青藏铁路多年冻土区桥梁桩基础地震响应的试验研究与数值分析

基于对负温条件下青藏铁路高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的缩尺模型振动台试验,明确了动荷载作用下模型桩-土界面和两桩中间土体存在温度升高响应。在此基础上,考虑天然状态和地震荷载作用下地温升高两种条件,运用动力有限元方法,对青藏铁路清水河特大桥桩基础进行了地震响应分析。计算表明,在高温状态下(-1℃以上),多年冻土的地基及桩基础在地震荷载作用下的动态响应对温度的升高异常敏感;在50年超载概率2%的青藏人工波作用下,因桩基础的相对位移增大了地基与桩基础间的滑移、脱离现象,特别是高温状态下地基与桩基础间的变形出现了明显的不稳定滑移,影响了整个桩基础的稳定性。     

基于有限杆单元法的斜桩受力变形分析

为探讨斜桩基础受力变形分析的理论计算方法,首先,在现有斜桩研究的基础上总结斜桩承载机制及其受力变形特性;提出斜桩简化力学模型,并假定桩顶倾斜荷载沿桩体轴向及其垂直方向分解,进而提出地基反力确定方法并推导其控制微分方程;其次,对传统有限杆单元进行改进,以考虑二阶效应及桩-土相互作用的影响,并以MATLAB为平台编制求解程序用于斜桩基础受力变形分析;最后,引入模型试验与现场试验,通过对比理论计算结果与试验实测值,验证改进有限杆单元方法用于斜桩受力变形分析的可行性,总结出一些规律性的结论。以上分析可为斜桩工程设计提供参考,具有一定的理论及工程价值。     

短桩基础桩-土共同作用的原位测试与数值分析

通过对湖沼平原一个6层建筑的短桩原位测试和数值分析,研究了短桩基础的荷载传递与变形特性。试验结果表明,桩基的实际承载力大于计算值,而沉降远小于计算值。桩顶反力和基底土压力的观测结果显示：地基土所分担的荷载较小。对短桩基础的桩-土共同作用进行数值分析,得到了地基土层内的附加应力和分层沉降变化情况。研究结果表明,湖沼平原短桩基础的沉降以桩端以下土层的压缩变形为主。浅部硬土层既作为短桩的持力层,又有利于附加应力的扩散,从而减小了沉降。     

水平和竖向地震作用下液化场地群桩基础动力响应试验研究

为研究水平和竖向(双向)耦合地震作用下液化场地群桩基础的动力响应,设计了可液化地基-群桩基础-框筒结构动力相互作用体系振动台模型试验。选取不同类型模拟地震波作为振动台试验激励,通过对比水平地震作用和双向耦合地震作用下土体加速度、超孔隙水压力和群桩应变等试验结果,进而分析双向耦合地震作用对可液化地基和群桩基础动力响应的影响。研究结果表明:双向耦合地震作用下,液化场地土体竖向加速度峰值随土体埋深高度的减小而逐渐增大;饱和砂土的液化效应与双向耦合地震作用和输入地震波的类型有关;相比水平地震作用,不同种类波双向耦合地震作用下群桩基础桩身中部和底部的应变峰值增大,桩顶应变峰值变化略有不同;双向耦合地震作用加剧了建筑结构群桩体系的摇摆和倾斜。研究结果对可液化地基上群桩基础的抗震设计和防灾减灾具有十分重要的研究意义。     

非均匀地基中倾斜桩基竖向承载特性模拟试验研究

群桩基础中设计的倾斜桩基以其横向阻抗能力强等优势在港口、码头以及桥梁基础中得到了较为广泛应用。随着山区及不均匀地基土地区高速公路等基础设施的建设,在滑坡、斜坡变形体和不均匀地基上设计倾斜群桩桥梁基础的情况将会越来越多。由于倾斜桩基受力状态的复杂性,目前倾斜桩基础设计仍参考竖向桩基承载力计算理论,凭借经验进行设计。对此人们虽然做了许多探索,但仍未形成完善的设计计算理论和标准。为此,结合厦深客运专线某特大桥桩基选型研究项目,利用相似材料物理模拟试验,就倾角为0°～12°周边斜桩的群桩基础竖向承载力进行了试验研究。结果表明,竖直桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,倾斜桩基则呈陡降型;就倾斜群桩基础竖向承载力而言,倾斜基桩的合理倾角为8°左右;竖直桩基中角桩轴力最大,边桩轴力次之,中桩轴力最小,倾斜桩基中的中桩轴力最大,角桩轴力次之,边桩轴力最小;倾斜桩基桩身弯矩分布形式与基桩的倾角有关,当倾角达到12°时,桩身将出现反向弯曲段。基桩倾角的不同是导致倾斜桩基和竖直桩基竖向承载特性显著不同的主要原因之一。     

开关室地基下沉电器设备倾斜顶升纠偏实践

天津某35 kV变电站开关室,地基不均匀沉降严重影响到开关室内电器设备的安全正常运行,经采用静力压桩托换原有地基加固补强控制地基稳定后,进行开关柜两侧的顶升纠偏设计和施工,开关柜倾斜变形恢复至稳定状况,达到了预期的加固处理效果。     

刚性桩复合地基抗震性能的有限元分析

近年来刚性桩复合地基在工程中的应用日益广泛,但是,对该种复合地基在动力荷载下,尤其在是地震作用下的动力响应性状却研究很少。考虑地震作用下土-桩-上部结构之间的相互作用,采用三维有限元方法,对刚性桩单桩复合地基的地震响应进行时域内的模拟计算与分析研究,分析了这种复合地基与桩基础地震响应的差异,并对影响刚性桩复合地基抗震性能的一些因素进行了研究,得出了一些对刚性桩复合地基的抗震设计有参考价值的结论。     

软土流变模型及在建筑物纠偏工程中的应用

根据地基应力解除法纠偏方法原理和软土的变形机理,建立了土体非线性弹-粘弹流变本构模型,并将其成功运用于软粘土地基应力解除法纠偏工程实践.结合某6层住宅楼的倾斜扶正过程,运用所建的本构模型和有限元技术进行了全过程的数值模拟,揭示了建筑物倾斜过程和扶正过程中地基应力-应变的变化规律,并预测了纠偏施工后建筑物的附加沉降量,所得结果与实测结果有较好的吻合.研究表明,土的流变特性对软土地基建筑物的纠偏实践有明显的影响,在实际工程中应予以充分考虑.     

斜向上拔螺旋桩基础极限荷载计算

斜向荷载作用下抗拔螺旋桩基础的研究选用螺旋桩为研究对象,引入了随动坐标系,并将桩-土相互作用形成的地基反力以载荷的形式施加于桩体和叶片,解决了大变形材料使用小变形弹性材料叠加原理问题,分析了斜向荷载抗拔螺旋桩基础的破坏模式,建立了斜向荷载作用下抗拔螺旋单桩和群桩基础的极限荷载估算公式,通过与螺旋群桩原型试验的极限荷载判定值的对比,斜向极限荷载估算值约为判定值的93.3 %。表明所使用的研究方法,提出的破坏模式和极限荷载计算方法比较符合实际情况,对斜向荷载抗拔螺旋桩基础工程的设计与分析有一定的指导意义。     

多向荷载作用下层状地基刚性桩筏基础分析

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间理论,分析了多向荷载下桩顶面-土表面、土表面-桩顶面、土表面-土表面的相互作用关系。建立了桩土体系柔度矩阵,得到了多向荷载下层状地基中刚性桩筏基础的受力和变形的关系以及桩的内力和变形沿桩身分布规律。通过与有限元对比,验证了该方法的合理性和修正地基模量的优越性,并对多向荷载作用下的桩筏基础进行了计算分析,计算结果表明,水平力将会引起桩筏基础的倾斜。     

地基下沉倾斜危楼双向顶升纠偏实践

某3层砖混结构楼房，因地基下沉且不稳定导致向南东倾斜成为危房，经采用静压桩托换地基加固补强控制地基稳定后，进行双向顶升纠偏设计、施工与试验，通过成果分析治理是成功的。介绍了纠偏设计与施工技术。     

隐伏岩溶条件下的上部结构-基础-地基共同作用数值模拟分析

基于龙岗区某超高层大夏,建立岩溶地基-基础-上部结构共同作用的有限元计算模型,模拟分析溶洞的应力、应变、位移及桩基础受力性能,并将分析结果与传统设计方法（上部结构与地基基础分离成两部分计算）进行对比分析,指出岩溶地基条件下传统设计方法的局限性。其研究结果表明:对于岩溶地基而言,共同作用对柱产生的次应力较小,但个别角柱次应力较大;剪力墙的次应力较大,且其布置方式对共同作用有较大影响,此应力随楼层的增加衰减很快;针对岩溶地基,筏板基础是比较适合的基础形式,在共同作用中起很大作用。      

桩基负摩阻力在纠倾工程中的应用

:分析探讨了桩基负摩阻力的特性 ,提出了桩基下拉荷载的经验公式 ,并通过某深桩基础的纠倾工程验证了所建议公式的可行性 ,为桩基负摩阻力在建筑物纠倾工程中的应用提供了理论依据 ,为深桩基础建筑物的纠倾扶正技术提供了一种行之有效的方法     

软土地区浅基础建筑物托换纠偏

采用沉井冲淤法进行取土纠偏 ,结合锚杆静压桩托换基础 ,处理软土地区某条型基础病危建筑物 ,取得十分良好的效果     

复合桩基设计与沉降分析

介绍了复合桩基的设计理论和步骤,分析了复合桩基的沉降发展过程,用Geddes应力解的分层总和法计算桩群分担荷载所引起的地基沉降,以Boussinesq应力解的分层总和法计算承台下土分担的荷载所引起的地基沉降,将二者之和近似作为复合桩基的沉降。对某住宅楼基础采用复合桩基设计,布桩数约为常规桩基设计的1/3,节约造价近35％。复合桩基最大沉降量较常规桩基设计大,但仍在基础容许沉降范围内。     

竖向掏土纠倾孔周塑性区计算研究

采用桩筏基础的高层建筑倾斜后,常采用竖向孔掏土进行地应力解除实现纠倾,工程设计与施工依据经验进行,缺乏理论指导。将一定深度处的竖向孔孔周应力重分布问题简化为平面应变问题,采用摩尔?库仑强度条件推导了塑性区半径的解析解。该解析解表明,塑性半径随土体抗剪参数的降低而增大,随掏土孔半径的增大而增大,随地应力的增大而增大。结合解析解的表达式,探讨了存在地下水、注水、抽水、循环掏土扰动等因素对塑性区半径的影响。最后用数值分析方法对该解析解进行模拟验证,表明公式的正确性与适用性。该研究成果对纠倾工程的设计与施工具有积极的指导作用。     

树根桩在基础托换中的应用实例及几点体会

对两座坐落在承载力较低的基础上已出现不均匀沉降的居民楼 ,采用树根桩进行基础托换 ,使基础与树根桩联结为一整体 ,施工效果良好。施工中据原建筑物设置资料 ,在大楼轴线布设桩孔 ,下置钢筋笼 ,用水泥砂浆灌注成桩。树根桩具备对原建筑物影响小、所需施工场地较小、施工方便、可用于不同类型土层 ,施工中不干扰建筑物正常使用等优点 ,在我国南方浅基础下松散地层进行地基加固及浅基础托换的应用具有广阔前景     

树根桩在基础加固工程中的应用

树根桩对于已建建筑物的地基加固纠偏具有到之处，效果显著。通过工程实例分析，对树根桩的设计原理、施工方法和其承载力作用了阐述。     

高压旋喷注浆技术在广核大厦地基处理中的应用

现代建筑工程中高层、超高层建筑基础大部分采用桩基础。对于灰岩地区,由于工程地质条件较差,存在大量的土洞、软土层、溶洞、节理、裂隙等不良地质现象,往往极大地影响着桩基础的设计与施工。广核大厦采用高压旋喷复合地基加筏型基础。实践表明,广核大厦地基处理技术,解决了在岩溶地区挖孔桩、灌注桩、钻（冲）孔桩难于成桩且工期无法保证的技术难题,地基处理效果显著,克服了灰岩地区各种不良地质现象的影响,增加了基础施工的安全性。     

扩底锚桩的施工技术和试验研究

界于树根桩和墩桩之间的扩底锚桩,因其经济实用,施工简便,具有抗压抗拔双重效应而广泛应用于软土地基的暗浜地基加固,地下构筑物抗浮,房屋纠偏,河岸加固和基坑围护等方面,为探索扩底锚桩在不同工程地质条件下的受力机理和施工工艺,笔者结合工程实践开展试验研究,对扩底锚桩的抗压力和抗拔力的机理,抗压力的抗拔力的估算,不同工程地质条件下的施工工艺,充盈系数的确定等,获得新的认识和判断。