刚性承台下变截面柔性桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数,同时,考虑桩周土所分担的荷载对单桩荷载传递规律的影响,利用力学理论及微分方程的近似解法-子域法,推出了刚性承台下变截面柔性单桩与地基相互作用的系列近似解析算式,并通过算例,将承台下变截面柔性桩的情况与同体积的等截面柔性桩的情况进行了对比。对比表明：改变桩型能提高柔性单桩及单桩承台的承载力。将模型试验结果与计算结果进行了比较,验证了解析算式的可行性。     

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。     

群桩条件下桩土相互作用实验研究

根据海洋钻井实际工程情况,开展了粘性土质条件下群桩模拟实验,研究分析了群桩条件下的桩-土相互作用问题,得出了群桩作用对土应力场的影响关系,模拟实验结果对海上隔水导管的施工具有重要的指导意义。     

往复荷载下层状地基柔性筏板-群桩共同作用分析

提出一种层状地基中柔性筏板-群桩共同作用分析方法,探讨筏板刚度对桩筏基础沉降的影响,并成功预测了往复荷载下桩筏基础的长期沉降。筏板刚度采用Mindlin板理论的有限单元法分析;桩-土体系的刚度矩阵中,桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面以及土表面-土表面的相互作用分析采用层状剪切位移法借助层状地基的Burmister位移解求得。基于层状地基中柔性筏板-群桩的沉降计算方法以及往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到了桩筏基础的长期沉降预测方法。与已有文献方法和离心模型试验结果的对比分析表明,柔性筏板-群桩共同作用方法得到的沉降值具有较高的精度。     

柔性基础下柔性桩复合地基沉降计算研究

研究表明,柔性桩复合地基存在有效桩长。首先,根据柔性基础下柔性桩复合地基桩侧摩阻力分布形式,假定桩土界面处桩土变形协调,基于剪切位移法推导出有效桩长的计算公式;其次,提出将复合地基压缩层分为三层来计算,利用弹性理论建立了加固区压缩量计算方法,同时采用Mindlin应力解建立了复合地基下卧层沉降的计算方法,在探讨相关计算参数取值的基础上建立了柔性基础下柔性桩复合地基沉降计算方法。最后,通过工程实例分析并与其它方法计算结果比较,表明本文方法的合理性与可行性。     

桩筏基础相互作用分析

提出了考虑土-桩-筏相互作用的迭代分析方法,可获得筏板的内力和桩身轴力等.考虑了桩筏基础下群桩效应作用的群桩桩顶反力分布、群桩桩端力分布及桩与桩相互作用等问题,使得计算的群桩单桩刚度较合理.同时,具有能考虑土的非线性、成层地基及利用单桩静载试验成果反演分析所得参数运用于群桩分析等特点.采用的8节点等参板单元可适用于分析平面不规则形状及变厚度的薄筏板和厚筏板.用笔者提出的方法对桩筏基础实例进行了分析,研究了桩长对该桩筏基础相互作用的影响,并与实测成果及其他学者研究成果进行了对比,表明了该方法能较合理地分析桩筏基础相互作用.     

桩土相互作用地基桩定量分析的影响

基桩完整性定量分析与桩土相互作用特性有关，桩土相互作用可用线性阻尼壶来模拟，文中讨论了桩土相互作用模型参数对计算结果的影响，在桩土相互作用下，应力波在桩身中传播呈指数形式衰减，确定衰减系数之后，用反射波峰值与入射波峰值比较便可近似确定桩身异常处截面完整系数。     

锚桩法单桩静载试验中群桩相互作用及误差分析

利用Poulos弹性理论法,对锚桩法单桩静载承载力试验中试桩和锚桩之间的相互作用进行了研究,提出了考虑锚桩上拔量对试桩p-s曲线影响的方法。利用该方法对某工程实测资料进行了分析,发现采用原始测试数据分析所得出的试桩极限承载力偏于危险,并为该工程提供了更加合理的单桩极限承载力值。     

地震荷载下长短桩复合地基的群桩效应系数分析

长短桩复合地基中,地震发生时,短桩在降低长桩所受剪力和弯矩影响中起到重要作用。本研究对弹性地基中的钢管桩基础实行了静态有限元分析,以及动态离心模型试验,通过桩径、桩长、桩间距等参数进行剪切波速,长桩剪力弯矩的对比分析,得到一种新的水平向群桩效应系数计算方法,并通过对模型建筑物的模拟,验证了该方法的有效性与实用性。结果表明,静态有限元数值模拟分析和离心模型试验结果有较好拟合,不同震级作用下通过该方法均能给出较为合理的系数。本文结果可为长短桩复合桩基的抗震性能提供重要参考,实际工程中,通过调整桩径,桩长,短桩数量等参数,可以提出更为合理的设计施工方案。     

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。     

Lateral load distributions on grouped piles from dynamic pile‐to‐pile interaction factors

The load distributions of the grouped piles under lateral loads acting from one side of the pile cap could be approximately modeled using the elasticity equations with the assumptions that the underground structure is rigid enough to sustain the loads, and only small deformations of the soils are yielded. Variations of the soil–pile interactions along the depths are therefore negligible for simplicity. This paper presents the analytical modeling using the dynamic pile‐to‐pile interaction factors for 2 × 2 and 2 × 3 grouped piles. The results were found comparative with the experimental and numerical results of other studies. Similar to others' findings, it was shown that the leading pile could carry more static loads than the trailing pile does. For the piles in the perpendicular direction with the static load, the loads would distribute symmetrically with the centerline whereas the middle pile always sustains the smallest load. For steady‐state loads with operating frequencies up to 30 Hz, the pile load distributions would vary significantly with the frequencies. It is interesting to know that designing the pile foundation needs to be cautioned for steady‐state vibrations as they are a problem of machine foundation. However, for transient loads or any harmonic loads acting upon relatively higher frequencies, the pile loads could be regarded as uniformly distributed. It is hoped that the numerical results of this paper will be helpful in the design practice of pile foundation. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

BEM analysis of the interaction factor for vertically loaded dissimilar piles in saturated poroelastic soil

This paper focuses on an analysis by the boundary element method (BEM) of the pile-to-pile interaction for pile groups with dissimilar piles of different pile lengths embedded in saturated poroelastic soil. The behaviour of the poroelastic homogeneous soil is governed by Biot’s consolidation equations. The pile–soil system is decomposed into extended soil and fictitious piles. Considering the compatibility of vertical strain between fictitious piles and soil, the second kind of Fredholm integral equations were obtained to predict the axial force and settlement along pile shafts numerically. For the analysis of the interaction factor, two loading conditions for a two-dissimilar-pile system were proposed: (a) only one pile is loaded and (b) each pile is subjected to a load proportional to the pile length. Furthermore, the two-pile system was extended to pile groups with a rigid cap to capture the optimum design where each pile shares the same loading at the pile heads. The optimum results require shortening the peripheral piles and elongating internal piles, and the consolidation effect needs to be considered due to the adjustment of loading distribution among piles.     

Flexural response of piles under liquefied soil conditions

The paper pertains to the development of a generalized procedure to analyze and predict the flexural behavior of axially and laterally loaded pile foundations under liquefied soil conditions. Pseudo-static analysis has been carried out taking into consideration the combined effect of axial load and lateral load. Based on the available literature effect of degradation on the modulus of subgrade reaction due to soil liquefaction has been incorporated in the analysis. The developed program was calibrated and validated by comparing the predicted behavior of the pile with theoretical and experimental results reported in literature. The predicted behavior has been found to be in excellent to very good agreement with the theoretical and observed values in the field, respectively. The present study highlights the importance of considering the axial load from the superstructure along with the inertia forces from the superstructure and the kinematic forces from the liquefied soil in the design of pile foundations in liquefiable areas. The significance of densification of the soil in the liquefiable areas and presence of an adequate top non-liquefied soil cover causing appreciable reduction in deflection and bending moment experienced by the piles has been highlighted.     

刚性承台下考虑有效桩长的柔性桩复合地基沉降计算方法研究

试验研究和理论分析表明,柔性桩存在有效桩长。考虑刚性基础对桩顶部桩-土相对位移的限制,假定桩侧摩阻力为双折线三角形分布,根据桩-土协调变形,推导出复合地基中柔性桩的有效桩长,并在此基础上提出将柔性桩复合地基压缩层分为三层进行沉降计算。通过实例验证该方法是有效且可行的。     

柔性桩复合地基承载力数值计算

利用ANSYS有限元软件对柔性桩单（多）桩复合地基的承载力进行了数值计算,考虑的因素有：荷载、置换率、桩长径比和桩距,研究结果表明：随着荷载桩和长径比的增加,柔性桩单桩复合地基的桩身轴向应力峰值基本出现在距桩顶0.1倍左右桩长处,两者的变化均导致桩、土沉降有相同变化趋势;置换率的增加会导致桩承担更多荷载,但桩-土沉降变化趋势相反,不利于柔性桩复合地基的共同沉降;荷载和桩长径比对柔性桩多桩复合地基桩体承担的荷载贡献不大,但会导致桩-土有共同的变化趋势;桩距的变化能够导致柔性桩桩体承担的荷载有较大范围的变化,桩间土沉降较之桩沉降趋势更为明显,对柔性桩复合地基承载特性有一定的影响。     

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。     

复杂地基反力模式下高承台嵌岩灌注桩的屈曲稳定分析

为探讨桩侧地基土反力对高承台嵌岩灌注桩桩身屈曲稳定的影响,假定地基反力系数呈更为复杂的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理,导出了桩身屈曲临界荷载与稳定计算长度的解析解,并据此获得了地基反力系数分布模式、桩身自重及桩侧摩阻力等对桩身屈曲稳定的影响规律。工程应用分析结果表明,考虑地基反力系数为一般幂分布时,桩身屈曲分析结果更趋合理。     

边坡桩-土相互作用的土拱力学模型与桩间距问题

桩-土相互作用机制是边坡抗滑桩设计需要考虑的重要因素之一。基于抗滑桩在侧向荷载作用下的受力条件,通过土力学和弹性力学的基本理论,导出了桩-土作用下桩后土体任意点的应力解析解,建立了土拱的力学模型;获得了土拱应力的等值线分布,得出了双曲拱、扩肩拱、马鞍拱和圆弧拱4种土拱形态,分析了不同桩间距、桩宽、桩后距离及土体力学特性对土拱效应的影响及其变化规律,阐明了土拱的作用机制。以拱体内土体破坏时的极限平衡状态为依据,基于Mohr-Coulomb抗剪强度理论建立了最大桩间距控制方程,并给出了具体的工程实例,对桩-土相互作用机制和抗滑桩设计理论研究具有一定的参考价值。     

加筋效应对群桩相互作用系数的影响

群桩相互作用系数通常是采用平面应变模型进行分析,其研究方法具有较多的近似性。基于更为严格的虚拟桩模型,应用群桩相互作用的积分方程解答,以两桩相互作用的基本模型为例,研究加筋效应对群桩相互作用的影响。与弹性理论法和Mylonakis & Gazetas解答的对比表明,加筋效应对群桩相互作用系数有着较为明显的影响,并指出Mylonakis & Gazetas基于剪切位移法所得解答中存在的一些主要问题。