水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

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.     

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...     

坡地条件下水平受荷单桩p-y曲线法试验与数值模拟

为了探究坡地条件与平地条件单桩水平承载性能的差异,首先开展了黏性土45"坡地与平地的水平受荷单桩室内模型对比试验,探讨了两种境况下单桩桩顶荷载-位移曲线和弯矩沿桩身分布规律的不同。结果表明:与平地相比,坡地单桩桩顶的荷载-位移曲线坡度较小,且浅层区域内的桩身弯矩也小于平地单桩,此现象说明,坡体存在因土体缺失而抵抗桩身变形能力减小的坡度效应。然后利用数值分析重复性强的优势,分析了边坡角度对位移沿桩身分布规律的影响。对比分析发现:与试验分析结果相同,即在浅层区域内,边坡侧土体抵抗桩身变形的能力受到削弱,且这种削弱作用随坡角的增大而增大;但削弱现象只存在一个和坡角有关的临界深度以上,该深度以下削弱作用可忽略不计,即可视为平地基桩处理。基于数值分析对存在削弱作用的浅层区域土体的p-y曲线进行了探究,得到了其关键参数桩侧土体极限抗力和初始刚度适用于坡地的修正表达式,从而建立了适用于坡地条件下的p-y曲线法,且得到了临界深度与坡角存在的关系。最后,用该方法计算的桩顶荷载-位移曲线与已有的试验结果以及国外同行的其他算法进行了对比,结果表明理论值与实测数据吻合较好。     

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。     

考虑软化效应的滨海软土区基桩受力与变形特性分析

为探讨水平荷载作用下滨海软土区基桩受力与变形性能,首先根据滨海软土区基桩受荷特点建立相应的简化受力模型;其次,考虑滨海软土的软化效应,对现有的p-y曲线模型进行修正;据此导出滨海软土区基桩挠曲微分方程,并通过传递矩阵法对其内力及位移进行求解,获得考虑软化效应的滨海软土区基桩非线性计算方法;最后,结合相关工程案例,分析软化参数、桩径和桩体弹性模量对基桩水平承载性能的影响。研究结果表明：采用传递矩阵法对软土区水平受荷桩进行受力分析精度较高,计算效率也高,可为相关工程提供参考;软化参数每增加0.3,地面处桩身水平位移分别减小24.12%和43.04%;桩径每增加0.7 m,地面处桩身水平位移分别减小62.63%和79.65%,桩体位移及内力的影响深度随桩径增大而增大;桩体弹性模量由25.5 GPa增加到36.0 GPa时,桩身变形量分别减小了6.25%和23.06%。     

双层地基横向受荷桩简化计算方法研究

现行规范采用按深度加权的双层地基横向受荷桩的简化计算方法,忽略了桩身挠曲变形对地基抗力的重要影响,与基桩实际受力不符,计算误差较大。在考虑桩身挠曲曲线及深度影响的基础上,采用三角形综合权函数,并引入经验弯矩修正系数,得到了双层地基当量m值的计算公式。并对桩径、土层厚度及地基比例系数等进行较大范围变化组合的情况下,与规范及精确解进行了比较分析。结果表明,该方法计算简单,精度较高。     

层状地基中水平受荷桩-土相互作用试验

为了深入研究侧向受荷桩的承载特性及抵抗变形的能力,结合实际工程中天然土体的成层特性,开展了侧向受荷桩的室内模型试验,研究了不同粒径土层厚度及相对密实度对桩土相互动态耦合作用的影响,并结合PIV图像技术,分析了桩周土体位移场的发展趋势,为水平受荷桩的设计提供了理论依据。试验结果表明：①土体刚度与较小粒径土层的厚度呈正相关关系,而较大粒径砂土层厚的增加则对整个桩土体系的刚度产生了弱化作用;②当桩顶位移相同时,随着较小粒径砂土层厚的增大以及相对密实度的提高,土抗力随之增大,在深度为5~6倍桩径范围内达到最大值,且相对密实度对土抗力的影响更大;③水平受荷桩的桩前和桩后砂土表面均形成了一个纺锤形的位移影响区域,且此区域与水平加载方向的最大夹角随土层条件和相对密实度的变化很小,其值均为45°左右;④在相同的桩顶荷载下,砂土相对密实度的增大约束了桩体的运动趋势,使得桩体的水平位移减小,例如,当桩顶荷载均为30 N,密实度为0.5时桩前砂土的最大位移影响范围比密实度为0.3时普遍减少了约1倍桩径的距离;⑤桩身弯矩值随着较小粒径土层厚度的增大而增大,最大弯矩约出现在0.15 m深度（5倍桩径）处;随着砂土相对密实度的提高,桩身弯矩也逐渐增大,最大弯矩所在的位置逐渐上移。     

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。     

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。     

桩撑支护软土深基坑大变形固结有限元分析

结合广州某桩撑深基坑支护工程,运用ABAQUS有限元软件,对基坑进行考虑渗流作用的大变形固结研究,分析了基坑开挖过程中,支护桩桩身和坑后土体的水平位移、坑底隆起量、周边地表沉降量、支撑轴力及支护桩弯矩等的变化规律.结果表明:大变形固结有限元分析得到的桩身水平位移等变形值与实测结果吻合较好,由于考虑了渗流作用模拟值略大于实测值;大、小变形分析得到的支护桩桩身弯矩结果比较接近,二者相差0.1 %左右;支撑轴力的大变形模拟结果与实测结果相差不大,轴力的变化规律和开挖过程相吻合.大变形固结分析,能很好地模拟基坑开挖过程中土体和支护结构的真实性状.     

深基坑支护结构受力与变形数值模拟及影响因素分析

深基坑支护结构的受力、变形与其结构形式、尺寸、施工工艺及土层性质等因素有关。文中以深圳公常路下穿改造工程K1+800—930段基坑工程为例,采用弹性支点法,通过数值分析并与现场实测结果进行对比,分析支护桩长度、直径及间距等支护结构参数对支护桩桩身弯矩、水平位移的影响。结果表明,随着支护桩长度和直径的增加,桩身水平位移和弯矩减小,相对而言,桩长和桩径对桩身水平位移的影响较大,对桩身最大弯矩的影响较小;随着桩间距的增大,支护桩桩身水平位移和最大正、负弯矩均增大。     

填海地层挤扩支盘桩抗压抗拔静载试验研究

为探讨填海地层挤扩支盘桩的承载机理，依托深圳市滨海大道下沉隧道桩基工程，开展了挤扩支盘桩抗压、抗拔现场静载试验，分析了挤扩支盘桩桩顶位移规律、桩身轴力分布规律、支盘结构承载情况及分担比例等。结果表明，支盘桩达到桩顶极限荷载量时，仍具有较大的承载潜力；支盘桩桩身轴力分布在支盘位置发生突变，且盘位置突变量值高于支位置；埋深较深处盘结构与埋深浅处盘结构相比，发挥承载能力时具有明显的滞后效应；抗压支盘桩桩顶受荷较大时，支盘结构发挥主要承载功能，桩端及桩侧发挥辅助承载功能；设计时应将支盘结构设置于力学性质较好的土层，以充分发挥桩身范围内各土层承载能力；支盘结构的施作对支盘周土体具有挤扩压硬作用，提高了支盘周土体的承载能力。     

桥梁抬桩钻孔施工对临近旧桩的影响分析

以桥梁抬桩加固施工为背景,采用有限元分析方法,研究了旧桥新增钻孔桩施工过程对既有邻近桩基与及周边土体内力和变形的影响及其规律,得出了旧桩桩身弯矩、剪力、位移,以及周边土体应力、位移的变化规律。结果显示,开挖初期桩身位移较小,新桩钻孔穿出钢护筒后,桩身最大弯矩位置逐渐下移直至稳定,最大剪力显著增大,桩基及土体应力波动明显。     

双层地基中倾斜受荷桩承载特性数值分析

为探讨上黏下砂和上砂下黏双层地基中倾斜受荷单桩承载特性,首先基于ABAQUS建立上黏下砂与上砂下黏双层地基中长径比L/D=5和10的倾斜受荷桩3D数值分析模型,在此基础上,采用位移控制法,得到了相应工况下单桩的竖向和水平极限承载力,并运用probe法计算获得了上黏下砂及上砂下黏地基土工况下长径比L/D=5和10的桩的桩身承载力包络线。通过对上述双层地基工况下的单桩(L/D=5和10)施加与桩轴线成0°、30°、45°、60°的桩顶倾斜荷载,得到了桩身水平位移曲线、桩侧土抗力分布规律以及双层地基中上下土层的层厚比、倾斜荷载倾角、倾斜荷载大小、桩身长径比L/D等对桩身承载力、桩身水平位移的影响特性。     

双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用

考虑坡体滑移的最不利工况,以滑动面为分界面,分析了双排桩与坡体作用的作用机理与关系表达式;引入p-y曲线法模拟桩间土与双排桩接触非线性特征,并结合经典土压力理论与相关应力路径三轴试验对其参数进行了求解,由此建立了双排抗滑桩与桩周土体非线性相互作用模型。在此基础上,导出双排桩不同特征桩段微分方程,利用横系梁传力协调作用及边界条件,提出了双排桩桩身内力和位移的有限差分迭代算法。试验对比分析表明,计算值与实测值吻合较好,该方法可用于双排抗滑桩的内力分析计算。     

高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析,提出一种适用的有限差分法。首先,针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性,将后桩划分为嵌固段及受荷段,同时,将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后,考虑桩土相互作用及桩顶变形协调,并引入边界条件,建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上,综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响,分别对各特征段基桩微元进行受力分析,并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续）,推导出各微分段的控制差分方程,以MATLAB为平台编制相应计算程序,迭代求解桩身位移,进而求解其内力。最后,结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证,并以现场试验桩为基础,分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好,表明该方法可行、合理,可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考;有自由段存在的基桩,P-Δ效应明显;连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响,连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配,并在一定程度上弱化P-Δ效应,对桩身变形具有一定的约束作用。     

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.     

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。     

土体侧移引起桥梁结构损伤的加固对策

桥梁受滑坡体影响或桥侧堆载时土体的沉降和侧向位移对桥梁桩基受力会产生较大的影响。桩侧土在侧移土体的作用下产生水平位移并对桩基产生挤压,导致桩基发生水平位移并产生挠曲变形,进而影响到桥墩和上部结构产生一系列变位与损伤。根据结构损伤的程度,采取抗滑桩配合设置变形缝或增设排架桩,加固效果良好。