桩-土-承台共同作用的简化分析方法

从桩与承台下地基土共同分担荷载的基本条件出发,提出了一种从单桩荷载沉降曲线入手的桩-土-承台共同作用简化分析方法。在给定单桩荷载水平下,假定承台下桩间土的变形量等于此时单桩沉降量,求解相应的板底应力,从而可以得到任意桩荷载水平下的承台荷载分担量,而不必将桩的受荷水平限制在极限荷载。将基础沉降分为桩间土变形量及桩端下卧土层的整体压缩量两部分进行分析。桩间土变形量等于单桩在给定荷载水平下的沉降量,而桩端下卧土层的整体压缩量则由承台与桩两部分荷载引起,可以相对准确地预测基础沉降量。工程实例分析与实测结果的比较表明该方法是可行的。     

桩基承台梁结构分析的新方法

以分层地基模型并采用有限元-有限压缩层的计算方法为基础建立起桩土支承体系刚度矩阵,从而导出桩-土-承台梁的共同作用方程.通过笔者编制的计算程序分析了考虑桩土共同作用后的承台沉降及桩顶荷载,计算结果同弹性理论方法比较一致,并得出了一些有益的结论.     

群桩-土-承台非线性共同作用固结过程分析

基于固结有限层的考虑提出了土体固结的桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序CPRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以给出不同时刻桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况,从而模拟了非线性共同作用下固结的全过程。     

桩-土-承台结构在波浪力作用下的力学效应分析

在港口桥梁工程和海洋工程中,一般将桩从桩-土-承台结构中分离出来,单独计算波浪力对桩的作用。在提出波浪力作用下桩-土-承台结构相互作用模型的基础上,结合工程算例,进行了桩-土-承台结构在波浪力作用下桩的荷载和弯矩计算分析,结果表明：在不考虑波浪力的情况下,计算结果跟规范方法较为接近,验证了桩-土相互作用模型的适用性。在此基础上迭加波浪力,将波浪力和桩-土-承台作为一个完整的系统研究,随着承台所受外力、波浪力、桩侧地基土的变化,分析了桩-土-承台结构在波浪力作用下的受力效应。     

竖向荷载下群桩-土-承台相互作用数值分析

在大桩径、小桩距的群桩条件下,不仅有来自桩侧、桩端和承台传递的多重应力叠加,还有群桩对桩间土的夹持作用影响,桩-土-承台之间作用更加复杂。用有限差分软件模拟固定桩距、桩径,变化竖向荷载下桩-土-承台的相互作用。从各层土的侧摩阻力、不同位置桩的桩顶荷载、荷载-沉降关系、桩间土体位移等方面的计算结果分析桩-土-承台之间的相互影响。结果表明,荷载超出117.8 MN（略大于Pu/2,Pu为群桩极限承载力）后,群桩对上部桩间土的夹持作用开始减小,桩侧上部侧摩阻力增大;桩侧下部侧摩阻力在多重应力叠加作用下呈减小趋势,不同位置的桩侧摩阻力影响范围有差异;用群桩沉降达到5%倍桩径时的荷载作为群桩的竖向极限承载力是可取的;当沉降与桩径的比值超出1%后,承台分担荷载的比例逐渐增大,群桩分担荷载的比例减小。     

桩-土共同作用的研究

桩端刺入量与桩身压缩量之和等于桩端以上桩间土的压缩量,这是桩与土共同发挥作用的基本条件。从这个基本条件出发,提出了一种考虑桩-土共同作用的简化分析方法。该方法可以求解任意荷载水平下桩间土的荷载分担量,进而可以方便的求解出用桩量,同时将基础沉降分为桩间土变形量及桩端下卧土层的整体压缩量两部分进行分析,可以方便的预测基础沉降量,最后根据建筑物的允许变形来确定桩的设计荷载值。工程实例分析表明该方法是可行的。     

高层建筑桩与承台荷载测试分析

根据某高层建筑柱下独立承台桩基础的桩与承台荷载分担的实测资料,分析了桩基础桩与承台荷载分担、桩顶反力分布、桩间土反力分布等特性。桩与承台可以共同承担上部荷载,桩与承台底地基土分别承担总荷载的80 %与20 %左右;承台底地基土与桩的荷载分担比值,在工程初期变化起伏较大,随着主体完工后逐渐趋于稳定;中桩桩顶反力值小于边桩和角桩桩顶反力值;桩顶反力与承台底土反力沿承台两边基本呈马鞍形分布,实测结果为高层建筑柱下独立承台桩基础的设计计算提供有益的参考依据。     

低承台扩底楔形桩群桩效应系数研究

基于模型试验方法,开展砂土中竖向荷载作用下低承台2×1和2×2扩底楔形桩群桩桩-土相互作用模型试验,测得不同荷载等级下桩顶荷载-沉降关系曲线、桩端阻力以及桩身轴力等分布规律,同时开展扩底楔形桩单桩竖向承载特性试验作为对比分析。结合JGJ94规范规定的承台效应系数和群桩效应系数,对扩底楔形桩群桩竖向极限承载力进行了理论计算分析。研究结果表明,文中试验条件下竖向荷载作用下低承台2×1和2×2扩底楔形桩群桩的综合效应系数分别为1.16和1.10;无承台作用下2×1和2×2扩底楔形桩群桩的群桩效应系数分别为0.95和0.88;理论计算中扩底楔形桩承台效应系数和群桩效应系数可以参照等直径桩的相关规范取值。     

陆上风轮机梁板基础受力特性简化分析

提出一种多向荷载同时作用下的刚性桩筏基础简化计算方法,基于Mindlin解,分析桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面、土表面-土表面的相互作用关系。推导多向荷载下桩土体系柔度矩阵,得到刚性桩筏基础的受力和变形的关系,通过与有限元对比证明了文中方法的正确性,在此基础上对耦合荷载作用下的风机基础的受力和变形特性进行分析。研究表明,耦合荷载作用下风机基础将会产生竖向不均匀沉降,并会引起桩顶轴力的的巨大的差异。     

刚性桩复合地基垫层对桩土应力比影响分析

从极限平衡理论角度对刚性桩复合地基中垫层作用机理进行分析,提出桩顶垫层厚度、垫层材料内摩擦角等参数对桩土应力分担的控制公式,推导出在已知表面应力情况下考虑桩土共同作用的桩土沉降计算公式,在此基础上提出一种桩土应力比的迭代计算方法。编制程序实现对算例的计算,总结分析计算结果并与实测值进行对比验证。     

刚性基础-桩-土非线性共同作用的近似分析方法

提出了一种刚性基础-桩-土共同作用非线性分析更为简便的近似方法。刚性基础基底单元（桩或土单元）本身受力变形的非线性关系采用静载试验得到的Q-s曲线,这种单元自身非线性及单元之间线弹性共同作用,可同时用迭代法计算。算例表明,这种方法方便、实用,能较好地反映桩、土非线性特性对基础受力变形的影响。     

Mesh-free analysis applied in reinforced soil slopes

One of the most applicable geotechnical structures whose analysis is carried out through iterative procedures is the reinforced soil slope. In this regard, the most successful method for the reinforced slope analysis through numerical methods is the finite element method whose updating mesh may result in some difficulties. In this study, the Natural Element Method (NEM), which is a mesh-free method, in conjunction with conventional limit equilibrium is implemented to find the slip surface in the reinforced slopes. Results demonstrate the convergence and preciseness of the present method in comparison with the other numerical methods and conventional limit equilibrium method.     

基于相互作用系数探讨的群桩简化分析

相互作用系数法是群桩分析的一种有效的数值计算方法,该方法关键在于确定群桩的相互作用系数。传统的弹性分析方法所得的相互作用系数值偏大,计算结果与实测值差距不小;采用考虑土体弹塑性特征和桩土界面接触的三维有限元方法计算相互作用系数可以有效减少弹性方法的计算偏差,在此基础上推导了高承台群桩的简化分析方法。根据ABAQUS平台进行了大量三维有限元计算,分析了荷载水平、桩土模量比、桩距径比和桩长桩径比对相互作用系数的影响;比较了不同方法下相互作用系数的变化规律。通过有限元方法确定的相互作用系数对两群桩工程实例进行分析,计算结果表明该方法最接近于实测结果。     

A method for the analysis of large vertically loaded pile groups

An iterative method is described for the analysis of vertically loaded pile groups with a large number of vertical piles. The individual pile response is modelled using load-transfer (t–z) curves while pile–soil–pile interaction is determined using Mindlin's solution. The present method not only keeps all the advantages of the so-called ‘hybrid method’, but also makes it possible for practising engineers to solve problems of large non-uniformly arranged pile groups in a time-saving way using a personal computer. Good agreement between the present method of analysis and the direct method is observed. A case history is analysed and the computed response of a large pile group compares favourably with the field measurement. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

白鹤滩水电站拱坝推力对坝肩的影响分析

对于地质条件复杂的高拱坝,坝肩的变形及稳定性对拱坝的受力状态有很大的影响,在研究过程中必须考虑拱坝与坝肩之间的相互作用。为降低三维有限元建模的难度和更好地模拟坝肩复杂的地质构造,分别建立坝肩和拱坝的有限元模型,采用试算迭代的方法考虑二者之间的相互作用;并运用卸荷岩体力学理论的方法分析坝肩岩体开挖卸荷后,在拱坝推力作用下的应力应变情况。结果表明,考虑拱坝推力后坝肩槽上、下游边坡位移变化不大,变幅在1 cm左右;拱坝推力对拱端边坡有比较明显的影响,在推力作用下,边坡向坡内有一定的变形。     

微气候能量分析法在岩土工程分析中的应用

随气候条件而变化的边界条件的确定是岩土工程中非饱和土数值分析的一个难题。介绍了农业学中的土与大气相互作用分析中的一些应用较为广泛的方法,并采用空气动力学法和微气候能量平衡法相结合的方法确定土-气界面的边界状态,分析了法国鲁昂试验路堤的路堤填土与大气在2005年1月的能量交换,以及在此期间填土内的温度、含水率和吸力的变化,并与实测结果进行了对比。结果表明,农业学中所采用的能量平衡以及能量计算方法可以有效地应用于岩土工程非饱和土的数值分析中,解决随气候而变化的边界条件的确定问题。     

Use of sparse iterative methods for the resolution of three-dimensional soil/structure interaction problems

In this paper we present a study of the performance of sparse iterative solvers regarding the resolution of three-dimensional and non-linear problems encountered in soil/structure interaction. It is composed of two parts. In the first one, we present briefly iterative methods and preconditioners used in this study, then we analyse their performance on three soil/structure interaction problems: a shallow foundation under a vertical loading, a single pile subjected to a lateral loading and the construction of a lined tunnel in a soft soil. Tests are performed assuming an elastic–perfectly plastic constitutive law for the soil material with a non-associated Mohr–Coulomb flow rule. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Numerical modelling of dyke interaction and its influence on oceanic crust formation

Dykes are an essential element in building oceanic crust, most prominent in sheeted dyke complexes in the upper crust. Since dykes alter the magnitude and orientation of the local stress field, they cannot be treated as passive infillings of extensional fractures.We use a quasi-static, iterative 2-D boundary element method allowing for a wholesale movement of fluid-filled fractures. Effects of stress and pressure gradients, buoyancy and enclosed fluid mass are considered. The implications of the dyke-induced stress field are analysed combining the simulation of fracture propagation with computation of dyke interaction. Dyke interaction occurs by the adaptation of ascending dykes to the stress field caused by previous fractures arrested in the crust and leads to focussing and crossing of dykes. Examples for applications are introduced, concerning e.g. the generation of a magma chamber and the formation of the sheeted dyke complex. Our main results are that the interaction between dykes can be considerable and that the most important controlling factor is stress. The interaction is small when the horizontal tensional stress is large compared to the pressure in the dyke head. Otherwise, dykes tend to attract each other and to form centres of high dyke density or sill layers.     

混合似变分不等式解的一个四步迭代算法

利用不动点和预解方程这一技巧,给出一个求解混合似变分不等式的四步迭代算法。在算子T伪单调连续的条件下,即可证明新提出的算法的收敛性,并且所得到的结果可以看作是对先前求解变分不等式算法的推广和改进。     

大规模群桩基础相互作用近似解耦方法

针对传统弹性理论法过高地估计了桩-桩相互作用效应,基于杆件有限单元法建立了半无限土体中群桩基础的桩侧剪应力求解方程,通过简化桩-桩的相互作用效应,将群桩基础桩侧摩阻力的求解方程近似解耦,实现了群桩基础桩身剪应力和位移的快速求解目标。通过两桩相互作用系数以及柔性承台下群桩基础差异沉降的对比分析,验证了该简化方法的合理性。参数分析结果表明,该简化方法计算得到的相互作用系数与严格的边界积分方程法解答较为接近,稍小于Poulos弹性理论法的计算结果;柔性承台下群桩的差异沉降在桩间距较小时与经典解答较为接近,而在桩间距较大时则存在一定的差别。该简化方法大幅减少了群桩计算工作量,适用于大规模群桩基础的快速计算要求。