外荷竖向力对被动曲桩性状影响的研究

提出了被动曲桩竖向受力状态下的计算方法，并分析其在竖向荷载作用下的弯曲性状；以此为基础，进一步研究了这种工作状态下的桩顶水平位移限度和承载力特性。     

带承台倾斜单桩水平承载变形性状数值分析

为研究带承台倾斜单桩水平承载变形性状,通过数值模拟手段分析了水平荷载作用下桩身倾角、长径比对桩顶带承台斜桩的承载变形性状的影响,并重点分析了竖向荷载对水平受荷斜桩性状的影响。结果表明①水平荷载作用下,负斜桩的桩顶水平位移最大,直桩居中,正斜桩最小;桩身倾角越大,斜桩桩顶水平位移与相应直桩桩顶水平位移差值越大;相同情况下,长径比对斜桩桩顶水平位移影响不明显。②水平荷载作用下,桩身倾角只影响斜桩桩身弯矩的大小,而最大桩身弯矩的位置基本不变。③竖向荷载减小了负斜桩桩顶水平位移,却增大了正斜桩桩顶位移。④负斜桩的桩身最大弯矩随着竖向荷载的增大而减小,正斜桩却与之相反。     

湛江组结构性黏土中桩基竖向承载性状模型试验

利用原位模型试验研究湛江组结构性黏土中桩基在竖向荷载作用下的承载性状。选取材质和桩径相同、入土深度不同的6组模型桩,采用慢速维持荷载法,在湛江组结构性黏土中进行单桩原位竖向承载模型试验,得到了单桩荷载-沉降曲线、单桩轴力沿桩身分布曲线、单桩侧摩阻力沿入土深度分布曲线。结果表明:在竖向荷载作用下,湛江组结构性黏土中模型单桩荷载-沉降曲线均存在显著陡降,极限状态拐点明显,竖向极限承载力随着长径比的增加而增大;在相同荷载作用下,随着长径比的增加,桩顶沉降逐渐减小且减小趋势逐渐变缓,在较大荷载作用下超长桩荷载-沉降曲线中桩顶沉降的减小速率几乎为零,存在有效桩长;在同级桩顶荷载作用下,单桩桩端阻力占总桩顶荷载的比例随着长径比的增加而逐渐变小,由最大29.8%减小为0.8%;不同入土深度的单桩在极限荷载作用下的桩侧极限摩阻力变化不大,均稳定在40 k Pa左右。     

土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响

土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载作用下单桩基础的承载性状,对比分析了土体不排水强度分别服从对数正态分布、Beta分布和Gamma分布条件下单桩的承载力均值和标准差。结果表明,土体强度的分布形式对单桩竖向承载力的均值没有影响,而服从对数正态分布的随机场中单桩水平承载力均值最大,服从Beta分布的随机场中单桩水平承载力均值最小;竖向荷载和水平荷载作用下Beta分布得到的承载力标准差均为最大。当地基土强度空间分布形式未知时,建议采用Beta分布确定单桩承载力。     

轴-横向荷载作用下超长桩数值模拟

轴-横向荷载作用下的桩土相互作用研究主要集中在单层土中的中短桩,工程设计将水平、竖向荷载作用分开单独考虑.本文对成层地基中超长桩在轴-横向耦合荷载作用下展开数值模拟研究和试验对比,结果表明,轴-横向荷载作用下的超长桩桩-土相互作用主要集中在土体浅部区域,竖向荷载作用使得桩身弯矩、水平位移减小,从而提高了桩基础水平承载力;对于软粘土,水平荷载能在一定程度上提高超长桩的竖向承载力.桩侧土与桩端土的变形模量比也是影响超长桩承载性能的重要因素,两者比值越大,侧摩阻力占总荷载比例越低.本文建立的超长桩数值模型计算结果与实测数据吻合较好.     

持力层深度对单桩受力变形的影响分析

为研究桩基持力层深度影响单桩受力变形规律,以白山管理房桩基工程为例,根据工程地质条件建立数值计算模型,基于 FLAC3D 对不同桩基持力层、不同桩顶荷载条件下桩与桩周土的竖向位移和桩身竖向应力进行计算。结果表明:持力层越深,桩顶沉降越小,在不同荷载作用下桩顶所产生的差异沉降也越小,桩身最大竖向应力值越大,故采用较深桩基持力层能更好地解决白山管理房桩基沉降和差异沉降问题。     

局部冲刷对部分埋入单桩水平承载性状的影响

为分析局部冲刷对部分埋入桩水平承载性状的影响,利用有限元软件ABAQUS模拟水平荷载作用下部分埋入单桩的受力。根据实际工况建立了部分埋入水平受荷桩的三维有限元计算模型,并将计算结果与现场试验结果进行对比,验证了所建模型的正确性。然后,通过算例分析了冲刷角度、深度、桩直径、桩顶约束条件和桩自由段长度对部分埋入桩水平承载性状的影响。分析结果表明:局部冲刷深度比冲刷角度对部分埋入桩的水平承载性状影响更大,局部冲刷对直径较大的桩体承载能力影响也更大,自由段长度的增大减小了桩体水平承载力,因此,在研究冲刷对桩基水平承载性状的影响时,应结合桩顶约束条件综合考虑。     

有支撑系统的地下连续墙结构静力分析

目前对有支撑系统地下连续培在水平荷载作用下的结构分析一般都简化为竖向单宽梁处理。单宽梁方法实际上是将局部的支撑沿墙段纵向平均摊为等效支撑，当支撑的平面间距较大或竖向支撑间距接近时，这样的处理与实际墙体的受力状况有较大差异，此时墙体为双向弯曲，不但有竖向弯矩，而且也有水平方向弯矩。故此，本文介绍采用板的方法对有支撑系统的地下连续墙进行分析，并通过工程实例加以说明，其分析结果与实测结果的规律较为一致。1计算模型的建立1．1计算模型的假定本文对地下连续墙在水平荷载作用下的结构分析采用竖向弹性地基板模型，…     

桩-土三维等厚度接触单元模型及其工作性状

本文根据桩侧土的剪切非线性性质，推导了桩-土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵，并以某工程实际的层状地基为例，研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响。结果表明，本文所采用的接触单元模型能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况。     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

基于颗粒流的多级旋扩桩承载特性宏细观研究

基于二维离散元软件PFC^2D模拟多级旋扩桩在单桩竖向受荷条件下的静载试验,揭示多级旋扩桩的承载特性以及桩-土相互作用规律。研究结果表明:①在加载过程中,随着荷载的增大,上部桩身侧摩阻力、桩身扩径段阻力、桩端阻力是依次发挥承载能力作用的;②在加载过程中,当荷载较小时,荷载主要由桩身侧摩阻力承担,随着荷载逐步增大,桩身扩径段分担荷载的比例快速增大,当荷载继续增大,荷载增加的部分主要由桩端阻力承担,此时桩端阻力分担荷载的比例快速增大;③在加载过程中,随着荷载的增大,桩周土体的孔隙率、土颗粒之间的配位数、土体水平向应力、土体竖直向应力,以及桩周土颗粒的位移均呈有规律的变化。     

钙质砂中桩基承载性状的模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂中桩的承载性状,并采用石英砂进行对比。试验结果表明:在钙质砂和石英砂中桩的承载性状差异显著;开、闭口对桩的承载性能影响不大,相对密实度越大表现越明显;相同相对密实度下钙质砂中闭口桩的承载力较石英砂中低很多;钙质砂中桩侧荷载分担较小,大部分荷载由桩端土体承担,桩身下部与上部轴力相差不大,密实度越大,桩端轴力分担比例越高;石英砂中,桩身轴力沿桩身呈迅速减少,轴力衰减速率随深度增加而增大;与钙质砂相比,石英砂中桩侧摩阻力大很多;钙质砂和石英砂中桩侧摩阻力分布形式相似,近似呈抛物线型,表现出相同的性质;钙质砂中桩侧摩阻力未随相对密实度的增大而明显增加,而石英砂中桩侧摩阻力随相对密实度的增大而增加十分显著。     

溜桩后桩基承载力的评估

打桩过程中溜桩容易引发安全事故。溜桩的产生,往往造成打桩锤击数的预测值与实测值之间偏差较大,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。以某工程实例为基础,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基的影响。打桩记录显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的降低;现场动测试验结果表明,溜桩导致打桩结束时的承载力明显减小。采用现有对打入桩进行桩基承载力评估方法得到的结果无法满足设计要求。为此,在评估打入桩最终承载力时将桩基分为溜桩段和非溜桩段,对不同区域采用不同方法进行承载力评估,所得结果满足设计要求。     

倾斜荷载下大直径长桩的承载特性研究

基于数值分析与荷载传递相结合的方法,利用FLAC3D软件对倾斜荷载下大直径长桩的承载特性进行了研究。结果表明：荷载倾角不同,基桩承载特性不同;存在一临界角,在荷载倾角从小于临界角变化到超过临界角过程中,桩的承载特性由以竖向为主转化为以水平向为主,本研究的工况,临界角约20°。通过与前人的研究成果对比分析,发现Koumoto倾斜系数和Meyerhof包络线半经验公式都不能准确估算临界角所对应的极限承载力。     

水平、弯矩荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究了桩基在水平、弯矩组合荷载作用下的承载机制和承载力屈服包络线特性。结果表明：桩基在水平、弯矩组合荷载作用下承载力屈服包络线形状近似为椭圆形,其承载力屈服包络线方程可用椭圆方程来近似表示;水平、弯矩组合荷载作用下桩基承载力屈服包络线方程为检验桩基在水平、弯矩组合荷载作用下桩基的安全性提供了依据;在桩基设计过程中必须要考虑水平荷载和弯矩荷载之间的相互影响作用。     

竖向荷载下群桩承载特性的弹塑性分析

 分别采用Lade Duncan模型和刚 塑性薄单元模型模拟土体的弹塑性和桩土界面的相对运动 ,对竖向受荷群桩进行了三维弹塑性有限元分析。研究表明：大、小桩距群桩的承载性状有 明 显差异,大桩距群桩侧摩阻力存在"沉降软化"现象,不同于小桩距群桩的"沉降硬化";增 大桩距有利于调动台底土参与工作,提高承台分担比;随荷载增大,各桩荷载趋于均匀分布。     

风荷载作用下施工栈道钢管桩施工稳定性分析

针对钢管桩上下部剪力撑不同施工次序所引起的风荷载响应问题,为了揭示施工过程中风荷载对钢管桩稳定性的影响规律,以黄河大桥施工栈道钢管桩施工过程为背景,采用谐波叠加法合成了风荷载,对钢管桩不同施工次序中风荷载的影响进行了分析研究。结果表明:钢管桩施工过程中,风荷载的作用会使钢管桩产生位移;当下部剪力撑焊接完毕而上部剪力撑未焊接时,风荷载作用下桩顶平均位移为0.337 m,最大位移为0.384 m;当上部剪力撑焊接完毕而下部剪力撑未焊接时,风荷载作用下桩顶平均位移为0.704 m,最大位移为0.767 m;当上部剪力撑和下部剪力撑焊接完毕后,风荷载作用下桩顶平均位移为0.344 7 m,最大位移为0.404 2 m;同一时刻,风荷载作用下,钢管桩位移随着钢管桩高度位置的增大而增大,钢管桩的最大米塞斯应力随着桩顶位移的增大而增大,钢管桩最大米塞斯应力位于钢管桩中下部。研究成果对钢管桩剪力撑的施工次序设计具有参考价值。     

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础双向承载结构分析

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础将同时承受上部结构传递的竖向荷载与流水冲击产生的水平荷载,结构受力较平地桩基而言更为复杂。结合某工程实例,通过现场静载荷试验与数值模拟对比,分析了竖向荷载对桩顶位移及桩身应力的影响,研究了钢-混凝土复合桩的应力及桩身弯矩变化规律。结果表明:在竖向荷载及水平流水荷载作用下,柱顶竖向位移约为水平位移的2倍,且当竖向荷载超过300 k N时,桩顶竖向位移显著增加;桩身弯矩呈"S"型分布,桩身上段存在较大负弯矩,且对后桩影响更加明显;外钢管、内部混凝土与内嵌工字钢三者协同受力,荷载传递性能良好;内嵌工字钢在钢混段与嵌固段交界处出现应力集中现象。研究对斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础具有参考价值。     

水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究桩基在水平荷载H、竖直荷载V组合荷载作用下的承载机理。研究结果表明:在相同位移条件下,桩基的水平承载力随着桩基施加下压荷载的增加而减小;在相同水平荷载作用下,桩头水平位移随着施加的下压荷载值增大而增大;桩基受到的下压荷载越大,桩头转角(桩身倾斜程度)越大;桩基在承受水平、竖直组合荷载作用时,二者是相互影响的,在设计过程中必须要注意水平荷载H和竖直荷载V的组合作用。