按桩顶沉降量控制超长灌注桩竖向承载力研究

采用桩端阻三折线、桩侧阻双折线荷载传递模型,对基桩竖向承载力进行深入分析,提出了按桩顶沉降量控制大直径超长灌注桩基桩竖向承载力的设想,并导得了多层地基中桩周桩端土层处于各种不同状态下的竖向承载力解析解。该解答不仅能考虑桩周土的分层,还能考虑桩端土体的非线性及沉渣的影响。最后,采用本文方法对两根试桩的实测荷载-沉降曲线进行了比较分析,结果表明二者基本吻合,计算方法可供工程实践参考。     

基于荷载传递法的嵌岩桩负摩阻力计算研究

结合有效应力法及荷载传递法建立了嵌岩桩负摩阻力计算的分段模型。通过位移控制方程计算得到了桩身不同段位移及轴力的解析解及幂级数解,进一步得到了计算桩身轴力及负摩阻力中性点位置的迭代计算方法。在一工程实例分析时,采用线性拟合的方法准确拟合桩周土体沉降,所得的桩身轴力沿桩长范围内的变化曲线与实测曲线较为吻合,该法能较准确地描述桩身负摩阻力的传递过程及其沿桩身的分布。     

群桩沉降计算的荷载传递法

群桩基础的沉降计算是桩基工程设计不可忽视的关键问题之一。通过对群桩基础沉降性状的分析,以荷载传递法为基础,导得了各基桩桩侧摩阻力在桩周土中产生的位移场,进而在考虑各桩的存在引起位移的折减后将其迭加,导得了计入桩与桩之间相互作用的桩侧单位厚度土的等效刚度系数;并通过对Boussinesq解进行桩的入土深度修正,从而导得桩端土的等效刚度系数,并在此基础上建立一种基于荷载传递法的群桩沉降计算方法。通过与已有模型桩基试验比较,理论计算与实测沉降吻合较好。     

路堤荷载下刚性桩复合地基的沉降计算

分析了刚性荷载和柔性荷载作用下的刚性桩复合地基沉降特性,对CFG桩和PTC预应力管桩处理的路堤试验段进行了七种方法沉降计算,并与实测结果进行了对比分析,指出了各种方法的优缺点及适用性。     

虚土桩扩散角对桩的纵向振动特性影响研究

在桩端土单层、桩侧土成层条件下,采用锥形虚土桩假设,研究虚土桩扩散角对桩纵向振动特性的影响。首先将桩体正下方到基岩的单层土体简化成锥形虚土桩,并划分为多个薄层,采用平面应变模型对桩侧士求解得到桩（和虚土桩）剪切复刚度,然后根据桩土耦合条件,求解桩（和虚土桩）纵向振动方程,利用复刚度传递法递推得到虚土桩桩顶的复刚度,并将...     

黏弹性地基中基于虚土桩模型的桩顶纵向振动阻抗研究

基于虚土桩模型,对均质粘弹性地基中桩土纵向耦合振动问题进行了研究。首先,假定桩侧土为各向同性的线性粘弹性材料,并考虑土体的竖向波动效应,结合Euler-Bernoulli杆件理论,建立了桩土纵向耦合振动的定解问题;其次,采用分离变量法求解桩侧土纵向振动的控制方程,得到了桩侧土与桩身接触面上的剪切动刚度,将所得的剪切动刚度代入到桩身振动控制方程,采用Laplace变换技术,进一步求得了任意荷载作用下桩顶纵向振动阻抗的解析解。基于所得解,详细讨论了不同桩身设计参数时桩端土厚度对桩顶纵向振动阻抗的影响。最后,将虚土桩模型与其他桩端土支承模型进行了对比研究,结果表明,对虚土桩模型选用合适的材料参数和桩端土厚度,其得到的桩端支承复刚度值介于现有多种模型的计算值之间。     

桩周土层性状对桩基沉降的影响

从上海市高架道路桩基设计及实测沉降调查分析中，选取桩周土层性状对桩基沉降的影响问题，进行了工程实例的阐述和分析，对长宽比值较大的桩基的荷载传递规律及沉降计算方法提出一些认识。     

管桩承载性状的数学描述

基于5根桩现场试验资料的分析,对表征管桩承载性状的桩顶荷载-桩顶沉降曲线、桩身压缩-桩顶荷载曲线进行了数学描述。结果表明:1)用Boltzmann数学模型拟合5根桩的桩顶荷载-桩顶沉降曲线,效果很好,相关系数都达到了0.996以上。2)从综合系数-桩顶荷载曲线图上可发现5根桩的曲线形状有3种类型。3根短桩的综合系数大,2根超长桩的综合系数小。这些反映出综合系数是一个变量而非常数,要由它来确定桩身压缩难度较大。3)用Boltzmann数学模型对桩身压缩-桩顶荷载关系曲线进行回归拟合,效果也很好,各单桩的相关系数都达到了0.996以上,5根桩的综合相关系数为0.9871。这样就可根据已有试桩资料的回归拟合曲线及其方程式来预测和计算该场地及其类似场地中钢管桩的桩身压缩。4)Boltzmann数学模型是适合描述钢管桩桩顶荷载-桩顶沉降、桩身压缩-桩顶荷载这两类曲线的,它为桩身压缩及其极限值的预测、为桩顶极限承载力的判定提供了新方法。5)极限荷载与长径比成大致的负线性关系。     

考虑桩、土、垫层协同作用的刚性桩复合地基沉陷计算方法

提出计算刚性桩复合地基沉降的一种新方法，该方法充分考虑桩、土、垫层协同作用。通过假定桩土界面摩阻力与相对位移为理想弹塑性关系；同一水平面上的桩间土沉降相同；桩端土符合Winkler地基模型，结合桩、土、垫层工作机理分析，建立了协同作用基本微分方程，进而得到了大面积群桩复合地基桩、桩间土沉降解析解。对两个9桩复合地基的分析显示，该方法和现场实测及有限元分析吻合较好。     

考虑桩、土、垫层协同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法

提出计算刚性桩复合地基沉降的一种新方法,该方法充分考虑桩、土、垫层协同作用。通过假定桩土界面摩阻力与相对位移为理想弹塑性关系;同一水平面上的桩间土沉降相同;桩端土符合Winkler地基模型,结合桩、土、垫层工作机理分析,建立了协同作用基本微分方程,进而得到了大面积群桩复合地基桩、桩间土沉降解析解。对两个9桩复合地基的分析显示,该方法和现场实测及有限元分析吻合较好。     

Improved design method for bent pile structures (cast-in-drilled-hole shafts) based on nonlinear characteristics

A fundamental study of bent pile structures subjected to combined loads in multi-layered soil is conducted using in situ load tests and a load transfer approach. The emphasis is on quantifying an improved design method developed by considering the pile’s plastic hinge and the column–pile interaction. An analytical model is developed that takes into account the nonlinear behaviour of materials for different soil–pile conditions. A framework for determining an optimized column–pile diameter ratio on basis of theoretical analysis is proposed through the relation between the column–pile diameter ratio and lateral crack load ratio. Based on the measured results, an optimized limit depth for a minimum steel reinforcement ratio is defined as the relationship between the bending moments and the crack moments of the concrete pile. An optimized limit depth for a minimum steel reinforcement ratio proportionally decreases as pile length increases, and beyond that the limit depth converges at a constant value (?0.3).     

分层土中单桩和群桩的水平动力阻抗计算

采用文克尔地基梁模型,在各分层土中建立单桩水平振动微分方程,利用各分层土之间桩的连续性条件和桩顶、桩底边界条件,求解单桩振动方程。结合单桩动力阻抗和相互作用因子求解群桩水平动力阻抗。根据能量守恒原则,利用桩的水平静载变形曲线求取分层土等效为均匀土层的参数,提出将分层土等效化为均匀土近似计算单桩和群桩水平动力阻抗的方法,通过算例分析,得到一些有意义的结论。     

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明：土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(Ld=10d～15d);当桩身长径比在L/d=5～10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。     

DX桩单桩沉降的理论计算研究

DX桩由于承力盘的存在,改变了桩的荷载传递机理,在提高承载力的同时,沉降变形也显著减小。在桩的现场试验基础上,分析了DX桩与等截面桩的桩顶荷载的分配特性,进而依据Mindlin解和Geddes解求解桩端土的附加应力,编制了相应的程序,计算结果表明在同样的荷载条件下,DX桩的沉降是等截面桩的0.55~0.80倍,并对承力盘的变化引起的DX桩的沉降变化进行了分析。     

考虑土体径向位移时桩土耦合纵向振动特性及其应用

从三维轴对称土体模型出发,同时考虑土体竖向和径向位移,对完整端承桩在垂直谐和激振力作用下与土的耦合纵向振动特性进行了分析。假定桩为竖直弹性等截面体,土为线性粘弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼。首先通过引入势函数对土体位移进行分解,从而将土体动力平衡方程解耦,求解得到了土体的振动模态形式,然后利用该解,以小应变条件下桩土接触面上力平衡和位移连续条件来考虑桩土耦合作用,求解桩的动力平衡方程,得到了桩的频域响应解析解、桩顶复刚度和速度导纳。利用所得解对土体动力反应特性和桩的纵向振动特性进行了无量纲参数分析,得到了许多新的结论。     

考虑桩土耦合作用时桩基扭转振动特性研究

假设桩周土层为均质线性粘弹性体,土材料阻尼为粘性阻尼,桩为竖直弹性均匀圆形截面桩,从三维轴对称角度,对考虑桩土耦合作用时桩基扭转振动桩顶频域振动特性进行了理论研究。利用拉普拉斯变换,首先通过对土层进行求解得到其振动扭转角位移形式解,然后利用该解并以小应变条件下桩土接触界面位移连续来考虑桩土的耦合作用,来分析基桩的动力反应,研究得到了考虑桩土耦合作用时桩顶扭转频域响应函数的解析解。基于所得解对桩土系统的扭转振动特性进行了对比和分析,并重点探讨了桩侧土粘性阻尼对桩顶响应的特殊影响,校验了基于平面应变假定桩基扭转振动理论解的精确性。     

Simplified plastic settlement analysis of non-ballasted slab railroad track foundations on fine-grained soil

ABSTRACT

This study develops a simplified method to evaluate the plastic settlement of non-ballasted slab rail-road track foundations on fine-grained soil. Instead of three-dimensional finite element analysis, a two-dimensional plane strain model is utilized to deduce approximate deviatoric stress profiles for use in plastic strain calculation. From analysis examples of an embedded slab railroad track foundation, it is shown that the proposed method is computationally efficient, greatly reducing the computation load and time. This study also applies this method to perform a parametric study to investigate the design of prepared subgrade in reducing the plastic settlement. The results show that with the same prepared subgrade width as the foundation slab, the effect of the thickness or stiffness of the prepared subgrade on the reduction of settlement is limited; however, once the width of the prepared subgrade is larger than that of the slab, the effect of the prepared subgrade thickness or stiffness can be significantly enhanced.