水平振动荷载作用下支盘桩模型试验研究

基于自行设计的桩-土动力相互作用模型试验装置,对2根承力盘位置不同的模型支盘桩施加强烈水平振动荷载,采用数字式变频仪控制荷载频率,通过不同弹簧的刚度系数实现不同大小的荷载级别,分析不同激振频率和激振荷载作用下桩身弯矩变化趋势及桩侧土压力变化状况。试验表明:随着激振频率的增大,支盘桩的动力响应在整体上有减小的趋势且水平动承载力有所提高;随着激振荷载的增大,支盘桩的动力响应随深度增加逐渐减小,反弯点位置逐渐下移,桩身的最大动弯矩发生在距桩顶1/3左右深度处。承力盘的设置改变了桩身的变形和受力状态,能够提高桩身平衡弯矩的能力,是对桩基的结构优化设计,且承力盘设置在桩身靠上有利于水平动承载力的提高。     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究

 为研究单桩在桩顶预先施加竖向和弯矩荷载下的水平承载特性,通过自行加工的组合荷载加载装置,进行一系列室内单桩模型试验,分析砂土中预先施加的不同竖向和弯矩荷载对单桩水平荷载下的水平位移、桩顶转角、桩身弯矩以及地基比例系数m值的影响。试验结果表明：当预先施加的竖向荷载小于单桩竖向极限承载力的一半(Vu/2)时,相同水平荷载下单桩的水平位移有所减小,单桩的水平极限承载力得到提高,桩身最大弯矩有所减小,并且竖向荷载越大,越有利于单桩的水平承载性能;弯矩荷载的存在不利于单桩的水平承载能力,显著降低单桩的水平极限承载力;另外,水平荷载的施加对单桩的竖向位移影响较小;当砂面处水平位移较小时,m值随着水平位移的增加迅速降低,当水平位移增加到一定程度,m值减小的幅度越来越小,最后趋于一个稳定值。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

复杂荷载共同作用下斜坡上单桩承载特性研究

利用ABAQUS软件对竖向及水平荷载共同作用下斜坡上单桩进行数值模拟,研究桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明,在先施加竖向荷载再施加水平荷载情况下,竖向荷载的增大能有效减小桩顶侧移、降低桩身弯矩,且在竖向荷载一定的情况下,桩顶沉降及侧移随水平荷载的增大而增大;土质较好情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响比土质较差情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响大。     

分层土中扩盘单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验分别对两根承力盘位置不同的扩盘单桩进行四种工况下的承载性能试验,研究在水平和竖向荷载作用下,承力盘的位置和土的分层情况对单桩承载特征的影响。根据试验结果可知:当受到的水平荷载相同时,随着埋深的增加弯矩值先增大后减小,在距桩端1/3时,弯矩值达到最大;通过对桩周土体的加固,可以抑制桩体自身的变形,通过弯矩值对比分析,扩盘桩在加固土中最大弯矩相对于在分层土中可以减少约20%;同一桩在加固土中桩受到的侧向土压力是分层土的1/2,通过加固扩盘桩周围的土体可以降低50%桩受到的土侧向压力;承力盘的位置在上盘时,对土压力的减缓作用明显大于承力盘在中盘时,上盘扩盘桩所减缓的土的侧向土压力是中盘扩盘桩的1. 4倍。     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

砂土中竖向和水平荷载共同作用下的单桩承载特性研究

水平荷载引起桩体水平位移,导致桩侧摩阻力发生变化,从而影响单桩的竖向承载特性;竖向荷载影响桩周土体抗力,并随着桩身挠曲变形而产生附加弯矩,从而影响单桩的水平承载特性。利用室内模型试验研究了砂土中单桩在竖向和水平荷载共同作用下的受力和变形特性。试验结果表明:预先施加竖向荷载有利于单桩水平承载力的提高和水平位移的减小;预先施加水平荷载对桩身上部桩侧阻力的发挥有减小作用,但水平荷载的增大对桩端阻力的发挥有促进作用,总体上表现为预先施加水平荷载削弱了单桩的竖向承载力;单桩水平荷载引起的最大弯矩位置在地面以下约5d~7d处,水平荷载对桩身弯矩和桩侧摩阻力的影响主要集中在地面以下0~10d的深度范围内。结合已有研究成果和理论分析,验证了试验成果的合理性并从理论上分析了砂土中竖向和水平荷载共同作用下的单桩承载机理。     

受水平循环荷载影响的斜桩p-y曲线构建及应用

p-y曲线法是分析水平受荷桩基承载变形特性的主要方法,利用p-y曲线法的关键在于构建合理的p-y曲线。在砂土地基中开展了2组共10根水平受荷斜桩模型试验,其中2根斜桩仅分级施加了水平静力荷载,其余8根斜桩先施加了不同幅值的单向水平循环荷载,然后再分级施加水平静力荷载。试验测试了10根斜桩的砂面处桩身横向位移及桩身应变,根据桩身应变计算得到了桩身弯矩,在此基础上根据Euler-Bernoulli梁理论得到了桩侧土抗力及相应的桩身水平位移,构建了承受水平单向循环荷载后再承受水平静力荷载时斜桩的双曲线型p-y曲线,并给出了斜桩初始地基反力模量及桩侧极限土抗力的确定方法。用上述构建的双曲线型p-y曲线计算了本文模型试验及文献中模型试验斜桩的响应,发现利用所构建的p-y曲线得到的计算结果与实测结果整体上吻合较好,说明本文构建的双曲线型p-y曲线是合理可行的。最后利用p-y曲线计算了承受单向水平循环荷载后再承受水平静力荷载斜桩的桩身位移及桩身内力,计算结果表明:(1)相对于斜桩桩顶自由,桩顶固支能有效地减小斜桩的桩身横向位移、桩身弯矩及剪力;(2)在单向水平循环荷载作用下,正斜桩桩顶横向位移、 桩身最大弯矩及剪力均小于负斜桩;(3)无论是正斜桩还是负斜桩,桩顶横向位移、桩身剪力随着抗弯刚度增加而减小,而桩身最大弯矩随着抗弯刚度增加而增加。     

楼面活荷载、风荷载的频遇值和准永久值的确定

现行GB50009-2001《建筑结构荷载规范》规定的频遇值系数和准永久值系数是根据工程经验确定的,没有严格的统计基础。针对此种情况,按照GB 50009—2001的统计定义,建立频遇值系数和准永久值系数与平均超越时间和设计基准期比值的关系,得到楼面活荷载和风荷载的频遇值系数和准永久值系数。按统计方法得出的楼面活荷载频遇值系数比GB 50009—2001规定的值稍大,其准永久值系数比GB 50009—2001规定的值小,风荷载频遇值系数则稍大于规定。     

铁路桥跨结构荷载作用分类与组合

本文根据结构可靠度理论,研究了铁路桥跨上各类荷载作用及其代表值,并运用国际安全度联合委员会(JCCS)规则和加拿大Turkstra规则及实例,对荷载组合实用规则,给出了部分荷载的分项系数。     

聚酯装置的荷载分析与布置

随着聚酯工厂的数量越来越多、规模越来越大,聚酯工厂的合理设计越来越显得重要。为此2009年11月1日发布实施了以中国纺织工业设计院主编的国家标准《聚酯工厂设计规范》(GB 50492—2009)。结合以往设计经验以及对已建成项目的调研,对聚酯工厂中的最主要的生产装置-聚酯装置的荷载分析与布置进行了总结,以供结构设计工程师参考。     

断线张力下覆冰输电塔极限承载力研究

冰冻灾害下,覆冰荷载导致输电塔架的破坏较为严重,而断线张力是引起倒塔的主要因素.利用非线性有限元理论,针对覆冰500kV猫头式输电塔,研究了10种加载模式下的极限承载力和破坏形式.计算结果表明,不同的加载模式下输电塔的破坏形式可以分为塔架局部弯曲失稳破坏、加载点位置的强度破坏和整体失稳破坏3种.论述了覆冰荷载的增加对不...     

预应力混凝土路面的荷载分析及试验研究

根据预应力混凝土路面的特点,采用20结点等参数单元进行有限元数值计算,提出了更符合工作状况的板底摩阻力的迭代处理模型,数值算例及测试结果皆表明分析模型及程序的有效性.结合国内首条试验路段的实际情况,研究施加预应力对路面的影响以及预应力筋的安装埋置要求.     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩受力特性分析

利用三维弹塑性有限元模型,对水平荷载作用下挤扩支盘桩群桩受力特性进行分析,得出各桩弯矩以及桩土相对位移的变化规律及不同位置、不同荷载作用、不同土体深度时桩周土反力的变化曲线。分析表明:桩弯矩在支盘处因支盘的影响而发生突变,支盘下桩体的弯矩大大减小;后排桩后土体相对位移大于前排桩后土体相对位移;桩基主要通过其桩前土体的作用来抵抗水平荷载,桩前土体最大反力值出现在第一个支盘的端部,支盘对其下一段范围内土体起到"减载"作用。     

美国规范风荷载浅析及计算

美国规范作为世界主流标准之一,被越来越多的涉外工程所要求采用.以算例为基础,针对美国建筑最小荷载规范ASCE/SEI 7-05中的风荷载进行分析和研究,以期对采用美国规范的涉外工程有所帮助.     

地基临界荷载的分析与计算

通过对现行的各种规范采用的地基承载力计算方法与经典临界荷载计算方法作了分析对比，认为不分土类特性而采用的统一限制塑性区开展极大深度ｚｍａｘ＝Ｂ／４的习惯作法是不合理的。提出按限制塑性区开展比例来确定临界荷载，经与国标推荐公式验证，是方便可行的。     

扩底抗拔桩荷载变形分析

采用荷载传递方法 ,建立了扩底抗拔桩的分析模型。抗拔桩工作阶段采用线性荷载传递函数 ,在线弹性荷载传递函数的情况下推导了扩底抗拔桩的荷载位移解析算式 ,并在分析抗拔桩刚度与桩长关系基础上提出了扩底抗拔桩的临界桩长计算方法。文中提出的荷载位移关系计算方法和模型试验结果符合良好。     

空调负荷的动态分析与设计负荷

本文根据自编的《VCD-I》空调动态负荷计算程序,对宾馆类建筑分析了动态贞荷与设计负荷的关系,提出了一种由动态负荷确定设计负荷的《负荷系数法》.对深入研究空调负荷计算方法和编制我国空调设计规范又增辟了一个新的途径.