竖直荷载下群桩承台土反力的三维仿真数值模拟

承台土体反力分布对桩基承台结构的设计与计算有重要影响。采用三维非线性有限元-无限元-接触面单元耦合数值模型,研究了竖向荷载作用下不同桩长、桩间距群桩基础中承台下土体反力的分布特征,并且为群桩承台结构的优化设计提出了一些建议。     

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

黄土地区刚-柔性桩复合地基的承载机理

为了揭示湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基的荷载传递机理, 开展了现场原型试验, 分析了桩身和桩间土的应力在不同荷载与深度下的变化规律; 通过与刚性单桩的对比, 总结了刚-柔性桩复合地基的桩土相互作用特点; 结合已有文献, 分析了湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基与软土地区刚-柔性桩复合地基在力学表现上的差异。分析结果表明: 湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基中柔性桩的主要作用是挤密桩间土, 消除其湿陷性, 试验场地处理后湿陷系数基本小于0.015;由于柔性桩的挤密作用, 桩间土的承载力得以充分发挥, 刚性桩的荷载传递能力得以增强; 软土地区柔性桩的荷载分担率一般大于桩间土, 由于黄土的承载力较高及柔性桩与桩间土的模量比小, 湿陷性黄土地区桩间土的荷载分担率稳定在26%左右, 远大于柔性桩的7%;复合地基中的刚性桩属于端承摩擦桩, 随着荷载增加, 刚性桩的荷载传递能力逐渐强化, 荷载分担率逐渐增加, 最终稳定在67%左右; 刚性桩荷载传递能力的增强并不利于刚-柔性桩复合地基承载能力的充分发挥, 在设计时需要充分考虑对纯摩擦桩有效桩长的影响, 以及对端承摩擦桩桩端土体承载能力的影响。      

基于Chow模型计算桩基础沉降

Randolph的近似解析解可计算线弹性土体,且土的剪切模量随深度不变或者线性增加条件下的桩基础沉降。Chow（1986）在此基础之上,结合荷载传递法,建立了一种层状模型,可用于计算任意分层土条件下单桩以及群桩的沉降,并将计算分析扩展至土体的非线性。基于该模型在均质线弹性土体条件可计算出两桩的相互作用系数,将其与严格意义上的弹性理论法进行对比,可得出在一般条件下应用Chow模型计算桩基础沉降的精度能够得到保证的结论。     

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

两种抗滑结构的优化设计

对滑坡整治提出抗滑桩、预应力锚索抗滑桩的治理方案,数值模拟计算了滑坡加固,在分析加固效果和抗滑结构受力情况的基础上,对抗滑桩和预应力锚索抗滑桩提出结构优化建议,优化研究的结果可为抗滑综合优化研究提供计算依据。     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

梁—墩—桩基的动力特性研究

对大跨度桥的连续刚构部分,应用有限元法建立了三维梁-墩-桩的力学模型,采用大型工程软件对其进行动力特性分析。首先对桩基模型进行合理简化,建立了桩基空间计算模型并计算其动力特性。其次建立刚构桥的动力分析模型,并对无桩、有桩基不考虑土对桩振动的影响和考虑桩土相互作用的计算模型的计算结果加以分析比较。结果表明,桥梁体系的第三阶频率主要受高墩的影响,桥梁桩基对该体系振动特性的影响不明显。     

花岗岩残积土边坡水平拱高竖向变化规律

边坡抗滑桩土拱高度决定了桩及桩间措施的受力分配。本文研究土拱高度沿桩长方向的变化,为边坡抗滑桩及桩间措施的精细化设计提供理论基础。首先采用数值模拟技术,研究土拱高度沿桩深方向的变化规律;继而结合理论分析,建立桩间土拱的力学模型,并提出可考虑埋置深度的桩间土拱高度计算方法。研究结果表明,土拱高度在桩顶及以下不同深度处变化明显,滑面以上桩顶以下4.5m范围内有土拱,滑面以下可不考虑土拱影响。      

桩基的非线性分析

本文以桩一土相互作用的关系为基本点,对于在多种土层的地基中,桩的计算是从试 验出发,考虑了影响桩承载力的多种因素,首先假定土的抗力数学模型,用优化方法 求取模型中的待定参数,由此将计算得到的结果用于同类型地基的桩基计算中。      

路堤荷载下刚性桩复合地基沉降计算研究

在对路堤荷载下刚性桩复合地基桩土变形特点进行分析的基础上,针对前人桩间土位移模式存在的不足,提出了改进的位移模式;对桩体和土体进行受力分析,建立了路堤荷载下刚性桩沉降计算方法,该方法能同时考虑桩土相对滑移的因素和土体变形的非同步性;算例分析表明了该方法的合理性与可行性.     

灰土挤密桩处理湿陷性黄土中的数值模拟

通过非线性有限元分析,模拟了夯扩灰土挤密桩群桩复合地基的实际工况,得出了桩身轴力随荷载及深度变化的规律、桩间土压力分布规律和沉降随荷载变化规律。     

Field Tests for Investigating the Extraction Rate of Piles Using a Vibratory Technique

Factors directly affecting the extraction rate of the piles pulled out by a vibratory pulling system are summarized and classified into five categories (excitation force, resistance, vibration amplitude, pile plumbness keeping, and slowing down at the later stage) from the mechanics and engineering practice. Field tests on steel sheet piles extracted by vibratory technique in different soil conditions are conducted to ascertain how these factors affect the extraction rate of a pile with regard to three major actors of vibratory pile pulling: the pile to be extracted, the selected pulling system, and the imposed soil conditions. The extraction rates of three different sheet pile types (having up to four different lengths) pulled out by two different vibratory pulling systems are documented. The piles with different lengths and types, pulled out with or without a clutch, have different extraction rates. The working parameters governing the vibratory hammer, such as excitation force and vibration amplitude, exert significant influences on the rate of pile extraction, especially in the early stages of up-lift process. The extraction rate of the piles driven in different soil conditions is uniform because different extraction resistances mainly refer to shaft friction. The properties of the pile-soil interface influence the extraction rate of the piles, and the extraction rate decreases with the time for which the piles have been buried in the earth.     

Study on the squeezing effect of open-ended pipe piles

During the installation of a pipe pile, the soil around the pile will be squeezed out. This paper deals with this squeezing effect of open-ended pipe piles using the cylindrical cavity expansion theory. The characteristics of soil with different tension and compression modnli and dilation are involved by applying the elastic theory with different moduli and logarithmic strain. The closed-form solutions of the radius of the plastic region, the displacement of the boundary between the plastic region and the elastic region and the expansion pressure on the external surface of the pipe piles are obtained. When obtaining these solutions, the soil ping in the open-ended pipe pile is considered by employing an incremental filling ratio to quantify the degree of soil plugging. Moreover, the effects of the ratio of tension and compression moduli, angle of dilation and incremental filling ratio on the radius of the plastic region and the expansion pressure on the external surface of the pipe pile are investigated. The parametric analyses show that it is necessary and important to consider the difference between the tension modulus and compression modulus, dilation angle and incremental filling ratio for studying the squeezing effect of open-ended pipe pile installation. It is concluded that the analytical solutions presented in this paper are suitable for studying the squeezing effect of open-ended pipe piles.     

Analysis of Negative Skin Friction on Single Pile above a Tunnel

1　Introduction　　Itiswellknownthatthedirectionofskinfrictionisdecidedbytherelativedisplacementbetweenpileanditssurroundingsoil.Ifsettlementvelocityoftheneighboringsoilisgreaterthanthatofthepile ,therewillbenegativeskinfrictiononpile ,otherwiseitwillprod…     

灰土挤密桩复合地基桩土应力比试验研究

结合灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基工程实际进行了单桩、三桩复合地基静载荷现场试验。试验结果表明：桩顶应力、桩间土应力随板底应力的增大而增大,并且应力逐渐向桩顶集中;距离桩边不同位置处的桩间土应力沿桩径方向呈非线性分布;相同的板底应力条件下,单桩复合地基桩土应力比大于三桩复合地基桩土应力比,该结论可为类似复合地基设计提供参考。     

复合地基法在桥头软基处理中的应用实践

复合地基法是指采用振冲挤密或拌入法施工的由桩土共同作用的水泥搅拌桩、碎石桩、石灰桩、CFG桩和低强度混凝土桩的统称,是一种由桩体承受大部分荷栽、桩间土承受部分荷载,可快速施工,并可得到较高承栽力和较小残余变形的软基处理方法,不仅可广泛应用于工民建、水利、铁路、市政等地基处理工程,在公路工程中也得到了广泛应用。     

波浪力对高桩码头结构作用的有限元分析

高桩码头的桩基和面板等上部结构在波浪力作用下会造成局部破坏或整体结构失稳。以工程实例为研究对象,依据实际结构尺寸建立高桩码头有限元模型,以模态分析为基础,探讨波浪力对高桩码头结构的影响。分析结果表明,高桩码头桩在波浪力作用下明显有失稳迹象。对增加桩壁厚和增大管径两种解决桩失稳方案进行了静力分析,增加管的外径虽然会增大面板的应力,但可以有效的控制桩的失稳。     

列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移．实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小．通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考．     

超长桩沉降及受力分析

通过计算总结出桩身轴力和桩身沉降分布的一般规律,分别计算不同桩长、桩径、桩体弹性模量、桩侧极限摩阻力条件下深长桩桩身轴力和桩身沉降的分布特点,探讨各参数变化对深长桩力学性态的影响,结果表明：桩长、桩径的变化对深长桩力学性态均有显著影响,且随荷载水平的变化而变化。