砂土地基斜桩水平承载特性p-y曲线法

基于Reese建议的砂土p-y曲线,提出了适用于斜桩水平承载特性分析的修正p-y曲线及相应的有限元分析方法。根据桩前土体受力特点,假设桩前浅层土体达到极限破坏状态时桩侧被动破坏区为一个三维楔形体,采用极限平衡分析方法导出了斜桩桩侧极限土抗力表达式,对比研究了斜桩倾角、桩-土界面摩擦系数等因素对极限土抗力的影响规律,并给出了斜桩初始地基反力模量确定方法。在此基础上,修正Reese提出的直桩p-y曲线,提出了砂土地基中斜桩p-y曲线确定方法。利用虚功原理,导出了斜桩水平承载特性分析的有限单元列式,编制相应的分析程序,通过算例验证了方法的合理性和有效性。最后,采用修正的p-y曲线法对一离心机模型试验进行了模拟分析,结果表明,计算与试验结果吻合得很好     

倾斜荷载下群桩承载特性理论分析

倾斜荷载是海洋、输变线塔等桩基工程的最主要荷载形式之一。然而现行规范中有关该问题的计算方法相对并不成熟。将桩身划分为自由段和嵌固段,建立桩基单元体的挠曲微分方程;基于群桩p-y曲线法计算水平荷载下群桩承载特性;考虑桩-土相对滑移和竖向力引起的二阶弯矩(P-(35))效应,基于剪切位移法计算竖向荷载下桩-土相互作用;编制相应程序,以迭代法计算获得荷载-位移曲线、桩身弯矩分布规律曲线等。分析验证了所建立的理论计算方法的准确性和可靠性。相关研究成果拓展了工程设计中倾斜荷载作用下桩基承载特性计算方法,为工程设计与计算提供参考依据。     

水平荷载下纵截面异形桩承载特性试验

针对纵截面异形桩（扩底桩和楔形桩）、等混凝土用量常规等直径桩的水平向承载特性进行对比模型试验研究,测得不同水平荷载等级下扩底桩和楔形桩的内力、变形、极限承载力和桩侧土压力分布等变化规律特性;初步探讨3种桩型的水平极限承载特性和桩侧土压力分布规律。考虑纵向截面异形效应,基于水平土抗力与水平位移（p-y）曲线法建立纵截面异形桩水平向承载特性理论计算方法,进一步分析弯矩分布规律,并开展影响因素分析。研究结果表明,在当前试验条件下,等混凝土用量楔形桩的水平向承载力比等直径桩的高,砂性土和黏性土中楔形桩水平向极限承载力约分别为等直径桩的1.25倍和1.33倍。相关研究成果可为今后类似土层下水平受荷纵截面异形桩的设计与计算提供参考依据。     

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.     

嵌岩桩轴向荷载传递的Goodman理论及其分析

介绍了嵌岩桩轴向应力传递的Ｇｏｏｄｍａｎ计算理论,并进行了公式推导,该公式将嵌岩桩在轴向应力作用下桩体压缩产生的侧向变形看做为有压洞室在周边上产生的径向位移,然后应用平衡、物理和几何方程求解得到。公式从理论上验证了国内外大量嵌岩桩的荷轴向传递规律,同时指出了公式存在的缺陷,在解决了缺陷后,可利用该公式对嵌岩桩进行优化设计。     

水平荷载作用下群桩效应中P因子的理论研究

在桩基础中,当群桩受水平力作用时,如果群桩间距小于8倍桩径,则群桩水平力不等于各单桩水平力之和,在以往的研究中通常都是用实验来得到各桩水平力的较小值,P因子则是反映群桩承载力的典型方法,但是在这方面理论研究比较小,通过总结和分析以往的实验数据,对P因子做出了总结,得到了理论公式,对群桩水平承载力的研究起到了推动的作用。     

软土地基刚柔性桩水平承载位移控制标准研究

在软土地区开展桩基工程建设,桩基水平承载力的确定是一个亟待解决的问题。以Matlock软黏土p-y曲线为基础,提出Matlock p-y曲线的双折线简化模型,进而采用不排水抗剪强度指标su和静力触探锥尖阻力qc对双折线简化模型参数k_(ini)、p_u进行表征。以无量纲桩土相对刚度系数K_R作为刚、柔性桩划分标准,并分别建立了初始切线模量系数K_E与K_R、水平土抗力系数K_C与K_R的关系,最后提出了软土地基刚、柔性桩水平承载位移控制标准。结果表明:提出的位移控制标准可以快速确定桩基临界水平承载力,是一种实用、可靠的桩基水平承载判别方法。     

水平荷载作用下单桩非线性m法试验研究

通过对大量模型试验结果的分析，提出了简便合理的水平荷载作用下单桩的计算方法。该方法将常用m法中单一m值与位移建立指数关系，并由bm有k两参数来描述。将这一关系引和常用单桩m法计算中，则计算结果可考虑单桩非线性响应影响。     

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。     

现浇薄壁管桩水平受力特性试验研究

现浇薄壁管桩（Cast-in-place Concrete Thin-wall Pipe Pile, 简称PCC桩）作为一种新型桩基础,已在很多地基处理工程中得到应用,但有关其水平承载性的研究还很少。通过现场试验,对水平荷载下PCC桩的水平承载性、泥面处桩荷载-位移关系、桩周土压力变化以及桩侧地基水平抗力系数的比例系数m与位移关系等特性进行初步分析,同时对单向多循环加载和慢速维持荷载两种加载方式对桩受力特性的影响进行比较。试验表明,PCC桩有较好的水平承载性,在水平荷载下,PCC桩的受力主要集中在桩的上部;与慢速维持荷载法相比,单向多循环法对桩的水平承载性以及桩土作用的非线性影响较大。     

竖向荷载作用下斜桩荷载传递性状试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中斜桩的荷载传递性状,分析了桩身倾角及长径比对斜桩桩身轴力、弯矩、剪力、桩侧摩阻力及端阻比的影响。试验结果表明：在桩顶竖向荷载作用下,斜桩桩身轴力均小于相应直桩桩身轴力,桩身倾角越大,轴力沿深度衰减得越快,桩长径比越大,轴力沿深度衰减得也越快;斜桩桩身最大弯矩随桩身倾角及长径比的增加而增加,最大弯矩出现的深度与桩身倾角无关,只与长径比相关;不论桩身倾角及长径比的大小,斜桩桩身最大剪力均出现在桩顶截面处,桩身最大剪力随着桩身倾角的增加而增大;桩身倾角越大,斜桩最大摩阻力越大,长径比越大,斜桩最大摩阻力越小,斜桩最大摩阻力出现在桩顶下1/4～1/5桩长处;斜桩端阻比随着桩顶竖向荷载的增加而增大,随着桩身倾角及长径比的增加而减小。     

基于扁铲侧胀试验的桩基水平承载力分析

依据扁铲侧胀试验的结果,对桩侧土水平抗力系数的比例系数进行了估算,并估算出单桩水平承载力设计值;根据单桩水平载荷试验的成果,计算出试验桩的水平临界荷载平均值,并得到桩侧土水平抗力系数的比例系数;在此基础上,对两者进行了对比分析,其单桩水平承载力非常接近,但比例系数存在差异。认为不宜将试桩的结果直接应用于工程桩的水平承载力计算,应根据工程桩的实际情况,考虑承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应。     

砂土中边坡附近单桩水平抗力的模型试验研究

针对平地p-y曲线对临近边坡桩基的不适用性,开展了砂土中边坡存在对单桩水平抗力影响的室内物理模型试验。依据边坡坡角及边坡到单桩距离的不同,共进行了11次3组试验。采用分段3次多项式对实测桩身应变分布进行拟合,以推算桩身变形和桩侧抗力,有效克服了数据拟合点的奇异。对比无边坡时的试验p-y曲线、美国API规范曲线和双曲线模型,确认了平地p-y曲线的计算表达式。其次获得了边坡条件下的单桩荷载-位移曲线,揭示了边坡坡角和边坡到桩的距离对水平受荷单桩桩身弯矩分布的影响规律。根据试验结果采用折减系数修正浅层桩侧极限抗力,并引入边坡对桩侧初始刚度的削弱表达式,得到边坡条件下水平受荷单桩浅层区域双曲线p-y曲线表达式。最后通过与离心试验结果对比,验证了给出的p-y曲线考虑边坡影响时的合理性。     

黏土中打入桩竖向承载力计算方法效果评价

准确预测打入桩的承载特性是一个重要的工程课题,特别是在近海工程中,如大型跨江海桥梁、风力涡轮机、港口和近海工程结构物平台等,这些重要结构物都将打入桩作为主要的基础形式,然而通过现场静载试验确定这类桩的承载力却十分有限。目前,国内外存在众多关于黏土中打入桩的竖向承载力计算方法,其中较为常用的有Furgo-96、NGI-99、ICP-05和UWA-13这4种设计方法。但将这些设计方法直接应用于工程设计和实践却仍然较少,其主要原因在于缺乏高质量的静载试验数据来评价这些设计方法的可靠性。因此,有必要搜集一个具有广泛代表性的桩基承载力静载试验数据库来客观评价上述设计方法的可靠性,用以帮助工程设计人员选择最适合的设计方法。基于这个目的,本研究在国际上一些常用数据库的基础上进行扩充整理,最终得到一个包含89根高质量打入桩静载荷试验数据的新数据库,称之为ZJU-ICL Clay数据库。采用上述4种设计方法预测ZJU-ICL Clay数据库的桩基承载力,并将预测结果与实测数据进行对比,应用统计方法,客观评价这4种方法的优缺点及可靠性。     

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。     

Influences of axial load on the lateral response of single pile with integral equation method

This article revisits the influences of axial load on the lateral response of single pile with integral equation method. The problem is formulated by decomposing the pile soil system into an extended elastic soil and a fictitious pile, the former of which is analyzed by making use of the fundamental Mindlin's solution for a concentrated horizontal load whereas the latter is modeled by the conventional beam bending theory. According to the rotation compatibility condition between the fictitious pile and the extended soil, a Fredholm integral equation of the second kind is established with the shear strain and rotation angle of the fictitious pile being the basic unknowns. The bending moment and displacement distribution along the pile are subsequently obtained. Comparison with existing solutions validates the accuracy and applicability of the present formulation. The results of parametric analysis indicate that the influences of axial load on the lateral response of single piles could be significant, and in general, the bending moment and horizontal displacement distributions along the pile increase considerably with the increase of axial load. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土地区后压浆钻孔灌注桩承载力特性试验研究

通过对西安地区某工程中采用桩端后压浆的2根钻孔灌注桩压浆前、压浆后单桩竖向静载荷试验和桩身轴力测试的对比,分析了黄土地基中后压浆钻孔灌注桩桩身轴力的传递规律、桩侧阻力及桩端阻力的发挥性状,探讨了后压浆技术对提高黄土地基中钻孔灌注桩承载力的影响     

Undrained lateral load capacity of piles in clay using artificial neural network

This paper describes the application of the artificial neural network model to predict the lateral load capacity of piles in clay. Three criteria were selected to compare the ANN model with the available empirical models: the best fit line for predicted lateral load capacity (Q_p) and measured lateral load capacity (Q_m), the mean and standard deviation of the ratio Q_p/Q_m and the cumulative probability for Q_p/Q_m. Different sensitivity analysis to identify the most important input parameters is discussed. A neural interpretation diagram is presented showing the effects of input parameters. A model equation is presented based on neural network parameters.