水平荷载作用下筒桩承载性状数值研究

采用三维有限元、无限元耦合分析模型,并考虑了桩土体系中混凝土开裂引起的非线性、钢筋与混凝土的耦合作用等因素,研究了水平荷载作用下筒桩的承载性状。结果表明,大直径筒桩荷载-水平位移曲线呈缓变型,水平承载力主要应由桩顶的水平变形予以控制;剪力集中分布在桩顶及地面附近,建议对上两处加强配筋;当桩体周围土质条件较差时,增加桩长并不能有效地提高桩的水平承载力,且存在一个最优桩长,同时满足承载、抗弯和稳定性要求;筒桩壁厚存在临界厚度,靠增加壁厚的手段来减小桩的横向变形能力有限;随着桩径的增加,桩的水平极限承载力增加明显。     

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.     

变荷载下悬浮TDM桩复合地基固结分析

T形水泥土搅拌（TDM）桩是具有扩大头的变直径搅拌桩,T形水泥土搅拌桩复合地基的固结机理较传统的等直径水泥土搅拌桩复合地基复杂得多,固结计算也更为困难。为了获得悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结计算模型,基于加固区桩-土等竖向应变假设,推导出变荷载作用下悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的一维固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换,利用3层地基一维固结理论建立单级加荷条件下T形水泥土搅拌桩复合地基的固结解析解,包括加固区、桩间土和下卧层土中的平均超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。然后,通过与固结度有限元数值计算结果的对比,验证固结解析解的合理性。最后,利用固结度解析解对影响复合地基固结速率的主要因素进行分析,研究悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明：复合地基固结度的解析解与有限元数值解较为一致;悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随水泥土搅拌桩贯入比、压缩模量、下部小直径搅拌桩的置换率以及下卧层土压缩模量的增加而增大,搅拌桩贯入比、下卧层的刚度对复合地基固结速率的影响更为显著;扩大头尺寸和刚度的变化对T形水泥土搅拌桩复合地基固结速率的影响很小。     

桩承式多层水平加筋复合地基受力与变形分析

主要研究桩承式多层水平加筋复合地基中桩土应力比和桩土沉降。通过建立内外土柱受力变形模型和引入剪切位移法研究了水平加筋体的变形和应力传递规律,并基于内土柱微元体力平衡条件,推导出了桩土应力比n、差异沉降等计算公式。通过工程实例的分析计算,验证了公式的可靠性,分析了各影响因素与桩土应力比的关系。结果表明：随着桩土沉降差△s的增大,n也变大;随着内摩擦角P的增大,n是先增大后减小,且当φ=300时,n达到最大值;n与粘聚力c基本呈线性关系,与桩间距L近似呈双曲线关系。这与工程实例测试结果较为吻合。     

路堤荷载下碎石桩复合地基的有限元分析

根据碎石料的变形特点和路堤荷载下碎石桩复合地基的受力特性，将碎石桩复合地基概化为纵向上均质、横向上非均质的平面应变受力体，以能量原理为基础，推导了桩土单元均质化的弹性矩阵，编制了相应的有限元计算程序，并将其运用于某高速公路路堤填土荷载下碎石桩复合地基的沉降分析。研究结果表明，对路基延长方向的桩土单元进行均质化处理，而横截面方向仍按桩、土分别处理，可大大减少计算工作量，又能保证计算精度。     

路堤荷载下水泥土桩复合地基变形规律分析

利用有限元数值计算法,系统分析了填土高度、填土压缩模量、桩长以及桩体压缩模量对水泥土桩复合地基变形的影响。结果表明:填土高度和桩长对地表沉降、地基土侧向变形影响较大,是影响复合地基变形的主要因素;而填土压缩模量和桩体压缩模量的影响较小,是影响地基变形的次要因素。     

复合地基单元体的有限元分析

结合目前地基处理方法的优缺点,提出搅拌桩和塑料排水板联合处理的方法,即长板短桩工法。为了对长板-短桩工法复合地基的数值模型的合理性作探索和验证,实施了塑料排水板、长板短桩和水泥土搅拌桩试验,根据试验参数,将整个复合地基中的某个单元体分离出来作为研究的对象,采用复合地基单元体法进行数值模拟。以现场量测结果作为数值模型检验的依据,验证了采用复合地基单元体的有限元分析方法可以模拟搅拌桩复合地基、塑料排水板地基以及长板短桩工法地基的固结沉降特性。模拟结果显示,不同方案的沉降值模拟与实测值曲线基本吻合,而平均固结度的对比曲线中,长板短桩段的模拟结果最好,因此该方法更适合长板短桩工法的数值分析。     

路堤分级填筑条件下不排水端承桩复合地基固结分析

利用均质化技术将桩土复合地基均质化为均质土地基,考虑桩土相互作用,给出均质化后复合地基的等价压缩模量。在等应力假定基础上,建立了路堤分级填筑条件下不排水端承桩复合地基固结方程,给出复合地基固结的解析解,并与有限元法解答进行了对比;对不排水端承桩复合地基固结性状作了分析。研究发现,不排水端承桩复合地基固结速率远大于天然地基,在其他条件相同时,瞬时加荷情况下复合地基固结速率最大。复合地基固结速率随置换率、桩土模量比及加荷速率的增加而增大。复合地基置换率存在最佳值,超过最佳置换率后,复合地基固结速率随置换率增加增幅较小。     

带帽桩复合地基复合桩土应力比计算及工程应用

以控制桩帽间土体沉降量在工后沉降量标准范围内为目标,提出带帽控沉疏桩复合地基设计的思路和方法.采用调整桩体中心间距或桩帽尺寸等措施,以改变复合桩土应力比来进行带帽控沉疏桩复合地基设计.基于弹性理论和等沉面思想,不考虑复合桩体自身压缩变形量,简化了带帽刚性桩复合地基复合桩土应力比隐式计算公式,得到了按桩帽间土体沉降计算模...     

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。     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解答

为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,结合软土路基分级填筑的工程状况,运用解析法推导出分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解析解,并得到任意时刻复合地基的整体平均固结度解答。进一步地,将本文解退化为瞬时加载下附加应力沿深度非均布条件下的解,大大简化了计算公式。运用MATLAB软件对本文解进行编程运算,以不同加载历程、附加应力沿深度分布的3种模式和桩土模量比为基本变量,绘制出相应工况下复合地基的整体平均固结度曲线,然后对计算结果进行参数分析。研究结果表明:采用与工程实际更为接近的分级加载模式,发现不同加载历程对复合地基固结速率的影响较大;分级加载下附加应力沿深度非均布的固结度曲线基本重合,表明考虑应力时效性的应力分布模式对复合地基固结速率影响不大,从而可以将固结度计算公式简化,易于工程应用;但是在不同的CFG桩土模量比下,附加应力沿深度分布模式的不同导致地基的最终沉降结果有较大差异,增大桩土模量比有助于减小复合地基变形量,缩小沉降差异,维持地基稳定。     

桩芯介质对管式能量桩换热效率的影响

管桩在中国大部分地区已经取得了较多的应用,现阶段能量桩的发展已不再局限于传统桩基础中,管桩桩基中能量桩技术也逐渐得到应用。管桩式能量桩的传热模式有别于传统能量桩,可利用其内壁空腔,提高换热效率,不同桩芯介质条件下,管桩式能量桩的换热效率有较为显著的区别。采用室内模型试验和数值模拟的方法,测得不同桩芯介质情况下管式能量桩及其桩周土体温度场的变化规律,通过控制循环导管内导热液体的流速改变能量桩的循环模式,续而探讨分析不同桩芯介质及循环流速下管式能量桩在实际运行过程中的换热效率。研究结果表明：试验条件下,桩芯介质为水的管式能量桩换热效率要高于桩芯介质为干砂的管式能量桩,且其在循环稳定时的桩身温度变化值和桩周土体的温度变化值也高于桩芯介质为干砂的情况,表明不同桩芯介质对管式能量桩的桩土温度场有显著影响,进一步验证了可通过改变管式能量桩内壁空腔的介质来提高其换热效率的可行性;同时,结合数值模拟结果发现流速的增大可以提高能量桩的换热效率,但是影响较小,而提高能量桩运行时的流速需要耗费额外的能源,表明在实际工程应用中通过提高流速的方法增加能量桩的换热效率具有较低的经济性,实际运行中的能量桩其流速满足建筑制冷供暖需求即可。     

路堤下管桩复合地基沉降量计算

由于管桩复合地基具有质量易于保证、工期短等特点而广泛应用于高速公路软基处理中,但其设计理论尚不成熟。在分析研究管桩复合地基特点的基础上,提出了一种管桩复合地基沉降计算方法。采用该种方法计算广梧高速公路某监测断面的沉降与实测沉降的对比结果表明,该计算方法基本满足工程需要,可以用于设计计算。     

桩-网复合路基变形机理的数值分析

基于桩-网复合地基桩-网-土体系作用机理的复杂性,理论研究落后于工程实践等现状,对桩-网复合路基变形机理理论进行了分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。结果表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)桩间土强度的增加对于路基底面最大差异沉降的影响要比路基顶面要大,路基顶面最大差异沉降的增加大致与桩间距的增加呈正比关系;(3)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(4)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。