基于桩-土相互作用的刚性桩荷载传递机理研究

通过离散广义桩、土单元,构建了考虑桩-土相互作用以及水平加筋体兜提作用的基本方程,并编制了计算程序,利用已有工程试验验证了模型和基本方程的正确性。在模型基础上,以福厦高速公路改扩建工程为依托,分析研究了路堤刚性桩的荷载传递机理。研究表明:桩顶无桩帽时,桩体荷载分担比显著下降;考虑加筋作用后,桩体荷载分担比有所提高,且随填土高度的增加提高越显著,三层土工格栅较之一层土工格栅对桩体荷载分担比的提高不明显;在不同的填土高度下,桩侧摩阻力中性点的位置均在桩身中部,且加筋对桩侧摩阻力的改变不明显。     

桩土共同作用下水平受荷桩柱式桥台受力分析

梁式桥下部结构计算中纵向水平力的分配往往涉及墩台抗推刚度的计算,其中桥台向岸侧抗推刚度在相关计算中十分重要。基于Winkler弹性土抗力理论,考虑桩土共同作用,得到台身与承台桩基控制微分方程,进而根据承台与桩基的内力变形协调条件,推导出多排低桩承台桩柱式桥台向岸刚度的计算公式。通过与三维实体有限元计算结果对比,验证了本文计算方法的可靠性,在此基础上分析了台身和桩身的位移、内力分布情况,为桩柱式桥台水平荷载作用下的受力分析提供参考。     

由单桩载荷试验预测水平受荷群桩的非线性变形

将桩假定为相互作用的非线性弹簧,使用双曲线函数或幂函数拟合试桩的荷载-位移曲线,并用来模拟桩和土的非线性关系。使用相互作用系数的方法分析桩-桩之间的相互作用,并且给出了计算桩-桩相互作用系数的理论公式,从而简化了相互作用系数的计算过程。与现场水平受荷群桩的试验结果进行对比,结果表明,该简化分析方法可以较好地预测水平受荷群桩的非线性变形,理论预测结果与实测结果较为吻合。由于将桩假定为相互作用的非线性弹簧,避免了对桩进行单元划分,从而大大减少了群桩变形的分析时间。该简化方法特别适用于大规模水平受荷群桩的变形分析。     

基于DEM的水平受荷桩受力特性模拟

利用相似原理,建立水平受荷桩模型,对桩-土水平相互作用问题进行三维离散元数值模拟和研究。结果表明三维离散元法在模型重力场与原型重力场等效的条件下,能够较好地模拟桩周土体的细观结构变化与宏观力学之间的关系。     

软土运动作用下被动桩桩-土水平相互作用的三维有限元分析

运用ANSYS软件对软土运动作用下的桩-土相互作用的桩基础进行三维有限元分析,以DP材料来模拟土体的弹塑性性质,并考虑其大变形的影响,在桩-土间设置接触单元研究桩-土的相互作用,分析了软土层厚度和基桩数目对桩上侧向压力的影响,并比较了群桩中各桩基上侧向压力分布情况.结果表明:软土在局部堆载作用下产生了较大水平变形,桩上的侧向压力也较大;由于群桩中的"遮挡"和土拱效应,各基桩受到的侧向压力荷载并不相同,在被动桩的设计中应考虑这些因素的影响.     

循环荷载下桩网结构路基桩土相互作用分析

为了研究循环荷载下降雨前后无砟轨道桩网结构路基的动力特性,尤其是桩土相互作用特性,开展了4组大比例尺动力模型试验。试验结果表明:桩土差异沉降影响受加载力和降雨条件影响较大,而受加载频率影响不明显;试验时桩的中性点大致位于0.63L(L为桩长)处,且基本不受加载力、频率、降雨等外界因素影响;桩侧摩阻力在加载力、加载频率、降雨等影响下均有明显增长。     

SH简谐波作用下桩土横向动力相互作用解析分析

利用波的传播理论得到了SH简谐波作用下土层的位移,采用动力Winkler地基梁模型模拟桩-土之间的动力相互作用,得到了SH简谐波作用下单桩的横向位移。通过放大因子来反映SH简谐波作用下桩土系统的横向振动特性,分析了桩土主要力学参数对放大因子的影响。研究表明,桩顶放大因子随频率的变化曲线主要存在4个峰值,土体粘滞阻尼系数对第一个峰值有较大影响;在低频和高频情况下,长径比和边界条件对放大因子的影响不同。对SH作用下桩基振动特性的研究为桩基抗震设计提供了依据。     

扩孔隔震桩-土相互作用受力性能拟静力试验

整体桥上部结构在温度及地震作用下所产生的纵桥向变形极易导致混凝土桩的顶部区域发生破坏.扩孔并填充阻尼材料可形成扩孔隔震桩,提高整体桥中混凝土桩的抗震性能.以某整体桥的桥台下单桩为工程背景,考虑不同扩孔直径和阻尼填料(橡胶颗粒和泡沫),开展扩孔隔震桩-土相互作用受力性能拟静力试验研究.研究发现:达到最大荷载时,无扩孔试件...     

路堤荷载下CFG桩复合地基桩土应力比原位测试

通过对德兴至南昌高速公路填土路堤下CFG桩复合地基桩土应力比的现场原位测试试验,对不同桩距的CFG桩复合地基在路堤填筑施工期和载荷试验承栽板下的桩土应力比测试结果进行分析,探讨了桩土应力比随荷栽和时间变化的规律.结果表明:路堤荷载条件下与刚性荷载下桩土应力比的变化规律存在着差异,在路堤施工期测试的桩土应力比较刚性荷载试...     

刚性桩复合地基桩土应力比的时效分析及计算方法

为了研究考虑时效的刚性桩复合地基桩土应力比计算方法,首先对桩体承载力和桩间土排水固结理论进行分析,假设桩间土体为均质材料,且考虑土体沉降时忽略桩体的存在,考虑到刚性桩复合地基仅在竖向排水固结,采用太沙基一维固结理论,开展了对桩体应力和桩间土应力时效性的研究。选取单根桩和其四周加固区的土体作为一个计算单元体进行分析,基于荷载传递法,得到计算单元体各组成部分的沉降变形关系,从而推导出刚性桩复合地基中各个构成部位之间的变形关系表达式。之后将桩侧摩阻力分布曲线进行合理简化,得到桩体应力和土体应力随深度变化的表达式,再联合之前得到的变形协调方程,可解得桩顶部位桩体应力和桩间土应力,引入考虑时效性的桩土应力比修正系数,从而推得考虑时间效应后的桩土应力比计算式。最后在某工程中使用该方法对其进行了计算分析,得到不同地质条件下桩土应力比随时间变化的关系曲线。研究结果表明：刚性桩复合地基中桩土应力比具有较为显著的时效特性,在实际计算中不能忽视,桩土应力比时效特性表现为随时间的推移而增大,当桩间土地基压缩模量减小时桩土应力比增大,桩土应力比出现峰值时,刚性桩受力最不利,设计中应加以考虑,随后桩土应力比有所减小,最后趋于稳定。     

逆作法桩复合基础水平承载性能试验研究

为研究砂性土中逆作法桩复合基础在水平静荷载下的承载特性,进行了模型桩系列试验,包括单桩、承台单桩、逆作法单桩以及高承台8桩和逆作法8桩。通过测试,比较分析它们在水平荷载下的位移变化,得出桩在水平荷载下承载特性,结果表明:逆作法桩基比普通桩基承载力高。     

路堤荷载下桩土复合地基性状分析

采用传递函数法和单元体相结合的方法研究路堤荷载下桩土复合地基的性状.首先,通过对土中的位移分布做适当的假设,推导得出了桩土复合地基性状的弹性解析解;然后,采用该方法分析了路堤刚度、桩土刚度比和桩长对桩土应力比的影响,以及路堤刚度对桩土相对位移和负摩阻力的影响,得到的规律与已有的认识较为统一;最后,用该方法对一高速公路搅拌桩复合地基桩土应力进行计算分析.结果表明:计算值和实测值吻合较好,该方法有较大的实用价值.     

软土地基水平受荷桩基础力学性能研究

通过国内不同规范和文献的对比研究以及工程实例分析,建议以桩基地面水平位移达到6 mm的水平荷载作为桩基横轴向容许承载力,或者采用建筑桩基规范桩基水平承载力公式估算。考虑到软土地基桩土作用非线性的特点,引入了NL法对水平受荷桩内力和变形进行分析,建立了软土地基桩基在水平荷载作用下的精确分析方法;在相同的水平荷载作用下,采用m法计算的水平受荷桩变形值和内力值要比采用NL法计算的数值分别增大150%、15%左右,采用m法进行水平受荷桩设计时偏于保守。     

基于桩土共同作用的桩基工程特性分析

在应用土的弹塑性理论、非线性有限元基本原理及桩土共同作用原理的基础上,采用Drucker-Prager材料模型,考虑桩土接触面问题,建立群桩模型,利用ANSYS软件对桩土共同作用模型的沉降、位移、桩土应力比等进行分析研究,得到了一些规律,可供同类工程参考。     

路堤下水泥土桩复合地基荷载传递规律研究

考虑到路堤荷载下水泥土桩复合地基变形特性,假设了桩间土竖向变形模式,在此基础上,根据弹性力学基本原理,推导得到了水泥土桩复合地基桩身轴力与桩侧摩阻力的解析表达式。理论分析和有限元计算表明,路堤下复合地基桩身出现中性点,中性点以上产生负摩阻力;桩侧正、负摩阻力以及桩身轴力随桩体模量增加或土体模量减小而增加,随桩顶荷载增加而增加。理论计算结果与有限元计算结果比较一致。推导的桩身轴力与桩侧摩阻力解析表达式可为工程应用参考。     

不同基础下夯实水泥土桩桩土应力比的试验研究

桩土应力比是一个非常重要而且难以准确确定的参数。该文通过对郑(州)西(安)客运专线上夯实水泥土桩复合地基进行的单桩复合地基的载荷试验和路堤下桩顶应力、桩间土应力的现场测试,分别获得刚性基础下和柔性基础下的桩顶应力、桩间土应力和桩土应力比,以及它们随荷载水平和加载时间的变化规律。探讨了两种不同基础下使得桩土应力比产生变化的不同内在机理。据此,提出了由载荷试验得到的桩土应力比不能直接作为柔性基础下的桩土应力比,而应该乘以一个折减系数。研究成果可为夯实水泥土桩复合地基的桩土应力比取值提供指导性意见。     

粒料桩复合地基桩土应力比试验研究

结合实体公路工程,通过现场试验段土压力监测,分析了桩土应力比随路堤填筑高度和时间的变化规律,作出了桩土应力比变化是桩土协调变形、承担荷载相互转移结果的结论;总结了桩土应力比的主要影响因素;提出了粒料桩复合地基桩土应力比的范围。     

粉喷桩处置软土地基的桩土扰动问题及室内模拟试验研究

对粉喷桩施工过程中桩土界面处应力及桩周土应力状态进行了深入的理论分析,并进行了有限元数值模拟,通过室内试验结果分析,探讨了粉喷桩处置软土的施工扰动问题,得出了粉喷桩施工中的土体扰动的一些基本规律,即扰动度与土体的固结屈服应力之间呈负幂指数关系,土体屈服应力随扰动度增加而急剧减小。剪应变qε随空气压力的增大而增大,随桩距比增大呈指数规律减小。粉喷桩施工过程中对土体的扰动比较大的范围为3倍桩半径范围,即正常在0.8~1.0 m之间。