长短桩组合路堤桩三维复合拱土拱效应分析

基于等长桩路堤桩土拱效应的Hewlett分析方法,提出均布荷载作用下长短桩组合路堤桩的三维复合拱土拱效应分析方法。采用有限元法形象描绘土拱效应形成的应力集中形态随长桩与短桩的桩长比不同时的变化,基于此提出三维复合拱的基本理论框架。引入土拱效应系数来表征土拱的强度状态,建立桩帽顶部平面的应力平衡微分方程,结合边界条件及土拱效应系数之间的关系计算长桩和短桩的桩-土应力比;当加筋体存在时,分区域对加筋体进行变形假设,建立考虑加筋体拉力的桩帽顶部应力平衡微分方程。与离心模型试验和现场实测结果及有限元方法的模拟结果进行比较,验证了此方法的合理性,进一步开展参数分析对主要影响因素进行等级评价。分析表明,加筋体的存在明显增大桩-土应力比,尤其当桩帽覆盖率比较小时效果更为明显。     

深层搅拌桩复合地基的有限元分析

介绍了用自行编制的适用于群桩地基基础应力、变形分析的三维非线性程序对一种有代表性的群桩进行分析的情况。讨论了深层搅拌桩复合地基的工作机制和应力、变形分布特点，并通过多种方案的比较就不同的荷载水平、桩长、桩上置换率、土层分布、桩身变形模量等诸因素对地基沉降、桩端应力、桩的承载率的影响和规律进行了研究。     

混凝土桩侧向载荷极限特性的三维有限元分析

本文用三维弹－塑性有限元程序分析受侧向载荷的单根桩和组合桩的破坏试验。分析中,地基的力学特性用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ屈服准则假定为理想弹－塑性的。用桩的弯曲力矩和曲率间双曲线关系模拟桩的非线性、同晨在数字分析中还考虑到了就地浇注混凝土桩轴向应力的影响。桩承受侧向载荷桩的力学性能,如载荷－位移关系中的最大变形和组合桩中弯曲力矩的分布,还可以很好地进行模拟。     

基于应力增量的单桩p-y曲线分析方法

p-y曲线研究进展一直缓慢,究其原因是缺乏一套成熟的理论体系作支撑。通过考虑桩侧土的实际应力状态,引入Vesic圆孔扩张理论对水平受荷桩p-y曲线进行研究,建立了新的基于应力增量的p-y曲线分析方法。该方法综合考虑了桩侧土体径向应力增量、纵向应力增量效应及桩体深层转动挠曲对水平土抗力的贡献,是一种考虑多种因素的p-y曲线解,可适用于不同桩型条件下的单桩受力分析。算例结果表明:基于应力增量的p-y曲线分析方法在水平受荷桩应用中赋有很好的正确性和准确性,较Reese法、API法和Kim法对大变形问题有更高计算精度。以上研究成果对p-y曲线的发展及深入研究具有重要意义。     

MC桩组合支护结构稳定性分析

针对按照传统水泥土挡墙稳定性分析方法来计算MC桩组合支护结构稳定性的不足,根据极限平衡理论,结合MC桩组合支护结构的特点,建立了新的抗倾覆稳定性计算方法,分析了不同因素对组合支护结构抗倾覆稳定性的影响。结果表明,C桩宜布置在组合支护结构前侧,转动点位置宜选取在C桩桩端以上,并可适当增加M桩的长度、宽度以及C桩长度来提高稳定性。最后,运用分析的结果和实际工程经验,建议了MC桩组合支护结构的设计参数。     

现浇混凝土薄壁管桩内摩阻力的数值分析

现浇混凝土薄壁管桩(简称PCC桩)技术是河海大学自主开发研制的用于地基加固处理的新技术,它是一种适合于软土地区的新型高效优质桩型.在全面介绍了PCC桩非线性有限元分析模型的建立过程后,对PCC桩的内摩阻力进行了计算分析.分析结果表明,土塞底部的水平应力在荷载作用过程中有较大的提高,相应位置的内摩阻力达到极限值,内摩阻力沿土塞呈指数曲线分布.同时,对内摩阻力分布规律的主要因素影响也进行了分析,给出了相应的简化计算公式.     

桩尖附近应力场研究

在分析桩侧极限摩阻力与桩长规律的基础上,通过桩侧摩阻力在桩尖平面应力分布的合理假设,推导了桩尖附近应力场公式,得出了桩尖附近最大地基应力与桩长、桩径、桩周土内摩擦角和桩顶荷载的规律以及影响桩尖应力的敏感因素,为桩尖附近其他地下结构的验算提供依据。     

静压沉桩桩体受力全过程数值分析

沉桩是十分剧烈的桩-土相互作用过程,沉桩过程中桩体受力形态对桩后期承载力和耐久性有重要影响。本文运用有限单元法对静压沉桩进行数值模拟,通过位移控制法实现沉桩,模拟计算沉桩过程中桩土径向压缩和竖向摩擦,对沉桩全过程桩体受力情况进行分析。结果显示,沉桩过程中桩主要承受竖向压应力,尤其沉桩后期桩顶部受到的竖向压应力较大。采用单因素控制法对影响桩体受力的各项因素进行分析,并对各影响因素进行相关性和敏感性分析。分析表明,静压沉桩过程中桩体受力与摩擦系数、内摩擦角、粘聚力和桩尖角呈正相关,与桩径呈负相关,桩尖角对桩体所受竖向应力敏感性较弱。     

沉降控制复合地基设计与测试研究

分析了深层搅拌桩复合地基承载特性及影响复合地基沉降变形的因素,针对具体工程,对深层搅拌桩复合地基以沉降作为控制标准进行设计,并通过桩间土应力和桩顶应力的测试,研究了复合地基桩土应力分布特性。沉降监测结果表明,该建筑物沉降量与预测值较为接近,表明在软土层较厚并且存在软弱下卧层地区,复合地基按沉降控制设计是可行的。     

考虑土的非线性的水泥土桩复合地基特性分析

以水泥土桩单桩复合地基静载荷试验为原型,采用上海典型粘土层的非线性本构模型,以三维有限元对水泥土桩复合地基中的桩身应力、桩间土应力、位移特性进行计算分析,取得了一些用实测手段难以得到的结果,并将部分计算结果与实测资料进行对比分析。     

砂土中桩土侧向相互作用的应变楔模型修正

提出了砂土中水平受荷单桩的修正应变楔方法。从3个方面对应变楔模型进行了修正,首先假设三维被动土楔后桩身的水平位移呈非线性变化,从而使得楔形体内的水平应变不再是一常量,而是沿深度变化。其次引入了两个双曲线型的模型分别用以模拟楔形体中土体的水平应力增量-应变关系和桩-土界面处桩侧剪应力-位移关系。然后通过算例验证了修正方法的有效性,模拟结果与实测结果吻合较好。最后分析了各个修正因素对计算结果影响,结果显示,非线性位移假设的引入对原应变楔模型计算的水平承载力偏高有明显地改善,新的水平应力增量-应变关系和桩侧剪应力-位移关系的引入使得应变楔方法更加简便有效。     

滑动测微计技术在桩侧阻力测试中的应用与研究

阐述了滑动测微技术的基本原理与特点 ,并通过工程实例 ,说明了在考虑桩身混凝土应力应变的非线性问题和桩身横截面变化等因素下 ,滑动测微技术可使桩身侧阻力的测试结果更为精确 ,并讨论了桩身混凝土非均质问题的解决途径     

考虑上部结构的桩筏基础非线性共同作用分析

当前虽然已有考虑桩筏非线性的设计,但仍无人在此基础上,考虑上部结构。因此考虑上部结构,进一步认识其与桩筏基础非线性共同作用机理,优化桩筏基础设计,具有重要的现实意义。本文以子结构法凝聚上部结构的荷载及刚度,以平面壳体单元模拟筏板,按有限层法模拟桩土之间的弹性相互作用,用广义剪切位移法模拟桩的非线性工作性状,建立了一种考虑上部结构共同作用的桩筏基础非线性分析方法,并编制了分析程序。通过实例分析,探讨了上部结构与桩筏基础非线性共同作用的机理,研究了合理布桩方式,探讨了以差异沉降为目标的优化设计的可能途径。     

考虑桩土差异沉降影响的桩网复合地基桩土应力比分析方法

桩土应力比是桩网复合地基或路基设计的重要控制参数,受土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用及其耦合作用的综合影响,为此,本文首先引入几何同心拱模型,考虑桩土差异沉降与土拱发挥程度的关系,建立了新型桩网复合地基土拱效应分析模型,并根据水平加筋网变形特征将水平加筋网变形曲面视为球面与柱面的组合,建立了反映桩土差异沉降影响的拉膜效应分析模型。然后,考虑桩土相互作用及桩土差异沉降,建立了考虑路基填土、网、桩土加固区耦合作用的桩网复合地基荷载传递分析模型,进而提出了其桩土应力比分析新方法。该方法不仅能反映土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用对桩土应力比的影响,而且还能反映桩土差异沉降对三者发挥程度的影响。最后,通过工程实例计算以及与现有同类相关方法的比较分析,表明了本文分析模型与方法的可行性与合理性。     

基于两阶段法的堆载对公路桥梁桩基础影响分析

首先基于布西奈斯克解,将表面作用有集中荷载时半无限弹性体的应力变形解在荷载作用区域利用复合辛普森公式进行数值积分,得到了表面处于不同形式的分布荷载作用下土体自由场水平及竖直方向应力和变形的计算公式。结合有限差分法及Mindlin位移解分别推导出弹性地基中桩顶作用有集中荷载时单桩桩、土单元的位移,两者结合便得到主动桩的分析方法。通过将堆载作用下的土体自由场位移施加于桩上把上述自由场分析及主动桩分析结合起来,推导出堆载作用下被动单桩的竖向和水平向承载特性的分析方法。选取地表附近作用有矩形均布荷载的计算工况,通过与有限元计算结果的对比验证了所提出的分析方法的正确性;将所提出的方法计算结果与某处工程案例中实测数据结果进行对比,分析表明利用该方法分析堆载对邻近桩基的水平及竖向影响是合理可靠的。     

路堤荷载下刚-柔性桩复合地基应力特性研究

介绍了温州瓯海大道桥头路堤采用低强度砼桩和水泥搅拌桩组合复合地基处理桥头跳车问题。通过在路堤下埋设钢弦式压力盒,获得了路堤下低强度砼桩、水泥搅拌桩以及土的应力比数值随时间的变化规律,并分析了三者荷载分担比随时间的变化特性。现场测试结果还表明,路堤荷载下桩土应力比要比刚性承压板下小得多,其研究成果可为路堤下刚-柔性桩复合地基设计提供有益参考。      

刚性桩复合地基桩土应力比计算及承载特性分析

分析了刚性桩复合地基中垫层、桩及桩间土的共同作用机理,考虑复合地基中桩、土变形协调,提供一种计算复合地基桩土应力比的方法;在此基础上研究复合地基中垫层模量、桩端持力层模量、桩土相对刚度比、桩长径比、面积置换率等因素对复合地基桩土应力比的影响,分析刚性桩复合地基的承载特性。     

碎屑流冲击下桩梁组合结构拦挡效果及受力特征研究

以高位泥石流、碎屑流区桩梁组合新型拦挡结构为研究对象,在总结已有桩梁组合结构的基础上,运用颗粒流分析仿真程序、通用显示动力分析程序分别对碎屑流冲击下单排、多排桩林及桩梁组合结构拦挡效果、不同位置桩梁组合结构拦挡效果对比模拟以及桩梁组合结构受力特征模拟研究,探讨了拦挡结构阻挡后碎屑流堆积特征和结构应力传递特征。计算结果表明：碎屑流中较大粒径颗粒与拦挡结构、两侧沟道边界接触形成的桩-巨石力链拦挡效应可有效阻挡、迟滞后续碎屑流运动,桩梁组合结构桩-巨石力链拦挡效应最佳;第一排桩和第二排桩之间改流区进一步抑制了碎屑流速度;桩梁组合结构在设计布置位置时,一方面要考虑在碎屑流启动、势动转换过程中尽早抑制碎屑流速度,另一方面仍需重视库容的设计,谨防跃顶造成部分碎屑流逃逸,在上述二者之间选择最优解进行位置布置;碎屑流巨石冲击桩梁组合结构时,冲击应力将通过连梁分散传递到后排桩,连系梁两端连接部分的应力几乎达到屈服强度,需加强配筋。     

桩承式围堤对邻近桥梁桩基的影响分析

桩承式围堤是将上部围堤或堆载荷重通过桩筏基础传递到深层较硬的土层,以减少由于围堤或堆载对邻近桩基产生负摩阻力和侧向推力的一种围堤式构筑物。采用基于Mindlin应力解的桩伐基础简化分析方法、弹性和弹塑性三维数值模拟了嘉兴港海盐港区围堤对杭州湾跨海大桥产生的负摩阻力和侧向推力。通过上述3种方法的分析比较,结果表明,采用的简化分析方法与弹性和弹塑性三维数值模拟结果吻合较好,可作为桩承式围堤结构基础的分析和设计方法。     

分布荷载推力桩计算的p-y曲线法研究

为提高现有水平梯形分布荷载推力桩设计计算水平,提出了地基系数按非线性土抗力.水平位移(p-y)曲线抗力模式表达的水平梯形分布荷载推力桩位移和内力计算的有限差分数值分析方法,并详细推导了桩身位移的差分格式.基于这些公式,编制了全桩位移、内力及侧土抗力的计算和图形处理程序,可适用于滑坡抗滑桩和深基坑悬臂支护桩的设计计算.结合新型桩型现浇混凝土薄壁管桩(PCC桩)作为滑坡抗滑桩进行对比分析,算例表明:该方法方便可靠.当有限差分段划分得足够小时,可使数值解接近于真实解.