分层地基群桩沉降简化计算模型

针对群桩解析算法用于大型群桩非线性分析时计算量过大的问题,建立一种分层地基中的群桩沉降简化计算模型。该模型基于单桩荷载传递函数和两桩相互作用剪切位移函数,对桩侧阻力和桩端阻力进行简化,将单桩迭代算法改进后用于群桩计算分析。分析结果表明:计算模型可以较好地预测群桩荷载-沉降关系,以及不同位置桩基的内力与变形。采用单桩迭代分析代替群桩整体控制方程求解,避免对大规模群桩满秩矩阵进行求逆运算,有效提高了算法的计算效率。     

多层地基横向受荷桩简化分析方法的改进与探讨

在考虑桩身挠曲曲线及深度影响的多层地基横向受荷桩简化分析方法的基础上,抓住该方法计算需反复迭代、计算过程复杂等问题,利用数值分析结果,建立了综合桩土变形系数与地基土比例系数的拟合经验公式,由此,简化了多层地基横向受荷桩分析过程,并对多层地基横向受荷桩简化分析方法进行了有效的改进;同时,通过探讨地基土层厚度与横向荷载对地基土比例系数的影响及其不同计算方法的差异性,阐明了本文方法的可靠性。最后,通过工程实例计算与其他分析方法比较,表明本文方法能够满足工程计算要求。     

考虑陡坡效应的横向受荷桩受力分析纽玛克解答

首先,分析了陡坡效应的形成机理以及陡坡段横向受荷桩的受力特性.其次,基于Winkler弹性地基梁理论,通过对桩周横向荷载及岩土体抗力的合理简化,建立了考虑陡坡效应的横向受荷桩简化受力模型.然后,将桩身划分为若干段,将桩周荷载及岩土体抗力等效为节点荷载,分别积分计算出各节点的弹簧刚度系数,进而利用纽玛克数值计算方法进行递推运算得到桩身内力与位移.最后,以某实际工程为例进行对比分析发现:桩身最大弯矩及水平位移最大误差均不足5％,验证了纽玛克数值计算方法及程序是合理可行的,且考虑陡坡效应后的计算结果偏大,对工程安全性有利.     

竖向荷载作用下现浇X形桩群桩相互作用特性数值分析

现浇X形桩基础广泛应用于高速公路、市政道路等工程软土地基处理,但对于其群桩相互作用特性研究尚不多见。文中应用有限差分软件FLAC3D建立了X形桩和圆形桩的群桩三维模型,并采用现场数据验证了该模型的合理性。引入双桩相互作用系数来定量计算受荷桩和被动桩的相互作用,并且研究了被动桩位置、桩数、桩土模量比和桩间距对群桩相互作用的影响,从而揭示了现浇X形桩的群桩效应。结果表明:桩位和桩间距对现浇X形桩群桩相互作用影响较大;桩数对X形桩群桩相互作用系数影响较小。荷载较小时,桩土模量比和桩距对X形桩群桩相互作用系数有较大影响;随荷载增大,桩土模量比变化对X形桩群桩相互作用系数的影响减弱。现浇X形桩群桩的相互作用远大于等截面积圆形桩,且与等外包圆形桩相似,这对考虑群桩效应进行X形桩基础设计时有参考意义。     

加筋和遮帘效应对群桩之间相互作用系数的影响

根据荷载传递法和Mindlin理论,提出了考虑桩加筋影响相互作用系数的简化计算方法,并且通过有限元软件ANSYS对桩的遮帘效应进行了深入分析;在此基础上,通过修正桩-桩之间地基的剪切模量来考虑桩的"遮帘"效应对相互系数的影响;将有限元计算结果和Cooke的现场试验实测结果进行了对比研究。结果表明,简化计算方法可以改善目前弹性理论分析方法中过高估计桩与桩相互作用而导致沉降计算值偏大的缺点。因此,该方法不但可以方便地计算相互作用系数,且计算结果接近实测值。     

群桩相互作用系数简化分析思路和方法

使用相互作用系数的方法分析群桩基础的沉降相对于有限元方法而言可以大大减少计算时间.然而使用Poulos的弹性理论方法分析相互作用系数,通常计算量较大,而且相互作用计算值大于实测值.该文根据Cooke的实测结果,提出利用单桩的位移场来计算相互作用系数.经过实例分析比较,证明该计算思路较简单,计算量较少,而且可以给出更符合实际情况的相互作用系数.     

考虑土体屈服的水平受荷桩受力变形分析

在深入研究水平受荷桩桩土相互作用的基础上,引入Pasternak双参数模型,并考虑桩顶水平位移较大时,桩侧土体进入屈服状态的情况,基于桩身微分单元导出了桩身水平挠曲的控制微分方程,并给出了桩身水平挠曲的解析解答,在此基础上提出了考虑土体应力扩散与变形非线性的水平受荷桩桩身挠曲计算方法。采用某工程桩的数值模拟结果对此方法进行了验证,表明了此方法的正确性,同时运用本方法,分析了考虑土体屈服及土体侧向剪切刚度对桩身水平位移与桩身弯矩的影响,并得到了一些有益的规律。     

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。     

基于Vesic圆孔扩张理论的桩周土抗力计算方法研究

随着目前城市建筑物容量的增大,对作为其主要承载构件的桩基础的承载性能提出了更高的要求。桩-土相互作用问题是桩基水平承载性能研究中必须考虑的重要内容,该问题的研究对于完善桩基础设计理论和指导工程实践具有重要意义。基于Vesic圆孔扩张理论,分析水平荷载作用下桩侧土体的实际受力状态,根据桩身产生水平位移后桩周土应力为近似椭圆形非均匀分布的特点,综合考虑纵向应力变化、桩基整体转动和桩-土摩擦效应对桩侧土抗力的影响,建立二维平面状态下的桩-土相互作用的力学模型,以此推导水平荷载作用下的桩侧土抗力计算公式,得到基于应力增量的p-y曲线计算方法,并通过实例计算验证该方法的适用性,最后针对桩-土参数进行影响因素分析。对比所提方法的计算结果与模型试验的结果可知：将该理论方法应用于水平荷载作用下桩侧土体力学效应的计算时,计算结果和现场实测数据较吻合,尤其在桩基受荷产生较大水平位移时,两者表现出了较好的一致性。通过对桩-土参数等影响因素的计算分析,讨论了桩径、土体内摩擦角和土体变形模量等桩-土参数对桩周土体应力结果的影响,得到了桩周不同位置处土体径向应力和切向应力的变化规律。     

基于桩侧土压力的桥台桩基桩土相互作用研究

分别将桩的受荷模式作为被动桩和主动桩考虑,建立了路堤荷载下软基桥台桩基桩土相互作用的计算模式。以Ito法计算被动桩侧极限土压力,并将其作为桩所承受的被动荷载;将桩视为一维结构单元,利用p-y曲线法来考虑桩后土体的非线性及成层性,从而建立了桩身位移的计算方法。采用有限差分法求解,并与现场测试结果对比分析,验证了方法的合理性。     

填土荷载对邻近桩排影响的有限元分析

建立了填土荷载对邻近桩排作用的三维有限元模型,分析桩顶边界条件和桩-土接触变化时桩基的不同性状,探讨了桩-土间土拱效应,分析了桩身挠曲、桩侧土压力和桩身轴力同填土荷载之间的变化规律。结果表明,填土荷载作用下,桩身挠曲与填土荷载成非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前的土压力介于朗肯主动土压力和被动土压力之间,呈非线性分布。同种土中,桩侧土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论求得的极限土压力都小。桩-土间设置接触单元能更实际地模拟桩基负摩擦力。所得结论对研究被动桩桩-土相互作用以及桥台桩基的设计和施工提供参考。     

基桩荷载传递的非线性计算方法研究

大量试桩资料表明,桩身荷载传递函数曲线多符合双曲线模型,故有必要对基桩荷载传递性状进行非线性分析。为此,文章首先讨论了桩侧摩阻力的主要影响因素和计算方法,然后引入双曲线模型,以荷载传递法建立桩身荷载传递基本微分方程。在此基础上,导得了考虑桩土相互作用及土体分层性质的幂级数解答,并将其用于实测试桩资料的数据分析。对比分析结果表明,基于双曲线模型的非线性计算方法能更准确的描述桩身荷载传递性状,且参数易于获取,是一种可行的计算方法。     

桩承式加筋路堤桩体荷载分担比计算

基于最小势能原理,分析了路堤填土、水平加筋体、桩(桩顶托板)及桩间土之间的相互作用,得到了桩体荷载分担比。研究了桩间距、路堤高度、桩顶托板宽度、路堤填土剪切模量、水平加筋体拉伸强度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比的影响。结果表明:桩间距、路堤高度、托板宽度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比影响较大,路堤填土剪切模量的影响次之,而水平加筋体拉伸强度的影响很小。设计桩承式加筋路堤时,主要应通过增大路堤高度与桩间距之比及桩顶托板宽度与桩间距之比来提高桩体荷载分担比。     

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。     

深厚嵌岩超长单桩承载性能研究

为了解深厚嵌岩超长单桩的承载性能,以戛洒江特大桥4号墩桩基(采用超长群桩基础,基桩嵌岩段超过50 m)为背景,采用FLAC3D仿真计算软件建立有限差分模型,计算桩顶竖向荷载作用下,不同桩长(71,81,91 m)和桩径(1.5,1.8,2.0,2.2 m)组合单桩的沉降、荷载～沉降变化规律以及竖向荷载分担比例.结果表明...     

渗流作用下被动桩桩后土体的破坏机理

基于离散元的颗粒流方法和计算流体动力学的Navier-Stokes方程,建立了渗流作用下的被动桩桩后土体变形分析模型;分别用墙和圆形颗粒模拟桩和土体固相颗粒,用Navier-Stokes方程描述土体渗流,研究了渗流作用下桩后土体的变形破坏过程、影响因素和防治措施。结果表明:桩后土体在渗流作用下形成土拱效应,但随着土拱附近颗粒楔紧,局部水力梯度增大,土拱从拱脚开始破坏;渗透压力对桩后土体能够提供的最大阻滑力影响较大;增大桩表面粗糙度或者在桩后侧端部增加过滤墙结构能够提高被动桩对桩后土体提供的最大阻滑力。研究结果揭示了渗流作用下桩后土体的变形破坏规律,可为渗流条件下被动桩工程的优化设计提供依据。     

路堤偏载对桥梁桩基的影响分析

运用Plaxis 3D Foundation有限元软件，分析了路堤偏载作用下，某软土地区城际铁路线桥梁桩基的受力变形。结果表明:桩基设计偏于不安全，建议软土路基处理措施穿透软土层，增设斜桩、增加横向桩排数、设置群桩基础保护帷幕桩墙及高压旋喷桩维护墙等结构，并加强施工和运营阶段桥梁和路堤结构的变形沉降监测。     

高桥墩桩基础的优化设计及因素分析

在高桥墩桩基屈曲能量法分析的基础上,提出兼顾结构稳定、强度和经济性的优化模型,并应用优化算法中非线性序列二次规划法,进行优化设计探讨,同时给出优化设计算法流程图,编制了相应的优化计算程序;为了解桥墩高度、轴向荷载、地基比例系数和混凝土弹性模量对于高桥墩桩基屈曲的影响,结合优化设计模型进行了因素分析,探讨了参数变量对目标函数最优值的影响规律和程度,比较结果说明,在进行高桥墩桩基的屈曲受力分析时,高桥墩的大变形影响不容忽视;而一般在工程设计中,可考虑将桩周土体和混凝土弹性模量的增强作用作为设计的安全储备。     

超长大直径群桩荷载传递特性研究

根据苏通长江公路大桥桩基现场静荷载测试和群桩模型离心试验,研究了不同类型超长大直径钻孔群桩荷载-沉降曲线、极限承载力、群桩效应系数、桩身轴力分布和桩顶荷载分布规律,得出超长大直径钻孔灌注群桩的桩荷载传递特性。     

非线性土中单桩P—Δ效应有限元法计算分析

基于地基土线性假定的单桩P-Δ效应分析研究较多,但基于地基土非线性假定的单桩P-Δ效应分析研究极少。为此,提出等效多段折线弹簧模拟非线性地基土的P-γ曲线,应用有限元法进行非线性地基土中单桩P-Δ效应分析。同时对等效多段折线弹簧模拟非线性地基土P-γ曲线的具体细节进行了总结,以确保计算精度。最后,应用MidasCivil程序建立了有限元模型进行了算例分析。结果表明,等效多段折线弹簧模拟P-γ曲线后应用商业程序计算基桩P-Δ效应是非常便捷的方法,具有工程实际意义。