基于能量法差分方程的基桩承载力数值计算方法

以能量原理的基础对基桩承载性状的数值计算方法及其工程实际应用进行了深入的探讨。通过分析基桩与其埋置土层之间的能量传递建立适用于工程实际操作的基桩承载力数值计算方法。对基桩与桩侧土之间的能量传递进行了分析,通过建立桩身单元的能量平衡方程,给出了基桩工作性状计算程序所需要的能量差分方程,并将其作为程序计算的主体。基于基桩能量差分方程编制了相应计算程序,并提出了程序收敛条件,即荷载协调收敛;相对于程序收敛条件给出了相应的程序实现策略;给出了程序的计算流程以方便编程计算;最后,通过一个工程实例对程序的适用性及收敛策略的合理性进行了验证。     

基于能量法差分方程的基桩承载力数值计算方法

以能量原理的基础对基桩承载性状的数值计算方法及其工程实际应用进行了深入的探讨。通过分析基桩与其埋置土层之间的能量传递建立适用于工程实际操作的基桩承载力数值计算方法。对基桩与桩侧土之间的能量传递进行了分析,通过建立桩身单元的能量平衡方程,给出了基桩工作性状计算程序所需要的能量差分方程,并将其作为程序计算的主体。基于基桩能量差分方程编制了相应计算程序,并提出了程序收敛条件,即荷载协调收敛;相对于程序收敛条件给出了相应的程序实现策略;给出了程序的计算流程以方便编程计算;最后,通过一个工程实例对程序的适用性及收敛策略的合理性进行了验证。     

基于变形控制的岩溶区基桩承载力研究

深入分析了岩溶区基桩的承载机理及侧阻端阻的传递规律,建立了合理基桩侧阻端阻荷载传递模型,该模型可充分考虑桩周岩土体的加工软化和加工硬化型土的不同特性及桩端沉渣对基桩承载力的影响.在此基础上,根据桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度,推导得出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式,从而通过桩顸沉降量来确定岩溶区基桩的竖向承载力.最后,结合自平衡静载试验,对理论方法进行了验证.实测荷载一沉降曲线与理论曲线吻合良好.     

计入时效的桥台基桩负摩阻力解析计算方法研究

桥台地基土在填土荷载作用下产生的固结沉降,常引起基桩负摩阻力问题,深入研究其发展规律及计算方法十分必要。首先探讨了基桩负摩阻力特性及桩土相对位移计算方法,结合桥台工程特点,选用一维固结理论模拟桥台填土过程对地基土沉降量的影响。在此基础上,考虑桩土相互作用及土体的分层特性,基于荷载传递法导得基桩负摩阻力分段解析解,以此建立出可考虑时效的基桩负摩阻力计算方法。最后,结合某工程实例进行了计算分析,结果表明,该方法可较好描述地基土沉降发展过程及桩身荷载传递性状。     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

考虑荷载传递非线性特性的基桩竖向承载力计算

在现有基桩竖向承载力计算方法基础上,考虑桩侧荷栽传递的非线性特征,采用双曲线模型表示桩侧摩阻力.同时,为反映施工中桩端沉渣对承载力的影响,采用三折线模型表示桩端阻力,在此基础上采用幂级数求解方法建立考虑荷载传递非线性特性的基桩竖向承栽力计算方法,反映土体分层影响与桩桩土相互作用.工程实例分析表明,对桩侧剪力-位移实测数...     

多层地基中摩擦型单桩沉降分析的传递矩阵法

针对多层地基中的摩擦型单桩,研究了轴向荷载作用下单桩的非线性沉降性能。根据多层地基中桩身荷载传递机理和基本假定,建立了多层地基中单桩沉降分析的简化计算模型,导出了多层地基中桩土体系总势能方程以及桩土位移控制方程。利用传递矩阵法并结合克莱姆法则,对桩土位移控制方程进行求解,获得了层状地基中单桩沉降分析的非线性计算方法,实测结果与理论结果吻合较好,验证了理论计算方法及程序的合理性。     

基于非线性规划法的单桩受扭研究

为获得扭矩作用下基桩内力及扭转变形,假定桩为弹性梁,采用非线性土弹簧模拟桩土间的相互作用,建立了单桩受扭的简化计算模型。通过将桩身离散成若干单元,计算得到桩土体系的总能量计算式,考虑桩身力平衡和扭转位移连续条件,基于最小势能原理,建立了用于受扭单桩变形计算的非线性规划模型,并采用最优化计算方法求解该计算模型,获得了单桩的扭转变形。通过在双层地基模型中的受扭计算分析,验证了该方法在层状地基中的适用性。结果表明:桩的抗扭刚度约与桩周土剪切模量的0.5次方成正比例关系;其次,顶层土的剪切模量对桩身的抗扭性能影响较大,通过提高这部分地基土的剪切模量来提升桩的抗扭能力,是实际工程可以采取的经济且有效的手段。基于一模型试验,用MATLAB编制了计算程序,完成了影响因素分析。结果表明:在相同的扭转荷载下,增大桩身剪切模量G_P和桩径d,桩头的扭转角减小,但提高G_P并不能有效提高桩土体系在扭矩作用下的极限承载力;而桩径d越大,桩土体系所能承受的极限扭矩越大,且极限扭矩值的变化率约与桩径的变化率的平方成比例关系;此外,受扭桩的极限承载力的大小与桩侧土极限剪应力B成正比例关系。     

一种新的确定嵌岩桩竖向承载力的解析算法

采用正弦-全塑性模型来描述嵌岩桩的侧摩阻力与桩土相对位移之间的传递关系,导出了无限长桩桩侧阻力与桩顶相对位移之间的解析解;同时桩端阻力与桩端位移之间采用负指数-全塑性模型描述,进而得出了桩顶沉降量与竖向承载力之间的关系。并通过对某一嵌岩桩静载试验数据进行对比分析表明,该计算方法与实测结果吻合良好,方法简单实用,具有一定...     

基于自平衡法的岩层内基桩工作特性分析

结合桥梁试桩工程,采用自平衡法进行了3组微风化岩层与基桩的侧摩阻性能现场试验。试验时,将荷载箱埋设于岩层内的桩身进行测试,并同步观测了不同试验荷载下桩顶、岩层顶面桩身截面、荷载箱和桩底的位移和桩身轴力。不同岩层内试桩桩侧摩阻力实测值与岩石强度比值差异较大,且桩身位移相差较大,说明基桩工作性能有差异。结合岩石强度实验数据和设计规范,分析了岩层内基桩工作特性。