斜坡桩水平循环特性模型试验及有限杆单元解

为了揭示斜坡效应和循环弱化效应共同影响下的斜坡桩水平循环特性,进行了不同循环次数、荷载幅值及坡度下的单向水平循环加载试验,并将水平静载试验作为对照,揭示了桩顶位移、桩身弯矩及地基反力等变化规律。综合考虑二阶效应及桩-土相互作用的影响,对单元刚度矩阵进行了改进,提出了有限杆单元解。将理论预测曲线等与实测曲线及幂级数法计算结果进行了对比,验证了有限杆单元解的合理性。结果表明：桩身弯矩及位移均随循环次数非线性增加,最大弯矩位置逐渐从无量纲深度z_α=1.25下移到z_α=1.75;桩顶无量纲位移y0,α与循环次数n之间的关系符合幂函数y0,α=An0.11;当荷载幅值由20 N增加到40 N时,最大无量纲弯矩由0.010增加到0.029,位置均保持在z_α=1.7附近;当坡度由30°增加到60°时,最大无量纲弯矩由0.011(z_α=1)增加到0.025(z_α=2.5)。     

单排抗滑桩随机有限杆单元法计算的分析与研究

文章对桩前土体需要开挖情形下的随机有限杆单元法给出了新的详细的计算公式。由于滑坡和稳定体常为碎石土和风化的软岩,不适宜用静力触探研究相关范围（土性的自相关性）,因此本文用旁压试验m值对相关范围进行研究和计算。根据所作的大量抗滑桩并参照已有的研究成果（如Meyerhof的研究成果）,建议抗滑桩的可靠度与工程结构的可靠度取值同（即一级结构[β]=3.7、二级结构[β]=3.2、三级结构[β]=2.7）。这样处理,钢筋混凝土结构的许多成果均可移植到钢筋混凝土抗滑桩中。侧向地基系数Ch（p=b1mxy=b1Chy）为与土性及埋深有关的量,本文给出了用旁压试验推求m值的两种计算公式。     

基于有限杆单元法的陡坡基桩非线性分析

根据陡坡段桥梁基桩承载特性,提出了一种可考虑桩土非线性作用的基桩内力与位移分析有限杆单元方法。首先,基于单元划分结果,结合桩侧摩阻力和坡体侧向推力的分布规律,得到了相应的等效结点荷载向量表示方法;其次,在线弹性地基反力法的基础上,引入p-y曲线开展了桩周土抗力非线性分析,并结合桩身P-?效应（P为桩顶轴向荷载,?为桩顶水平位移）计算方法给出了单元刚度矩阵修正方法,进而提出了适用于基桩内力位移非线性分析的有限杆单元法并编制了MATLAB计算程序;最后,结合某工程实例,将计算结果与工程实测值及已有理论值进行对比。结果表明：考虑桩土非线性作用的计算方法是合理的;当桩身具有自由段时,P-?效应对基桩内力位移的影响较大,在实际工程设计中不可忽视。     

斜桩基础受力特性研究

斜桩在群桩中起到承受较大水平荷载的作用,被广泛应用于桥梁、码头以及大型输电线路等建构筑物的基础中。群桩基础中,斜桩对竖向和水平荷载的分担作用不仅是力的分解问题,还与群桩中斜桩与直桩的单桩轴向和侧向刚度有关,进行斜桩群桩基础分析需要考虑轴向与侧向刚度的耦合。通过对直桩、斜桩的单桩侧向和轴向承载特性的分析以及群桩基础荷载分担情况的分析,揭示了斜桩基础的受力性状。负斜桩单桩侧向刚度最大,直桩次之,正斜桩最小。桩长对单桩轴向刚度的影响非常明显,桩长越长,轴向刚度越大,轴向刚度与侧向刚度之间的差异也就更加显著。群桩基础大部分竖向荷载由桩轴向力承担;当轴向刚度与侧向刚度的比值较小,基础水平荷载主要由桩侧向力承担;当轴向刚度与侧向刚度的比值很大,基础水平荷载主要由桩轴向力承担;当桩的倾斜角较小时,由基础水平荷载引起的桩轴向力较大。     

考虑摩擦效应时文克尔弹性地基上的杆系有限单元法

根据梁与地基之间的内力变形协调关系推导出考虑摩擦效应的文克尔弹性地基上杆系有单元法的单元刚度矩阵，计算分析表明，当地基比较坚 硬且人的接触较为粗糙是时，摩擦效应将会较显著地减小结的内力与变形。     

基于高性能有限单元的单桩稳定性分析法

现行的桩基设计方法主要基于线弹性理论及采用半经验假定,难以准确地检验长桩在土体非线性条件下的稳定性。基于非线性有限单元分析理论,提出了高性能桩单元分析法用于非线性分析,可直接检验单桩稳定性且无需假定桩的计算长度系数。在桩单元推导过程中,通过整合在单元内部的连续弹簧以考虑土-结构相互作用(SSI),能够大幅提升计算效率。使用牛顿-拉夫逊迭代法进行迭代运算,利用推导的相应单元切线刚度矩阵预测位移,并通过割线关系减少每一步迭代中产生的误差,在桩的大变形条件下采用更新拉格朗日法确定平衡条件。算例验证表明,桩单元模型在考虑土体非线性条件下,能高效、可靠地对单桩进行分析和设计。     

大型滑坡抗滑桩-桩板结构受力变形研究

在复杂艰险山区修建无砟轨道路基时,现有常规抗滑桩或桩板结构等均难以同时解决大型滑坡区潜在滑移和沉降控制问题。为适应无砟轨道路基通过大型滑坡区的需要,创新设计了抗滑桩-桩板结构,并结合贵阳至广州高速铁路建设,开展了大型滑坡抗滑桩-桩板结构现场监测试验。结果表明:抗滑桩和桩板结构基桩的最大侧向位移均位于桩顶,沿深度方向侧向位移先缓慢衰减再加速衰减;滑面附近侧向约束作用的差异,往往会导致桩身侧向位移发生突变;抗滑桩和基桩的桩身弯矩均呈先增大至峰值点再减小的趋势,沿桩深方向具有单峰曲线变化特征;雨季降水作用导致桩身弯矩增加,旱季蒸发作用导致桩身弯矩减小;结构系统中抗滑桩充分发挥了承担滑坡推力控制滑体稳定的作用,基桩则主要用于承担竖向荷载控制路基沉降,承担的滑坡推力较小。抗滑桩-桩板结构可作为滑坡区无砟轨道路基通过的加固型式,对今后类似复杂艰险山区高速铁路修建具有重要的参考价值。     

非线性有限单元法

一、绪言固体力学中的非线性问题是一个相当困难的却又是工程建设中迫切需要解决的问题。多年来,这个问题一直未能得到很好的解决,其原因有两方面:(一)由于人们对介质的力学特性缺乏足够的认识,因而难以提出一个完善的力学模型来描述介质的受力变形机制。     

诌议静压桩施工的受力分析

结合工程实例,介绍了某型液压静力压桩机的施工特点,探讨了其在压桩过程中,诸种因素对桩土受力状况的影响,分析了它们影响的效果。     

浅埋暗挖洞桩法参数敏感性分析

针对浅埋暗挖洞桩法理论分析落后于工程实践的实际情况,依据地下结构设计计算理论的地层--结构法,以有限单元法作为分析手段,建立三维计算模型,系统开展了浅埋暗挖洞桩法施工过程的数值模拟,以及参数变化对洞周围岩稳定性和位移场的影响分析。结果表明：浅埋暗挖洞桩法用于大断面洞室或超浅埋洞室暗挖施工时,洞周围岩稳定性良好,并可有效控制地表沉降。洞室跨度为14 m左右时控制地表沉降的效果最好;在不同埋深条件下控制地表沉降的效果基本相同;洞室高度的影响则不明显。研究的结论对今后浅埋大断面单跨洞室暗挖施工方案比选和采用浅埋暗挖洞桩法施工具有指导 作用。     

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。     

钻孔压浆成桩法在大口径斜桩施工中的应用

介绍钻孔压浆成桩法在第四纪粘土地层大口径斜施工中的应用情况,为无砂混凝土斜桩成桩施工了一定的方法和经验。     

桩筏基础变形分析简化程序DRAB的扩充

桩筏基础变形分析简化程序PRAB采用了以下混合模型。柔性筏、桩和土体分别被模型化为薄板、弹性梁和弹簧。将其扩充到能够考虑土体有限深度的影响。对设置在有限深度的均质土体中的桩筏基础和群桩基础的变形,采用PRAB和三维有限元法分别进行了分析,两种计算方法的结果非常吻合。结果表明,与群桩相比,桩筏基础中桩体所受的力和变形都相对较小。因而仅讨论了采用线弹性模型的情况,非线性模型也可以扩充到PRAB程序中去。     

深基坑桩锚支护体系变形实例分析

通过分析基坑桩锚支护系统变形机理及其影响因素，讨论了支锚刚度及预应力对深基坑桩锚支护体系变形的影响，并结合工程实例，阐述了合理确定支锚刚度及预应力控制深基坑桩锚支护体系变形的方法。     

Mathematica软件在计算有限单元法系数矩阵中的应用

以一维分层连续介质大地电磁有限元模拟为例,应用Mathematica软件计算系数矩阵。节约了大量的推导时间。确保快速、准确地得到有限元系数矩阵。展示了mathematica软件在计算有限单元系数矩阵中的强大功能。     

两紧邻深基坑共用围护桩受力性状研究

近年土地资源稀缺的矛盾日益凸显,共用围护桩在基坑工程中已然成为一种优化结构设计、降低项目造价的手段.选取某深基坑工程典型剖面作为数值模拟标准段,利用有限差分软件初步建立建筑物深基坑数值模拟模型,在此基础上,进一步探讨紧邻地铁车站深基坑开挖各工况对共用围护桩的影响,分析两紧邻深基坑工程共用围护桩的受力性状规律,对实际工程...     

两紧邻深基坑共用围护桩受力性状研究

近年土地资源稀缺的矛盾日益凸显,共用围护桩在基坑工程中已然成为一种优化结构设计、降低项目造价的手段。选取某深基坑工程典型剖面作为数值模拟标准段,利用有限差分软件初步建立建筑物深基坑数值模拟模型,在此基础上,进一步探讨紧邻地铁车站深基坑开挖各工况对共用围护桩的影响,分析两紧邻深基坑工程共用围护桩的受力性状规律,对实际工程具有一定指导意义,对同类深基坑工程共用围护结构具有一定参考意义。     

竖向荷载作用下桩-土相互作用时土体对空心桩受力性能分析

采用有限单元法,用Ansys进行模拟仿真分析计算,考虑桩-土相互作用,在竖向荷载作用下对空心桩受力性能进行了分析,提出了在裂缝易产生处增设土工复合材料、增加土体弹性模量、粘聚力、桩侧灌浆等改善土性的措施,旨在给工程界提供理论参考。     

湖中基坑–双排钢管桩围堰受力变形分析

为便于施工,位于水域中的基坑工程通常需要施作围堰来保证施工场地干燥,但目前对围堰变形的研究尚不完善。以南昌艾溪湖隧道工程为研究背景,利用Midas GTS NX有限元软件,研究围堰宽度、拉杆位置对双排钢管桩围堰变形规律的影响,并通过将模拟计算结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性。研究结果表明：围堰宽度有一个合适的范围,过小过大均会造成围堰变形过大。在本工程中,围堰合理宽度范围为3.5～4.5 m,围堰宽度的改变对围堰内基坑开挖变形影响较小;综合两侧钢管桩变形来看,拉杆设置在围堰顶部0.8 m处时两侧钢管桩变形较小。     

用有限单元法反求水文地质参数的初探

一,计算区概况计算区位于鲁北德州地区陵县抬头寺乡,属黄河下游冲积平原,面积为9.625km~2。本区属华北平原半湿润大陆性气候,多年平均降雨量为603mm,多年平均蒸发量为1350mm,区内现有机井136眼,至1983年底为纯井灌区。区内40m 深度内的岩性多为粘土、亚粘