Y型桩桩侧摩阻力产生附加应力的分析计算

Geddes的应力解求解过程中将桩侧摩阻力简化为集中力,导致无法考虑桩径、桩长变化对桩侧摩阻力在地基内产生附加应力的影响,通过分析得出,对于长径比较小的短桩,由Geddes应力解计算的竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。通过首先在Y型截面上沿周边的9个积分区间线积分,然后再沿桩长进行积分的方式,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,得出了Y型沉管灌注桩沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力及沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向应力分量的数值计算方法。分析了Y型截面4个独立变量外包圆半径 、模板弧度 、开弧间距 、夹角度数 对Y型桩侧摩阻力产生附加应力系数的影响及采用Geddes应力解计算产生的误差,并对桩长及计算深度对产生误差的影响也进行了分析,得到了一些有益结论。     

考虑异形效应Y形桩端阻力产生的附加应力研究

Y形桩作为一种新型反拱曲面异形桩,端阻力在桩身截面上具有不均匀分布的特性。虽将端阻力假定为均匀分布,与假定为集中力相比,附加应力计算结果更符合实际分布规律,但仍存在一定偏差。基于数值模拟结果,建立了Y形桩端阻力的不均匀分布模型,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,以及Geddes推导应力解的思想,进而得出了考虑异形效应Y形桩桩端阻力作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法。以主要影响因素外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ为变量,分别对比研究了将Y形桩端阻力假定为均匀分布和考虑异形效应的不均匀分布两种模式下附加应力的变化规律,并将考虑异形效应的端阻力产生附加应力计算方法用于沉降计算。对此现场静载荷试验数据表明,考虑异性效应的端阻力产生附加应力计算方法计算沉降与现场试验数据吻合度更高。     

刚性承台下刚性桩复合地基附加应力研究

复合地基内任一点的附加应力都是由桩间土所承担上部荷载和桩侧摩阻力及桩端阻力分别引起的附加应力叠加组成。根据荷载传递规律和现场试验,假定桩侧摩阻力沿深度半梯形分布,考虑到桩径的尺寸效应,采用Mindlin解对桩侧摩阻力和桩端阻力进行二次积分计算,求得桩上部荷载引起地基内任一点附加应力,桩间土上部荷载引起的附加应力采用Boussinesq解直接求得,最终叠加求得总附加应力。经工程实例验证,方法合理可行。     

考虑桩径和桩侧摩阻力分布的改进Geddes桩基沉降分析方法

Geddes方法是我国桩基工程实践中常用的计算群桩沉降的一种弹性理论方法,其原理简单,易于应用,但其也有着比较明显的缺点。首先,Geddes法没有考虑桩径的影响,计算时会在桩端平面产生很大的应力集中;其次,Geddes法中假设的侧摩阻力分布模式过于简单,与工作状态下长桩的侧阻分布差别较大。为了解决这些问题,在Geddes方法的基础上,首先假设端阻力沿桩端平面均匀分布,桩侧摩阻力沿桩侧表面分布,采用数学积分与高斯积分相结合的方法计算地基附加应力,改善应力集中的影响;其次通过对Geddes方法原有侧阻分布模式的几何叠加,得到桩侧摩阻力两段式分布时地基附加应力的计算公式。计算表明,改进后的Geddes方法计算桩基沉降要比原有的Geddes方法计算值小。     

矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的竖向附加应力系数计算公式

矩形基础受垂直均布荷载作用下,地基土中任一点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除了矩形角点下各点计算较容易外,其余的点计算均较繁琐;矩形基础受垂直三角形分布荷载作用下,矩形基底面积垂直投影范围内地基土中各点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除基底荷载分布为零的边的角点下各点计算较容易外,其余的点计算都很繁琐,而矩形基底面积外的点则无法计算。本文通过推导得出两个公式,借助电脑,能很容易地计算矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的附加应力系数,并通过计算对比,验证了公式是正确的。     

刚性桩复合地基应力及沉降计算

通过分析桩-土-垫层相互作用,讨论了刚性桩复合地基的沉降特性.借助半无限弹性空间中的Geddes解和Mindlin解,求出考虑刺入变形的复合地基中的竖向附加应力,从而得出刚性桩复合地基的一种沉降计算方法.     

桩基规范桩端应力影响系数解析式商榷

《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)考虑了桩侧应力随深度的均匀分布及三角形分布,同时考虑了桩径影响的桩端应力的均匀分布。桩侧应力影响系数采用了Geddes解析公式,桩端应力影响系数则采用了徐志英在《土木工程学报》1957年第4期发表的论文"以明特林(Mindlin)公式为根据的地基中垂直应力的计算公式"中的公式(33)。原徐文公式(33)疏忽了数的开方性质(z-L)~2~(1/2)=|z-L|≠z-L,仅适用于桩端面以下(zL)。在有埋置深度集中力Mindlin应力解的基础上,考虑桩径影响的桩端均布应力,重新导出了桩轴线上桩端应力影响系数一维积分的一般解。解函数对z变量在桩端处(z=L)不连续,该间断点为跳跃间断点。计算结果用一维及二维数值积分值、规范表格值进行了对比验证。     

桩端下有软弱下卧层的群桩沉降分析

群桩沉降由桩身压缩和桩端沉降组成。本文采用桩身线弹性的假定计算单桩桩身压缩,用单桩的桩身压缩近似代替群桩桩身压缩,并用承台下的平均附加应力乘以桩端荷载传递系数后作为桩端的附加应力,推出了桩端下有软弱下卧层的群桩沉降计算方法,同时与其他计算方法和工程实测值进行了比较。     

均布矩形荷载作用下土体各向异性对附加应力分布的影响

简要地介绍了均布矩形荷载作用下考虑土体各向异性的附加应力计算公式,编制了相关程序计算了各种不同情况下的附加应力系数,并与各向同性情况下的附加应力系数进行了对比。在此基础上,详细地分析了均布矩形荷载作用下土体的各向异性对附加应力分布的影响。     

条形均布荷载下横观各向同性弹性地基中附加应力的分布规律

本文评述了条形均布荷载下横观各向同性弹性地基中附加应力的诸户［２］解析解和近似解，并提出了笔者的近似简化公式，该公式简明地显示出附加应力在分布规律上与各向同性地基之异同点，可供工程界方便地加以利用。     

Y型沉管灌注桩加筋路堤力学性状试验研究

结合申嘉湖杭（上海―嘉兴―湖州―杭州）高速公路嘉兴段Y型沉管灌注桩处理桥头软基实体工程,通过路堤填筑荷载下Y型沉管灌注桩加筋路堤路基表面及桩帽上下应力分布的现场试验研究,获得了路堤荷载下桩帽间土体表面应力、桩帽上应力及桩帽下土体表面应力的分布及变化规律,比较了距桩不同位置处桩帽间土体表面应力差别、桩帽上与桩帽下应力差别、桩帽下与桩帽间土体表面应力差别、桩帽上与桩顶上应力差别,分析了桩-土应力比及荷载分担比在路堤填筑荷载下变化趋势及规律。通过特殊加载时间段,分析了路堤填筑加载后应力及桩-土应力比调整规律。通过路堤进入预压期后的观测数据,分析了路堤进入预压期后桩-土应力比及荷载分担比变化规律。     

挤土作用下Y型桩侧摩阻力分布模型研究

Y型沉管灌注桩是在传统圆形桩基础上通过改变截面形状以增大桩土接触面积、增加侧摩阻力进而增加承载力的一种新桩型。由于桩身截面的特殊性,在振动沉管的过程中Y型沉管灌注桩截面不同处对土有不同程度的挤压作用,其侧摩阻力分布性状比圆形桩复杂,若将Y型桩侧摩阻力看作沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布与实际不符,工程经验亦表明其不适。通过孔扩张理论与Y型截面的解析方程相结合,推导Y型桩侧摩阻力沿桩周及桩身的不均匀分布模型,同一截面最大侧摩阻力为最小侧摩阻力的1.24~1.75倍,同时分析外包圆半径R、模板弧度θ、桩长L对侧摩阻力的影响。将侧摩阻力沿Y型截面周边的9个区间积分,然后沿桩长积分,得到Y型桩总侧摩阻力,结合端阻力模型计算了Y型桩单桩极限承载力,与静载试验数据吻合。     

偏心受压厚壁圆筒支护结构的应力分析

厚壁圆筒由于能充分发挥材料的抗压特性而越来越多地应用到基坑支护结构工程之中,传统的设计计算主要是在均布压力作用下厚壁圆筒的拉梅解。为了解决实际工程中经常遇到的偏心受压问题,给出了一个偏心荷载作用下厚壁圆筒的应力解析解,并结合工程实例对圆筒支护结构受力进行简化处理后,将解析解应用于计算偏心受压厚壁圆筒支护结构中的拉应力,特别是讨论了地下水位不均匀变化、地面不均匀堆载和土层不均衡开挖等可能会引起较大的圆筒环向拉应力和在圆筒内、外表面产生竖向裂缝,从而对圆筒支护结构产生不利影响。有利于指导对圆筒截面的配筋和控制基坑的开挖施工。     

采空区建筑地基适宜性及沉降变形计算工程实例分析

基于稳定采空区场地并结合某一工程实例进行建筑地基沉降变形计算分析,并对采空区地基适宜性进行综合评判。提出一种适合于采空区地基的荷载影响深度 确定方法,采用概率积分法对采空区场地不同区域剩余变形进行预测,提出考虑活化变形、剩余变形、附加变形的采空区建筑地基沉降变形计算方法,研究结果表明：（1）建筑荷载相同时判别系数越小（0.10 （自重应力）、0.08 、0.07 、0.05 ）,荷载影响深度越大;判别系数相同时建筑荷载越大,荷载影响深度也随之非线性增大。（2）对于一般采空区地基,宜采用 （附加应力）= 0.10 判别标准确定荷载影响深度;对于复杂采空区地基,宜采用 0.05 判别标准确定荷载影响深度。（3）在常规方法上（ 0.20 ）确定的荷载影响深度 ,对于采空区地基经对比分析,1.4 和1.8 荷载影响深度可作为一般采空区地基和复杂采空区地基工程设计参考。（4）在不引起活化变形的最高层数建筑荷载下,地表剩余变形量非常小可忽略不计,采空区建筑地基沉降变形主要是土层附加压缩变形。（5）数值模拟结果表明,采空区内边缘沉降较大、不均匀沉降明显,不宜作为建设场地;采空区中央沉降较小,没有明显不均匀沉降,宜作为建设场地。     

矩形运动荷载作用下软土地基的三维振动研究

通过引入势函数,并利用Helmholtz原理和Fourier变换技术,研究了运动荷载作用下有限层厚软土地基的振动,考虑了矩形分布荷载作用下振动的三维特性,使得分析更符合工程实际,给出了运动荷载作用下饱和黏弹性地基三维振动的应力、位移和孔隙水压力响应的积分形式解答。利用Fourier数值逆变换进行算例分析,讨论了荷载速度对位移及孔隙水压力分布的影响。结果表明,位移幅值随荷载速度的增加而增大,荷载不同位置处孔隙水压力的分布有很大差异。     

群桩沉降计算理论分析

基于Geddes应力解,并根据叠加原理计算群桩内任意点处的三向应力,采用基于Duncen-Chang本构模型的修正分层总和法计算群桩内任意点处的沉降量,最后,根据基点法[1]和群桩基础荷载、变形协调关系建立方程,从而,最终获得群桩的沉降计算。该理论较常规弹性理论方法计算群桩沉降有较大地改进,具体体现在以下几个方面：（1）考虑了群桩中地基土的三向应力分布对群桩沉降计算的影响;（2）考虑了土体本构模型（Duncen-Chang弹性非线性本构模型）,因而,能计及土体非线性特性对群桩沉降的影响;（3）采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。     

松软倾斜地基填方工程安全性评价方法

松软倾斜地基，有两个特征：一是地基土地松散，具有低强度和可压缩性；二是地基表面或松软层底部，有一定的向外的斜坡。在西南山区铁路公路建设中，多见两类典型的松软倾斜地基；一是斜坡软土，二是松散的岩堆坡地。在松软倾斜地基上填方，随填土荷载增加，土体产生竖向压密变形；在产生竖向压密变形的同时，土体产生横向变形，且变形 范围随填土荷载应力增加而加大，当土体抗剪强度小于填土附加应力产生的横向剪应力时，土体发生剪切破坏，随剪切范围加大地基发生破坏。对于松软倾斜地基，当填土附加应力产生的剪应力大于土体容许剪应力时，应首先考虑采取限制土体侧向变形的侧向约束措施，如锚固桩。