基于能量法差分方程的基桩承载力数值计算方法

以能量原理的基础对基桩承载性状的数值计算方法及其工程实际应用进行了深入的探讨。通过分析基桩与其埋置土层之间的能量传递建立适用于工程实际操作的基桩承载力数值计算方法。对基桩与桩侧土之间的能量传递进行了分析,通过建立桩身单元的能量平衡方程,给出了基桩工作性状计算程序所需要的能量差分方程,并将其作为程序计算的主体。基于基桩能量差分方程编制了相应计算程序,并提出了程序收敛条件,即荷载协调收敛;相对于程序收敛条件给出了相应的程序实现策略;给出了程序的计算流程以方便编程计算;最后,通过一个工程实例对程序的适用性及收敛策略的合理性进行了验证。     

基于能量原理的拉力型锚杆数值计算方法

基于能量原理,对拉力型锚杆锚固体的轴力与位移进行了计算分析.首先,对拉力型锚杆的承载机理以及所使用锚固单元和侧阻力计算模型做了简单介绍;其次,推导了锚固体单元的能量平衡方程,并给出其差分形式;然后,给出了拉力型锚杆锚固体工作性状的程序计算方法,并通过误差分析给出了程序收敛策略,提高程序计算效率;最后通过算例计算对拉力型锚杆锚固体承载性状进行了分析.研究表明:基于能量原理推导的拉力型锚杆锚固体能量差分方程及其程序计算方法可以合理地分析锚固体的工作性状,其计算结果可以为工程设计提供参考;拉力型锚杆锚固段的确定宜考虑锚孔直径以确定最经济的锚固长度.     

确定桩承载力的数值模拟方法

桩承载力由桩侧摩阻力与桩端承载力两部分组成，在摩擦桩中，侧摩阻力对桩的承载力起了决定性的作用。本文将室内模型与数值模拟相结合，提出了一种新的确定桩基承载力的方法。该方法通过中型剪切实验确定桩侧表面与各地层之间的粘聚力c、摩擦角φ值，由数值模拟方法确定桩侧法向应力：从而计算桩侧摩阻力。由室内三轴实验确定桩端承载力。最终求出桩基承载力。通过工程实例验证了该方法的经济性与合理性。     

复合地基中桩帽作用数值分析及桩帽承载力计算

采用三维快速拉格朗日分析程序,依据某路基试验段的工程地质和设计施工情况建立了路堤荷载下带桩帽刚性桩复合地基数值分析模型,分析了桩帽直径变化对刚性桩复合地基沉降的影响,结果表明:桩帽直径的增大能够起到提高桩荷载分担比、减小复合地基总沉降和桩土沉降差的作用,桩帽直径的变化对下卧层沉降的影响较小。根据相关文献的研究成果,建立了路堤荷载下素混凝土圆板桩帽和倒圆台桩帽的承载力计算方法,并结合实例验证了承载力计算方法可靠性。研究成果可为路堤荷载作用下刚性桩复合地基中素混凝土桩帽的设计提供参考。     

螺杆桩承载机理及承载力计算方法研究

依托昌景黄高铁螺杆桩地基处理工程,通过数值模拟,对比研究直桩和螺杆桩竖向承载特性,分析极限荷载下不同螺距螺杆桩桩周土体破坏模式,并对螺杆桩单桩承载力计算方法进行探讨.结果表明:与同直径直桩相比,螺杆桩极限承载力提高约30％;螺距的大小对桩周土体的破坏形式有所影响,螺距较小时,桩周土体形成圆柱形剪切破坏面,螺距较大时,桩...     

钢筋混凝土桥墩承载力计算方法讨论

在我国山区公路桥梁工程中,钢筋混凝土高桥墩较为常见。对国内外钢筋混凝土高桥墩承载力计算方法进行分析与比较,发现我国公路桥涵设计规范的计算方法还存在不合理之处,且偏于不安全。为此,提出钢筋混凝土高桥墩承载力计算需要进一步研究的内容。     

单桩竖向荷载-沉降曲线的能量法数值计算

为描述桩身与地基土的能量传递过程,建立了桩身单元的能量平衡方程及考虑桩身与土层能量传递过程的桩侧阻与端阻模型。将变形协调关系作为计算边界条件,得到了完整的基桩轴力、位移、侧阻及端阻计算方法。实例计算中,通过与实测工程基桩数据的对比,显示计算结果与实测曲线较为一致。结果表明,桩身能量平衡方程及反映桩土荷载-位移关系的侧阻及端阻模型能够正确描述桩、土之间的能量传递过程;该方法能够较准确的分析基桩在多层土地基中的工作性状,能够为相关工程实践提供相应的辅助资料。     

“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算

北京地铁16号线部分车站为“洞桩法”暗挖车站,钢管混凝土中立柱底端嵌入桩基内。在当前设计规范及相关研究中,均未明确“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算的柱底端约束条件。借鉴铁路桥梁、建筑桩基等高承台桩基竖向承载力计算方法,建立“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力数值计算模型,对钢管混凝土柱初始偏心距对柱承载力的影响以及柱底端桩基对柱的约束作用进行分析。分析结果表明,在通常工程设计中,柱嵌入桩基长度满足规范要求及桩周为粉质黏土、卵石地层的约束条件下,可将“洞桩法”暗挖车站柱下桩基对柱底端约束条件简化为嵌固约束。     

轿车空调室内太阳辐射能量再分配的数值计算

结合国际上流行的蒙特卡洛（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）方法而研究进入轿车空调车室内的太阳辐射能量的再分配，编写通用的计算程序，并以一种具体的实际轿车空调车室模型为算例进行了数值计算，以期为随后的整体流场和温度场的数值计算提供依据。     

考虑施工过程影响的桩基础承载力的非线性数值模拟

在全面考虑钻孔灌注桩施工过程的基础上,应用大型非线性有限元软件Marc建立了考虑单桩施工全过程的空间轴对称有限元模型;对Marc软件功能进行了二次开发,研编了在钻孔中考虑土体初始应力的子程序。模型由多个工况组成,包括初始应力施加、桩位分段钻孔、泥浆护壁、混凝土分段浇注成桩、混凝土凝固及分级施加荷载等,并系统分析了以上各工况中地基应力变化过程,最后得到了考虑施工过程影响的桩的承载力。通过与不考虑施工过程的模拟结果对比,证明此种数值模拟方法更合理。     

钻孔灌注桩后压浆承载性能的分析与模拟

钻孔灌注桩后压浆后承载性能得以显著改善,运用有限元分析软件模拟分析了某实际工程钻孔桩在注浆前后的承载性能变化情况,计算值和实测值吻合较好。引入注浆加固体半径和注浆体强度来模拟后压浆对钻孔桩承载力的影响,并指出注浆量的大小对承载力的影响较大,基本上随着加固体半径的增加线性增加,而注浆体强度的影响存在临界值,超过该值后,强度增加的影响甚微。     

钉形搅拌桩单桩承载力的数值模拟分析

钉形水泥土搅拌桩是一种新型的水泥土搅拌桩技术,它解决了传统水泥土搅拌桩的诸多问题,具有良好的工程效果。该文简要介绍了钉形搅拌桩的施工机械和施工工艺,其采用的新工艺保证了桩体中的水泥掺入量,提高了水泥浆分布的均匀性,从而保证了桩身质量,特别是深部桩体的质量;主要采用三维有限差分法对钉形桩单桩承载特性进行了模拟分析,发现钉形搅拌桩单桩Q-s呈陡降型;其单桩极限承载力高于常规水泥土搅拌桩,并随扩大头高度H、扩大头直径D、桩长L和桩体模量Ep的增加逐渐增大。     

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。     

单桩水平承载性能研究

通过室内模型试验分析水平承载单桩的受力特性,得出荷载位移关系曲线和各级荷载作用下弯矩、剪力、土抗力及p-y曲线沿桩身的分布规律。由试验中力作用点的荷载位移导出各级荷载作用下的m值,用于计算各级荷载下桩身内力,方法实质是非线性解法。文中将其结果与实测结果进行了对比。     

桩式地锚计算方法研究

分析桩式地锚的力学行为，应用桩基础研究成果和《公路桥梁设计规范》中的公式，论证桩式地锚承载力计算方法。     

基于桩-土联合结构理论的摩擦桩承载力研究

钻孔灌注桩基础是目前应用最为广泛的基础形式,现行规范对其竖向承载力计算存在一些疏漏。以桩-土联合结构模型为基础,将桩-土相互作用形象概化为并联弹簧变形分析,确定了桩桩-土间传力模式;分析了桩侧极限摩阻力产生的原因及所谓极值的局限性,并初步验证了试桩中桩侧土软化现象。最后通过案例验证了运用本模型可以对桩径、桩长进行合理选择,避免超长桩的产生。     

沉降控制的单桩竖向承载力及其数值分析方法

通过对某大桥3根钻孔灌注桩静载试验结果的数据分析,拟定各层土桩侧阻力和桩尖土层端阻力的位移函数,并根据单桩荷载传递理论建立在竖向荷载作用下的桩土相对位移沿桩长分布的微分方程。最后利用基桩在各土层交接面处的力和位移的协调关系作为边界条件计算出微分方程的数值解,从而得出各土层在桩顶加载过程中的阻力以及桩土相对位移沿桩长的分布情况,为有效确定单桩竖向承载力和桩顶控制沉降量提供了分析数据。