突变理论与比能对比法推定既有基桩极限承载力的方法与应用

为进一步挖掘既有基桩竖向承载力,根据既有工程试桩荷载–位移曲线和基桩承载性状,应用最小二乘法原理推导出试桩的荷载–位移曲线方程,并拟合出荷载–位移曲线延伸段。在此基础上,为推定基桩竖向极限承载力,引用突变尖点法和比能对比法原理,将桩土系统比能作为突变判据,利用试桩荷载–位移曲线方程求得尖点突变比能曲线及突变点比能,并与桩侧土层平均抗剪强度进行对比,判别桩土临界破坏状态。研究表明,通过桩基比能函数方程形成桩顶变形–分级加载值曲线,根据突变理论,推定基桩竖向极限承载力,物理意义明确,可为既有基桩实际竖向极限承载力的推测和工程试桩最大加载值的确定提供理论依据。     

PHC管桩静载荷试验破坏模式初探

通过对PHC管桩静载荷试验曲线形态、Q－S曲线特征点和桩顶柔度分析，归纳出几点地基破坏和桩身破坏的不同特征，提出一种预测单桩极限承载力的方法。     

用双曲线法预测挤扩支盘桩的极限承载力

双曲线法能够比较好地预测P-s曲线为缓变型的桩基的极限承载力。根据7根挤扩支盘桩的实测P-s曲线,用双曲线法预测了支盘桩的极限承载力。结果表明在极限加载范围内,双曲线法同样适用于挤扩支盘桩,拟合双曲线与实测的曲线比较吻合,预测的结果对工程实际有一定的价值。     

软土中浅埋法向承力锚位移破坏标准模型试验

为确定浅埋软黏土中法向承力锚的位移破坏标准,利用实验室自行开发的电动伺服加载控制装置,对埋置在饱和软黏土中深度为3倍锚板宽度、系缆力角度为30°的法向承力锚模型进行了荷载和位移控制的静力加载试验。依据试验结果,以极限承载力与锚板宽度为参考,对锚板法向荷载与位移进行归一化处理,通过归一化曲线确定了法向承力锚的位移破坏标准,即破坏位移约为0.38倍锚板宽度。另外,依据锚板的尺寸、埋深及试验土体的强度条件,利用经验公式对锚的极限承载力进行了计算。结果表明,以该位移破坏标准确定的极限承载力与经验公式计算结果基本一致,两者相差均不超过10%,初步验证了该位移破坏标准的合理性。     

基于极限分析法的溶洞顶板极限承载力研究

针对下伏溶洞顶板极限承载力问题,提出了两种顶板极限承载力计算方法;方法 1:假定冲切体为圆锥台,由极限平衡法得出极限平衡状态下破坏面上拉应力与剪应力同时作用时的极限承载力;方法 2:假定冲切体是以一个未知曲线为母线的旋转体,由极限分析法求出其母线形式以及极限承载力的表达式,通过求偏导获得了溶洞顶板的极限承载力。同时进行了下伏溶洞顶板极限承载力室内模型试验,得到了1~5倍桩径顶板厚度下溶洞顶板基岩的破坏模式以及相应的极限承载力,实测结果与理论吻合良好。研究表明:溶洞顶板厚度为1D至3D(D为桩径)时,发生冲切破坏,破坏模式是以曲线为母线的旋转体,4D时发生撕裂+冲切复合破坏,5D时基岩出现塑性破坏。在溶洞顶板厚度为1D~4D时,同一跨径比条件下,极限承载力随顶板厚度的增加呈线性增长,达到5D时,顶板承载力与基岩基本一致。     

用函数模型外推法预测抗拔桩极限承载力

在桩的抗拔课题中，极限抗拔承载力的确定是其重要内容。当抗拔试桩未加载至其破坏荷载时，根据已有的荷载位移数据，用函数模型外推法预测极限抗拔承载力具有理论意义和实践意义。以工程实例为基础，用Grapher4的曲线拟合功能，选用双曲线模型、指数模型和幂函数模型，成功预测出了极限抗拔承载力。通过结果比较，表明指数函数模型具有较好的预测精度。     

复合加载情况下非均质地基上条形基础的极限承载力研究

复合加载情况下精确求解非均质地基上条形基础的极限承载力以及评价影响极限承载力的相关因素,具有很强的工程实用与理论参考价值。基于极限平衡原理,在Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,将非均质地基上条形基础极限承载力问题等价为一个边界待定的泛函极值问题。利用变分原理得到与平衡方程相等价的积分约束条件以及相应的欧拉方程与横截条件。引入问题边界条件,利用VC++6.0编制了数值计算程序,求得了复合加载情况下非均质地基破坏时的滑裂面函数与破坏包络曲线。从理论上研究了土体内摩擦角、土体黏聚力、土层强度比与地下水位变化等因素对地基破坏包络曲线的影响。研究结果表明,其解答是地基极限承载力真实解的某一最小上限。     

基于极限承载力试验的扩底抗拔桩承载特性数值模拟分析

基于天津于家堡南地下车库工程扩底桩抗拔极限承载力试验,结合数值模拟手段对扩底桩抗拔承载特性、破坏模式和受力机制开展了分析研究。计算分析表明,扩底桩（有效桩长19 m）相比等截面桩抗拔极限承载力提高约50%,材料增加仅8.5%,扩底桩扩大头周边土体提供的抗力显著提高了抗拔承载力;荷载较小时抗拔力主要由等截面段侧摩阻力提供,扩头段抗拔力占桩顶加载的比值随加载近似呈线性增加;扩底桩等截面段沿桩土界面先发生剪切破坏,扩头段周边土体后发生受压破坏,抗拔承载力达到极限;扩头段位于同一土层时,不同桩长扩头段提供的极限抗拔力相差不大,桩长越长,扩头段抗拔力贡献率越低;扩头段抗拔力主要由自重、扩头段法向力竖向分力和侧摩阻力组成,其中法向力竖向分量提供了扩头段的主要抗拔力,占扩头段总抗拔力约70%。     

钻孔灌注桩单桩竖向承载力判定方法在武汉某工程中的对比研究

钻孔灌注桩单桩竖向承载力R_a依据现有建筑基桩检测技术规范和桩基工程手册,由单桩竖向极限承载力Q_u或桩顶沉降量s确定。单桩竖向极限承载力Q_u的判定方法主要根据竖向荷载-沉降(Q-s)曲线、沉降-时间对数(s-lg t)曲线和沉降-竖向荷载对数(s-lgQ)曲线进行判断;桩顶沉降量s的取值根据桩基工程手册和设计要求确定。根据这四种方法判定时,钻孔灌注桩单桩竖向承载力R_a的判定结果存在分歧。依据建筑基桩检测技术规范和桩基工程手册,对四种方法判定出的不同单桩竖向承载力R_a,进行分析对比,提出利用(Q-s)和(s-lgt)曲线综合判断的方法,为以后类似钻孔灌注桩单桩竖向承载力的确定提供相关参考方法。     

基于自平衡法的泥岩地基中大型灌注桩的承载特性分析

采用自平衡试桩法对龙华寺松花江特大桥1号墩的大型钻孔灌注桩进行了试验研究,得出单桩竖向抗压极限承载力〉53102kN,泥岩地层极限侧阻力可达336kPa。对两根试桩Q－S曲线、桩侧土层位移－摩阻力曲线、桩端荷载－桩端位移曲线及试桩受力－桩端阻力曲线形态和数值进行对比分析,发现成孔时间长,泥浆比重大,孔壁泥皮厚,会导致桩侧摩阻力降低,且侧阻力发挥所需的桩土间相对位移增大。     

水泥土搅拌桩极限承载力的灰色预测

如何根据未压到破坏的试桩资料来确定水泥土桩极限承载力的一个重要的工程问题。本文根据灰色系统理论中的预测模型和残差模型，提出一种预测水泥土搅拌桩极限承载力的方法。     

含下卧软层地基极限分析数值试验及承载力安全性研究

含下卧软层的地基在工程中比较常见,但目前对其破坏机制和承载力计算还依赖于很多的假设条件和经验。基于极限分析和快速拉格朗日数值模拟方法,对含下卧层地基的加载破坏过程进行应变控制的数值试验。首先用Prandtl的极限承载力解析解验证了数值试验的有效性,然后对一个含下卧层的地基模型按照不同加载尺寸进行加载数值试验,发现模拟结果存在明显的荷载尺寸效应。模拟获得不同荷载条件下的极限承载力以及相应的应力-应变曲线、渐进破坏模式、下卧软层的沉降规律。进一步将下卧层的地基承载力加载安全系数与强度折减系数进行对比,发现折减系数与加载系数随荷载尺寸变化的趋势相同,但前者的数值偏小。     

挤扩支盘桩极限承载力的预测

用双曲线方法对110根挤扩支盘桩的极限承载力进行预测,并与直杆桩预测结果进行对比。结果表明由于支盘桩受力性状复杂,加载前期和中期预测精度较高,后期较低,误差超过15%;支盘桩的沉降曲线出现台阶时预测值与实测值误差较大;支盘桩极限承载力的预测精度与工程地质条件和桩本身的参数密切相关,桩身参数和地质条件相同条件下各桩预测精度比较接近。总体上直杆桩的预测结果优于支盘桩。     

评估灌注桩极限承载力的概率能量法

本文研究用概率能量方法评估灌注桩极限承载力的可行性,研究所用数据取自南京市区的２００根桩例的ＣＡＰＷＡＰ反分析与静载试验结果。根据能量守恒定律并结合动态桩－土相互作用模型,详细地推导了桩极限承载力计算公式。并对其中的模型参数,Ｊｓ,Ｊｔ,Ｑｓ,Ｑｔ作为随机变量处理,统计分析了它们的平均值,标准差以及概率分布函数。用蒙特卡洛法模拟确定了桩极限承载力的概率分布函数,并进一步提出了计算桩极限承载力超过某一设计值的概率公式。通过计算的桩极限承载力与静载结果的良好可比性,说明了此方法的台理性与准确性。     

极限荷载下纵向截面异形桩破坏形式对比模型试验研究

由于基桩纵向截面形式的差异,竖向荷载作用下桩侧摩阻力和桩端阻力发挥存在明显的差异,尽管纵向截面异形桩在工程中得到了一定的应用,然而针对极限荷载下桩端和桩侧土体破坏形式的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速（particle image velocimetry）技术,针对等体积的扩底楔形桩、楔形桩和等截面桩的承载特性及破坏形式进行对比模型试验,测得桩顶荷载-沉降曲线,研究了各级荷载下桩端和桩侧土体位移场的变化规律以及极限荷载下桩端和桩侧土体的破坏形式;同时分析了不同桩长情况下各类型桩的承载力特性。研究结果表明,在此试验条件下,扩底楔形桩的极限承载力约为常规楔形桩的3.5倍和等截面桩的2.5倍;极限荷载作用下各类型纵向截面异形桩桩端的破坏形式规律基本一致。     

软黏土中吸力锚承载特性离心试验研究

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加载倾角和系泊点位置对吸力锚破坏姿态与极限承载力的影响。研究发现,系泊点位置在锚体约2/3高度时,吸力锚发生平动破坏,当加载倾角由35°变化至20°时,在相同的系泊点位置,吸力锚发生后仰破坏,归一化极限承载力稍增大,并且达到极限承载力后仍保持一定的承载力余量;系泊点位置在锚体2/3高度以上时,吸力锚发生前倾破坏,归一化极限承载力降低了25%左右,并且破坏后的承载力余量大大降低。无论破坏模式如何,均未发现锚内土塞与锚有明显分离。     

某工程静压预制桩终止压桩力与极限承载力关系研究

首先选择两种拟合模型对该小区3根静载试验已达极限承载力状态桩的试验曲线进行了拟合与预测误差分析,分析结果表明选择指数曲线预测模型更加符合该小区桩的承载力性状。然后采用指数曲线预测模型对该小区其它19根未达极限状态的试验和检测桩进行了拟合与预测,并建立了预测极限承载力、终止压力和桩长细比的关系公式,该极限承载力预测公式可以用于桩基施工时的承载力预测。     

单桩极限承载力的灰色预测

如何根据未压到破坏的试桩的资料确定单桩极限承载力是一个重要的工程问题。本文根据灰色系统理论中的预测模型GM(1,1)和残差GM(1,1)模型,提出了一种新的预测单桩极限承载力的方法。工程实例分析表明,该方法的准确性是令人满意的。     

软岩钻孔灌注桩承载力的数值模拟

如何确定软岩地区钻孔灌注桩的承载力是一个复杂而又亟待解决的问题。本文以南京长江三桥软岩钻孔灌注桩为例,利用数值模拟法(FLAC3D模拟分析),模拟南京长江三桥软岩钻孔灌注桩逐级加载后的受力性状,根据得到的桩周土岩的应力场、位移场及破坏区的分布和扩展,确定软岩钻孔灌注桩的极限承载力。将数值模拟结果和自平衡测试结果进行比较,笔者发现两者吻合较好。     

自平衡与传统静载试桩法模型试验研究

自平衡试桩法相较于传统静载试桩法而言具有方便、经济、适应性强等优势,但该法一直备受争议。为研究自平衡与传统静载试桩法荷载传递规律的差异及原因,进行了花岗岩残积土中相同边界条件下自平衡试桩、静压试桩、抗拔试桩室内模型试验。通过桩身所贴电阻应变片,获得了各级荷载下桩身不同位置的应变值,对单桩极限承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布进行分析。研究表明:(1)花岗岩残积土中,自平衡上段桩与抗拔桩在达到极限承载力时,呈突发性破坏;(2)模型试验对比分析得出花岗岩残积土中桩侧摩阻力转换系数?为0.573;(3)底托和顶拔两种加载方式测得的单桩抗拔极限承载力相当;(4)荷载从加载端向另一端传递,各试桩桩侧摩阻力较大值所在位置不同,自平衡上段桩与抗拔桩在桩身下部,静压试桩在桩身中部。