次积分时带来的积分常数较多，导致依边界条件、连续条件定这些常数时要解多个联立方程，计算繁杂。梁位移求解的叠加法是借用典型荷载下梁已知积分结果来进行对应位置位移的叠加，具体是查转角方程、挠曲线方程表格。从表中知，梁任一位置处的位移方程大多是多次多项式，很难记忆，故离开表格便无法采用。本文找到了一种新的方法求梁的位移，通过设置比拟梁，使比拟梁的挠曲线复位于原梁，从而建立了相应的微分方程，求解此方程后便可得梁的位移，避开了分段多次积分或查表的弱点。     

箱形隧道基坑下已建地铁盾构隧道隆起位移的控制分析与设计

结合南京火车站站前广场龙蟠路隧道（南侧）西段上跨已建成的地铁1号线双线盾构隧道时的基坑支护工程,采用排桩与桩板支护法有效地解决了基坑开挖中盾构隧道隆起位移控制的难题。并就箱形隧道基坑下已建地铁盾构隧道隆起位移的控制分析计算、排桩与桩板支护设计及施工方法、施工中的位移监控量测结果作了较详细地分析论述。     

搅拌桩在基坑围护和压桩防护中的综合作用研究

提出了“二合一”搅拌桩概念,通过工程实例表明,该方法是切实有效的,最后分析了压桩时产生的超孔隙水压力,以及作为压桩防护和基坑围护双重作用时,水泥土搅拌桩的工作机理。     

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。     

北京某深基坑桩锚支护结构监测及分析

采用桩锚支护结构对北京某深基坑进行支护,在施工过程中进行桩顶位移、地表沉降、锚索轴力监测,并对监测数据分析。结果表明：桩锚支护体系能有效地控制基坑水平位移和周边地表沉降,并且桩顶水平位移变化、沉降变化是比较有规律的。锚索预应力损失值较大,在30％～50％之间,在开挖过程中变化范围在15％以内;第一道锚索在控制位移和沉降发挥着关键的作用,第三道锚索是控制桩身最大弯矩的关键。结合实测值与理论计算值产生差异的原因,对以后类似桩锚支护结构的设计提出了建议。     

路堤挡墙与预应力管桩连接方法现场试验研究

采用预应力管桩（PHC）作为路基挡土墙基础,可发挥PHC桩质量保证率高、抗压性能好的优势,挡土墙承担水平荷载的要求也给PHC桩基础与基底的连接模式提出了问题。依托广东广清高速公路扩建工程进行现场试验,研究PHC桩基础分别采用有盖板的垫层式和无盖板的嵌入式承连挡土墙基底模式的作用机制。研究表明：垫层式与嵌入式连接的PHC基础桩间土均承担主要荷载,嵌入式连接外桩与桩间土应力比更大,是垫层式两倍左右,嵌入式内、外桩承载力发挥率差别更加明显;垫层式连接基础不能阻止墙体发生偏转,嵌入式连接通过桩体的约束作用控制墙体保持位置状态稳定;垫层式与嵌入式连接的挡墙受力主要表现为底板底面沿路基方向承受拉应力,在垂直路基方向底板底面未出现零压力区;两种连接模式墙体水平位移差别不大,桩间土是承担水平荷载的主体。     

基坑开挖反压土作用机制及其简化分析方法研究

分析了反压土与支护结构相互作用的机制。在此基础上,基于弹性抗力法,结合天津市一些工程经验,建立了考虑反压土影响时支护结构内力和变形的计算方法,并结合工程实例进行比较分析。分析结果表明,反压土高度不变时,随着反压土的坡度减小或反压土宽度的增大,支护结构的最大位移和最大弯矩都逐渐减小;当反压土的坡度减小到一定值或顶宽增大到一定的程度时,支护结构的最大位移和最大弯矩不再减小而趋于一个定值。反压土土质条件对反压土的作用的发挥有着显著作用。开挖前进行良好的降水,开挖过程中注意不要扰动反压土,并对反压土做好良好的护坡,防止雨水侵入土坡,这些措施均有助于保证反压土作用的充分发挥。必要时,可考虑对反压土进行注浆加固。工程实测表明本文建议方法的计算结果与工程实测结果较吻合,并表明在开挖面积较大的基坑工程中,条件适当时,采用基坑内侧预留反压土的方法可不需设置水平支撑,可节约大量基坑支护投资,并缩短工期,具有良好的经济效果。     

考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性与位移关系研究

桩锚支护结构应用日益广泛,然而在基坑开挖过程中,基于锚杆预应力的基坑稳定性与位移的量化关系尚未解决。同时考虑锚杆预应力引起的附加应力对基坑稳定性和位移的影响,分别得到预应力与桩锚支护结构基坑整体稳定性安全系数、水平位移的计算公式,以及基坑整体稳定性安全系数与水平位移二者之间的关系表达式;通过典型基坑工程实例与现行通用基坑设计软件计算结果进行对比。结果表明：（1）将预应力以附加应力形式来计算基坑整体稳定性安全系数,安全系数随着预应力增加而增加,二者呈非线性关系;（2）以预应力在土体中产生的附加应力形式来计算桩锚支护结构水平位移,支护结构水平位移随着预应力增加而减小,二者呈非线性关系;（3）给出的支护结构稳定性安全系数和支护结构水平位移之间的关系表达式,更加符合理论与工程实际;（4）现行桩锚支护结构设计偏于保守,考虑预应力的基坑稳定性和位移计算方法,仍需根据大量工程实践进行验证与修正。（5）首次考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性计算与水平位移关系研究,可为基坑开挖过程中的动态稳定性评价提供理论依据。     

Influences of axial load on the lateral response of single pile with integral equation method

This article revisits the influences of axial load on the lateral response of single pile with integral equation method. The problem is formulated by decomposing the pile soil system into an extended elastic soil and a fictitious pile, the former of which is analyzed by making use of the fundamental Mindlin's solution for a concentrated horizontal load whereas the latter is modeled by the conventional beam bending theory. According to the rotation compatibility condition between the fictitious pile and the extended soil, a Fredholm integral equation of the second kind is established with the shear strain and rotation angle of the fictitious pile being the basic unknowns. The bending moment and displacement distribution along the pile are subsequently obtained. Comparison with existing solutions validates the accuracy and applicability of the present formulation. The results of parametric analysis indicate that the influences of axial load on the lateral response of single piles could be significant, and in general, the bending moment and horizontal displacement distributions along the pile increase considerably with the increase of axial load. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

负温对基坑悬臂桩水平冻胀力影响的模拟研究

寒冷地区基坑悬臂桩支护工程,在桩后土体水平冻胀力作用下,易出现桩体倾斜、水平裂缝、剪断等问题.负温是水平冻胀力产生的关键因素,采用数值模拟方法,分别模拟粉质黏土、黏土在一定的负温变化下,桩体水平冻胀力的大小和分布模式,结果表明：负温越低,土体冻结速率越大,水平冻胀力越大;桩身范围内,水平冻胀力大致呈上下小、中间大的抛物线型分布,最大值出现在基坑的中下部,为开挖深度的0.5～0.8倍,力值约为冻胀前土压力的2～15倍,同时拟合出最大水平冻胀力与温度、桩顶位移之间的关系公式;此外,桩体水平位移随负温增加而增加,桩顶位置处,冻胀引起的水平位移为开挖引起位移量的0.88～11.38倍.     

悬臂排桩支护结构空间变形分析

以矩形基坑悬臂排桩支护结构为研究对象,通过分析现场实测数据和数值计算,归纳出了冠梁和支护桩的空间变形模式,建立了整个支护系统的能量表达式。利用最小势能原理,推导了基坑中部桩顶最大位移的解析解,分析了各主要支护参数对该位移的影响。研究结果表明,桩顶最大位移随坡顶超载和桩间距的增大基本呈线性增大趋势;当嵌固深度系数逐渐增大时,桩顶最大位移也逐渐增大,但趋势渐缓;基坑长度对其影响也较大,当基坑长度超过一定数值后,最大位移值趋于稳定。最后利用所得的研究成果对某基坑进行了验证,并与现场实测结果进行了对比,计算结果能够满足工程要求。     

考虑窜孔效应的人工挖孔桩护壁设计方法研究

护壁对于人工挖孔桩成孔过程中防止土体塌落及滑动有着极为重要的作用,是施工中保障人员安全和工程质量的主要构件。针对人工挖孔桩的护壁设计问题,分灌注桩和空桩两种工况分别建立了力学分析模型,以护壁的抗拉强度和水平位移作为护壁失效的控制条件,结合桩间土受力模型,提出了预防窜孔问题的人工挖孔桩护壁设计方法。将本文提出的新的设计方法应用于实际工程,结果表明了本文方法的合理性,并根据实际应用结果提出了施工建议。研究成果对人工挖孔桩护壁的设计与施工安全有积极的指导和借鉴意义。