Parametric analysis of single pile response in laterally spreading ground

Extensive damage to pile-supported structures has been witnessed in several recent earthquakes (Chi-Chi, 1999; Kobe, 1995, etc.), as a result of liquefaction-induced lateral spreading of slightly sloping ground or free-face topographic irregularities. This paper presents a parametric analysis of the basic pile and soil parameters, as well as the pile-soil interaction mechanisms affecting the response of single piles subjected to such lateral spreading, based on numerical simulation with the nonlinear P-y method. In parallel, a set of design charts and analytical relations is established, for approximate computation of maximum pile deflections and bending moments, using a “theory guided” multi-variable statistical analysis of the numerical predictions. Three different combinations (design cases) of pile head constraints and soil conditions were considered, which are commonly encountered in practice. The overall accuracy of the proposed analytical relations is evaluated against experimental results from seven centrifuge and five large shaking table experiments.     

基于土拱效应下的地震作用与抗滑桩桩间距关系分析

基于抗滑桩桩间土土拱效应,建立在地震作用下土拱效应的力学分析模型,在Mononobe-Okabe理论的基础上,将土拱作用等效为挡土墙作用,提出在一定地震设防烈度下土拱面上水平地震力的计算方法;在考虑滑坡推力和地震力两种外力作用下,依据桩间土在极限平衡状态下的静力平衡条件和强度条件,得出桩间净距理论计算公式.工程实例和系列试算表明,同等条件下,考虑地震作用比不考虑地震作用桩间净距要减小4％ ～ 23％,由此得出不同抗震设防等级下桩间净距计算的折减系数和桩间净距直接折减计算公式,以指导抗滑桩工程设计.     

钢套管灌注群桩施工顺序对多隧道的影响

通过理论研究和数值分析方法,分析了钢套管桩不同的施工顺序对邻近既有隧道的影响,并结合现场实测数据对分析结果进行了验证。首先,采用理论方法分析钢套管旋转下压过程中土塞柱的受力情况,建立微分方程计算土塞柱底端的应力、土塞柱受到的剪切扭矩和自身抗剪扭矩,进而分析得到了土塞柱发生剪切破坏和土塞效应的临界深度。在此基础上按是否产生闭塞效应,分两种情况研究了钢套管旋压过程中产生的土体膨胀率。然后,利用既得的土体膨胀率,通过理论分析和数值模拟方法分析了群桩不同的施工顺序对既有多条盾构隧道的影响,得出了相对较优的群桩施工顺序方案。工程现场实测数据与数值模拟结果的对比分析表明,上述计算结果与实际情况能较好吻合。该研究对类似工程具有理论指导意义和实践参考价值。     

双排抗滑桩上滑坡推力近似解析方法

双排抗滑桩是加固大型滑坡的常用工程措施之一,在实际工程设计计算中的关键环节在于简单且合理地确定作用于前后排桩上的滑坡推力。将抗滑桩受荷段前侧坡体视为水平向的温克勒（Winkler）地基,基于弹性地基梁模型,并充分考虑桩体受荷段与锚固段的变形连续性,通过迭代算法确定出后排抗滑桩受荷段前侧坡体抗力,进而可对排间坡体采用传递系数法计算出前排桩桩后滑坡推力,给出了相关的理论计算公式。通过室内模型试验验证了所提方法的合理性,并针对一大型基覆式滑坡实例,具体计算出了前后排桩上的设计滑坡推力荷载。所提计算方法可为实际工程的简化设计提供参考。     

再论悬臂式抗滑桩合理桩间距的计算方法

为了进一步合理确定悬臂式抗滑桩桩间距,在对以往关于开挖边坡抗滑桩桩间距分析模型缺陷讨论的基础上,提出在抗滑桩桩后局部所形成的拱脚处,两侧土拱在此交汇形成的是倒梯形受压区。在计算确定悬臂式抗滑桩桩间距时,除满足桩间静力平衡条件、土拱跨中及拱脚处的强度条件等基本控制条件外,还需满足桩计算宽度条件、桩土变形协调条件等附加条件,得到了确定桩间净距的方程组,通过迭代试算可以求解。依托一工程实例,定量地说明了在其他因素不变的情况下,桩间净距随桩后土体黏聚力或内摩擦角的增大而非线性增大,且桩间净距受黏聚力的影响更为敏感,同时桩间净距随着桩后坡体推力的增大而呈非线性减小。所提出的方法除可用于黏性土外,还可用于无黏性土。     

汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治

汶川MS 8.0强震发生6年来,震区暴发了数量众多、类型多样的泥石流灾害,其中一类可总结为"狭陡型泥石流",其特征指标及防治对策与震前常规泥石流存在显著差异,给灾后重建和灾害防治技术提出了新的命题。在对(极)重灾区泥石流活跃的五大片区(汶川、都江堰、绵竹、北川、安县)进行大量现场调查和资料分析的基础上,提出了强震区狭陡型泥石流的概念并给出定义,提炼了其在形成、活动及危害等方面的典型特征;通过工程实践,分析了其独特的治理难点及相应的防治对策,介绍了几项极具适应性和有效性的防治新技术,可为强震扰动区泥石流治理研究和工程设计提供一类新的思路和借鉴。     

移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析

以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景,采用现场监测和Plaxis有限元模拟相结合的方法,研究了土岩基坑中吊脚桩在龙门吊移动荷载作用下的变形规律及动力响应。结果表明：桩身变形模拟结果与实测值吻合较好,基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层,吊脚桩嵌岩处产生应力集中;在龙门吊移动荷载作用下,桩顶水平位移较大,但其动力响应最小,而嵌岩处水平位移较小,但其动力响应最大;嵌岩处、桩身最大正弯矩处及最大负弯矩处的土压力动力响应较大,且移动荷载刚经过时刻影响最大。研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。     

Effects of scour-hole dimensions and soil stress history on the behavior of laterally loaded piles in soft clay under scour conditions

Bridge pile foundations in the midst of water current are often subjected to scour, which induces the loss of soil support around the piles and thus results in a significant decrease of foundation capacities or even the failure of bridges. In the current practice, when the scour-affected behavior of the pile foundations is analyzed, either the whole scour-hole geometry or the possible changes in the stress history of the remaining soils is often ignored. In reality, however, scouring creates scour holes with certain dimensions around the pile foundations and the remaining soils that are not scoured away undergo an unloading process at the same time, which will increase the over-consolidation ratios of the remaining soils and accordingly changes of their mechanical properties. This paper examines the behavior of laterally loaded piles in soft clay under scour conditions by using the p-y method. The conventional p-y curves have been modified appropriately to reasonably reflect the effects of three-dimensional scour-hole geometry as well as the stress history of the soils, with the aid of integration of Mindlin’s fundamental solutions. A field test is used to serve as a reference case and to investigate the effects of stress history, scour depth, scour width, and scour-hole slope angle on the responses of laterally loaded piles in soft clay. The results indicate that neglecting the stress history effect can be unconservative for scour-affected pile foundations in soft clay, whereas neglect of the scour-hole dimensions and geometry would lead to over-conservative predictions/design of the laterally loaded piles under scour condition.     

内撑式排桩支护结构的设计优化研究

在分析内撑式排桩支护结构受力特性和设计优化空间的基础上,基于满应力设计基本思想,建立了支护桩－内支撑（节点）部位的设计优化数学模型,提出了用于求解该（节点）部位局部优化解的新的目标函数 和相应的设计优化判据,推导并比较了钢筋混凝土内支撑等效轴向抗压容许应力 和支护桩等效抗弯容许应力 的3种取值方法,并以杭州某基坑支护应用为例作了介绍。可供同类基坑支护设计优化时借鉴。     

层状地基静压桩贯入过程机理试验

通过在多层软粘土地基中静力压入单桩的室内模型试验,对模型桩在整个沉桩过程中压桩力、桩动端阻力及桩动侧阻力随桩贯入深度的变化情况进行了研究,获得了桩在贯入不同土层分界面时阻力的变化规律以及桩周土体应力的分布特征。并对开口管桩和闭口管桩贯入试验情况进行了比较分析,揭示了不同桩端形式桩在贯入过程中桩动侧摩阻力的发展规律,以及分层土体中开口管桩贯入过程中土塞的变化情况。试验结果表明：在粘性土中沉桩时,压桩阻力主要来自桩端向下穿越土体产生的端阻力,而侧摩阻力较小;由于桩侧水平应力的释放使得同一深度点上的动摩阻力随着桩的下沉表现出不同程度的降低,出现摩擦疲劳。