横向荷载下基桩受力的无单元分析方法探讨

针对目前横向荷载下基桩受力分析方法不能反映基桩桩土作用的复杂边界条件以及桩周土力学参数沿深度变化等问题,引进无单元分析法,重点考虑介质不连续与基桩桩周土力学参数沿深度变化等问题,初步建立了横向荷载下基桩受力分析的无单元分析方法,并开发了相应的计算软件,和传统分析方法与实测所得结果进行对比分析表明,无单元分析结果与工程实际吻合良好.     

横向荷载对基桩竖向承载力的影响分析

为研究横向荷载时基桩竖向承载力的影响,首先利用m法假设下轴横向受荷桩桩身挠曲方程的幂级数解,得到桩周土对桩身抗力沿桩轴向的分布,在此基础上利用横向受荷桩桩侧土体应力分布弹性解,求得桩周所受法向压力的变化量,进而得到桩侧阻力极限值的变化量沿桩轴向的分布,将此变化量积分得到由横向荷载引起的桩侧极限摩阻力的变化量,由于横向荷载对桩端阻力影响不大,故此即为基桩竖向承载力的变化量,横向受荷桩的竖向承载力即为此变化值与无横向荷载作用时基桩的竖向承载力之和.然后将导得的计算公式对某试验进行分析,其结果表明计算值与实测值吻合较好.最后对横向荷载下基桩极限侧阻力变化量的影响因素进行了分析.分析结果进一步证明了横向荷载对基桩竖向承载力有一定影响,在工程设计中值得注意.     

轴、横向荷载下桥梁基桩的受力分析及试验研究

通过综合分析，采用层状横向各向同性弹性半空间地基模型，利用有限元-有限层法，并计入桩顶P-△效应对桩身内力的影响，提出了轴、横向荷载下桥梁基桩的受力分析方法，并对室内模型试验研究进行了探讨。     

桩基竖向抗压静载试验及理论研究

依托海南产业园项目，开展了单桩竖向抗压静载试验及理论研究。首先依据规范计算单桩极限承载力的理论值，并依据CASE法承载力计算，得出桩基极限承载力测试理论值；然后给出地基土以及单桩试验检测参数值，对S-1、S-7、S-11、S-15、S-17、S-22等6根基桩进行试验研究；最后分析基桩在静载作用下承载力的变化规律，将理论值与试验值进行对比。基桩的极限承力均满足要求；在基桩桩径相同，入土深度不同的情况下，基桩沉降量随入土深度的增加呈减小趋势；桩基极限承载力理论计算值与试验值基本吻合，CASE法计算桩基极限承载力具有较高的可靠性。     

陡坡桩柱式桥墩双排桩施工数值模拟研究

西部山区公路桥梁基桩往往位于陡峭岩坡上,其受力性状比平地基桩复杂。由于基桩之间的相互作用及桩与边坡的相互作用,常规的结构力学方式的计算方法显得更为繁琐而不切实际,而采用数值计算方法能考虑桩土的共同作用,计算的结果较为理想。故本文将采用数值计算法方法对双排桩进行计算,分析在施工过程中边坡及基桩的应力分布,深入探讨该类基桩受力特点,对比分析了同等条件下单桩与双排基桩桩体水平位移,具有一定的理论和工程应用价值。     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC．Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况。由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩（土）体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工。     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多.本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况.由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩(土)体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工.     

中南公路工程2005年第30卷总目次

·科学研究·路桥过渡段车路动力学分析方法研究…………张洪亮等(Ⅰ,1)公路轻型砌块式挡土墙受力特性及设计计算方法研究…………………………………………赵明华等(Ⅰ,5)沥青路面混合料中集料的技术参数分析及研究…………………………………………………胡晓东(Ⅰ,10)生态声屏障方案研究及应用……………………刘银生等(Ⅰ,13)高速公路边坡稳定性分类研究…………………周平等(Ⅰ,16)公路隧道三维无限元计算模型…………………张进华等(Ⅰ,21)横向荷载下基桩受力的无单元分析方法探讨………………………………………………曹文贵等(Ⅰ,25…     

倾斜荷载下群桩有限元分析方法探讨

采用Coodman单元模拟桩土界面的相互作用，利用有限元分析方法对倾斜荷载下群桩的受力特性进行探讨，并开发出适用于各种荷载形式的计算程序。工程实例分析表明，该方法能充分反映桩土作有机理及群桩作用效应，具有一定的理论意义与工程实用价值。     

岩质边坡上桥梁基桩受力分析及试验研究

岩质边坡卜桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能，其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。在考虑高陡岩质边坡滑坡推力的基础上，采用有限差分数值分析方法对该类基桩进行分析。推导出适用于岩质边坡上坡桥梁基桩内力及位移分析的有限差分解，并结合岩质边坡上桥梁基桩室内模型试验，对该类基桩的受力性状进行了探讨。通过计算值与实测值的比较可知。所提出的针对岩质边坡上桥梁基桩的有限差分法是可行的，深入探讨该类基桩受力特点具有一定的理论和工程应用。     

土体和钢板桩围堰的整体分析

运用Solidworks软件建立某特大桥钢板桩围堰和土体环境的三维实体模型，将分析结果与常用简化计算结果以及现场采集数据进行比对分析。结果表明:相比简化的土压力计算方法，Solidworks的钢板桩围堰整体有限元分析结果与实测结果更为吻合。建议在类似桩土结合结构设计中运用包含土壤的整体有限元进行分析，以获得更加符合实际情况的结果。     

饱和黏弹性土层中桩扭转耦合振动研究

在频率域内研究了饱和黏弹性土层中端承桩的扭转耦合振动。饱和土的力学行为采用Biot模型来模拟。采用Novak平面应变模型,推导得到了饱和黏弹性土层的环向位移解析表达式。将桩等效为一维EulerBernoulli杆件处理。根据界面连续性条件,给出了端承桩扭转振动的分析方法和桩顶动力复刚度表达式。在此基础上,对比分析了扭转振动与纵向振动结果、三维模型和薄层法结果、边界单元法和薄层法结果、有无水惯性项的结果。考察了桩的长径比、桩土模量比、土骨架和孔隙水相互作用系数等参数对桩顶刚度因子和等效阻尼的影响。结果表明：桩扭转振动与纵向振动的复刚度曲线在形状上基本一致,而在相位和振幅上有一定区别。     

接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用

该文介绍了接触有限元模型在摩擦桩沉降计算中的应用。建立ANSYS有限元模型,计算软土地基中摩擦桩在竖向荷载作用下的沉降。该模型土层定义为弹性,以面面接触对模拟桩土接触面,温度荷载模拟土层对桩的侧压力。计算得Q-S曲线与试桩实测资料对比,结果表明,用该方法进行基桩沉降计算是有效的。     

横坡段桥梁双桩结构内力和位移计算

针对横坡段桥梁双桩基础,引入陡坡效应,并对桩侧边坡下滑推力和桩侧岩土体抗力进行合理简化,建立基于前后桩各特征桩段结构和受荷特点的挠曲微分方程。采用幂级数法对方程求解,考虑桩顶和桩端的边界条件及各特征桩段之间内力和位移的连续性条件。通过对某双桩工程实例进行理论和有限元计算和分析,得出该理论方法具有一定的可靠性及设计的合理性。分析结果表明:理论计算和有限元计算的最大相对误差为3.32%,且理论计算的前后桩桩顶水平位移为8.573 mm,有限元计算的前后桩桩顶水平位移为8.867 mm,二者均满足规范要求。     

基于m法的高承台桩复合受力计算分析

为分析高承台桩竖向荷载对水平承载性能的影响,考虑桩身摩阻力、桩身自重及土抗力的影响,从弹性桩的挠曲微分方程出发,假定均匀地基土地基系数按m法线性增大,推导了在水平荷载、竖向荷载及弯矩共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答。结果表明:在桩头自由长度较小的情况下,竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能,随着自由长度的增加,竖向荷载的作用引起基桩的P-Δ效应,但影响不大,可忽略不计。     

群桩-土-承台结构共同作用的数值计算研究

群桩承载性状的数值计算,是在模型试验的基础上,为研究桩-土相互作用,采用一种既简单又符合土体成层、非均质实际情况的有限层计算模型。该文论述的计算模型不仅能满足工程实际的弹性计算要求,还研究了桩周土体的非线性特性。同时,还综合应用弹性理论法和荷载传递法的优点模拟桩的承载性状,利用有限元分析软件ANSYS建立其力学模型进行计算。数值计算结果与实测结果吻合良好,表明有限层方法计算超长群桩基础是可行的。     

复杂荷载下斜坡桩基承载力数值模拟研究

针对斜坡桩基受陡坡作用影响桩基前后土体不对称，侧摩阻力有所不同，容易产生安全隐患问题，对复杂荷载下斜坡桩基承载力进行数值模拟研究。在复杂荷载作用下获取水平受荷桩的挠度微分方程，采用有限单元法确定桩周土抗力及与其对应的桩身位移关系；建立数值分析模型，对桩基模型实施网格划分，计算出桩体和土体的各项参数，分析不同坡度、邻坡距和桩长条件下桩基极限承载力的变化规律和影响因素，利用数值模型确定极限上拔承载力。结果表明:在复杂荷载下，获得不同位置桩身弯矩和土体模量对桩身弯矩的改变，可通过改善土的模量提高桩的水平承载力。     

土拱效应计算理论比较与讨论

系统地阐述了土拱效应的起源、验证与发展，并详细介绍了土拱效应在桩承式路堤、挡土墙、被动桩等领域中的应用。将各领域中的土拱方法分为微分单元法与合理拱轴线法，指出各方法中理论上的区别及计算结果差异。微分单元法起源于粮仓效应中的Janssen连续介质模型，最先由Terzaghi提出，后续学者对微分单元法的改进也借鉴了改进的Janssen模型思想；合理拱轴线法即“结构拱”法，起源于普氏拱理论，与土拱效应应力转移本质有些出入。最后，讨论了微分单元法中的侧土压力系数与应力偏转迹线等相关问题，提出了侧向土压力系数新的表达形式，改进了以往水平方向静力不平衡问题，将微分单元法引入抗滑桩，为抗滑桩土拱效应的研究提供了新的思路。     

地铁列车荷载作用下地铁车辆段桩承式复合地基动力响应数值分析

为探讨软土地基经桩体加固后，地铁列车荷载作用下地铁车辆段轨道下部结构的复合地基动力特性及分布规律，采用有限元显式动力学方法，分析比较了广州地铁某车辆段轨道下部软基区域经桩体加固前后以及桩体模量对土体动力特性的影响。数值分析结果表明:(1)经桩体加固后，土体的振动加速度比无桩体加固时衰减更快，土体的动应力幅值有所减小，且土体动应力随桩体模量的增大而减小；(2)土体动应力随横向距离和深度方向变化过程中，局部区域呈现先增大再减小的趋势，说明桩顶和桩底附近出现了应力集中现象；(3)软黏土的动应力幅值和振动加速度幅值沿深度方向先快速衰减，后衰减趋于稳定，说明计算动力附加沉降时主要考虑软土浅层区域。     

排水粉喷桩软基加固技术应用研究

排水粉喷桩复合地基法是一种新型的软基加固方法,该法利用粉喷桩施工时产生的侧向压力和竖向排水通道,加速土体中孔隙水的排出,以达到快速加固软土地基的目的。结合工程实际,运用Plaxis有限元软件对工法进行了数值模拟研究,发现排水粉喷桩复合地基法的沉降主要发生在排水固结区,且呈向下和向外逐渐减小的趋势,粉喷桩桩土应力比在1.8左右,孔隙水压力呈先增长后逐渐消散的过程。