群桩间"加筋与遮帘"相互作用研究

提出了桩间"加筋与遮帘"作用的计算方法.单桩的桩土作用关系采用荷载传递曲线,根据弹性理论Mindlin方程求解群桩间相互作用.依据弹性叠加原理,建立了杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合的群桩沉降计算混合法.在编制的群桩沉降分析计算程序GPSA1中,采用本文提出的计算方法成功地计算了群桩间的"加筋与遮帘"作用.同时,在计算桩间影响系数时,考虑了桩周介质压缩层厚度有限的边界条件.本文的计算方法,可作为群桩沉降分析研究的参考.     

抗拔群桩变形计算方法研究

抗拔群桩基础的加筋和遮帘效应是客观存在的,只有对群桩进行直接整体的分析才能很好地考虑桩的这种效应。目前现有的群桩分析研究方法本身就有较多的近似性,而且如果同时考虑遮帘效应和桩的加筋将会对桩之间相互作用结果放大,不能真实地反映群桩的作用效应。为解决这一关键问题,对抗拔群桩基础中任意一根桩的上拔位移进行分解,基于弹性叠加原理提出了能同时考虑群桩的加筋和遮帘效应的抗拔群桩变形计算方法。将理论计算结果与有限元和模型试验结果进行对比,结果表明理论分析方法能较好地计算抗拔群桩的变形。该方法不但理论严谨简便实用,而且计算比较方便,适用于工程应用。     

群桩加筋效应机理研究

把Poulos的弹性理论法推广到对群桩进行整体分析,群桩中每根桩的形状和荷载可以互不相同．对2根桩的分析表明,受荷桩使其邻桩的桩身产生了附加轴应力及附加剪应力,桩对土的加筋效应就是通过附加剪应力发生的．对群桩的分析表明,其他桩的加筋效应使受荷桩的沉降产生了折减,当桩土模量比和桩间距较小时,忽略桩的加筋效应会对群桩分析带来很大的误差．对群桩内的应力分布分析表明,与单桩相比,由于桩的加筋效应,使得群桩能够把较多的荷载直接传递到桩端平面．     

软黏土基坑开挖诱发邻近桥梁桩基的时变响应

利用PLAXIS 3D软件和软土蠕变模型，建立某市政道路下穿市域铁路桥梁基坑工程的三维数值模型，通过与实测数据的对比验证模型的合理性. 将软土蠕变模型退化为软土模型，考虑桩顶约束条件，对比分析桥梁群桩的时效水平响应. 结合两阶段法，将数值计算得到的土体自由场时变沉降作为“外荷载”作用于桩基，利用考虑桩土往返剪切的荷载传递方法，计算桩身自重、桩顶荷载和后续近接工程基坑开挖作用下桩基的竖向力学响应. 结果表明：1）土体蠕变对邻近桥梁群桩变形、内力的影响较大，甚至不亚于墙体瞬时变形的影响；2）桥梁群桩桩身的变形、内力与离开坑壁的距离呈负相关，并表现出群桩的遮帘作用，桩顶的变形、内力则由桩顶约束条件决定；3）对于桩顶承受荷载不大以及后续受近接工程基坑开挖扰动不大的深厚软弱地层中的桥桩桩基，在以桩顶变形为控制目标时，存在合理桩径和合理桩长.     

考虑桩间土支撑的桩承式加筋路堤理论分析

在对路堤荷载作用下的格栅-桩-桩间土荷载传递机理分析的基础上,建立了桩承式加筋路堤力学计算模型.采用极限平衡理论,推导了桩承式加筋路堤格栅上表面荷载计算公式.考虑格栅下部桩间土的支撑作用,对格栅受力与变形进行分析,推导了格栅在填土荷载作用下的挠度计算公式,从而可确定桩土荷载分担比.将该方法计算结果与已有测试结果进行了对比,表明该方法的计算结果与测试结果相差不超过6%.     

考虑鼓胀变形的散体材料桩复合地基沉降计算

针对竖向荷载作用下靠近桩顶一定深度的范围内,桩体不仅会发生竖向压缩变形且会发生侧向鼓胀变形特性,基于荷载传递法,导出了竖向荷载作用下散体材料桩复合地基中的某根单桩的桩身压缩量计算公式,进而得到新的散体材料桩复合地基沉降计算公式.分析时,视散体材料桩为弹性均质体,根据广义胡克定律得到其应力应变关系;桩周土提供的侧向约束力为桩侧竖向力引起的侧向土压力,并考虑加筋垫层的侧向约束作用及其沿深度的传递对桩体侧向约束的有利影响.为验证本文方法的可行性,对某一工程实例进行分析,且与其它方法进行比较分析.结果表明:与常规计算方法相比,本文方法从荷载传递规律出发,可考虑鼓胀深度随桩顶竖向荷载的增加逐渐向深处发展的特点,更符合散体材料桩复合地基的实际受力变形状况.     

竖向抗压桩承载机理与受力特性分析方法

桩基础具有竖向承载力高,基础沉降小,调节不均匀沉降能力强等优点,成为大型建构筑物的主要基础型式。桩基承载力与沉降分析是桩基设计中的主要内容。本研究基于桩身布设钢筋应力计的单桩现场静载试验结果,分析了竖向抗压单桩荷载-沉降关系、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力和桩端摩阻力发挥特性等,总结了不同桩侧和桩端荷载传递模型,明确了荷载传递模型中各参数的意义和取值方法。以桩侧和桩端荷载传递双曲线模型为例,考虑群桩中各基桩间的相互作用,提出了群桩中各基桩的双曲线荷载传递函数,结合荷载传递法形成了考虑桩-土体系渐进变形的桩基承载特性迭代计算方法。     

某工程长螺旋钻孔压灌混凝土桩单桩荷载-沉降分析

单桩受到竖向荷载以后,其沉降量由下面三个部分组成：桩身的弹性压缩量、侧摩阻力向下传递引起的桩端位移、桩端荷载引起的桩端位移,目前国内外研究单桩荷载一沉降计算方法主要有荷载传递法、弹性理论法和剪切位移法。本文采用荷栽传递法来研究单桩荷载-沉降关系。     

单桩分析的非线性方法

桩的荷载沉降特性的研究已受到工程界的普遍重视，研究认为桩土接触面处的非线性伴移特性在荷载传递机理方面起着非常重要的作用。桩土接触面处的非线性位移特性可由沿桩身的摩阻力的发挥程度来反映，然而目前单桩的研究工作大部分是有关单桩的线弹性特性，进而得到单桩的荷载位移之间关系的数值解及计算表格，本文提出一个分析桩基沉降的计算模型，在该计算模型中，用荷载位移传递函数来描述桩身摩阻力和桩身位移的非线性关系，并用桩端位移法计算桩的荷载沉降，基于本文所提出的荷载位移传递函数，本文研究了多层土中单桩的荷载位移特性。     

基于厚壁圆筒模型的筋箍碎石桩沉降计算

为解决现有方法难以考虑加筋材料实际受力状态而低估筋箍碎石桩复合地基沉降的问题,假设桩土等应变且均为线弹性材料,选取单桩有效加固单元整体作为分析对象,其中碎石桩同时受到加筋材料和土环的约束作用,而土环则可以考虑为同时受到单桩有效加固范围外土体的静止土压力和内部碎石桩鼓胀压力共同作用的厚壁圆筒,再结合广义胡克定律得到应力应变关系,进而导出了筋箍碎石桩复合地基沉降计算的新方法.采用工程实例验证并与已有方法进行比较,同时分析了外荷载水平、置换率对复合地基总沉降和桩土应力比的影响.与已有方法相比,该方法可以使上部荷载和筋箍碎石桩侧向受力变形联动进而调整加筋材料内力,从而更符合筋箍碎石桩实际受力变形情况,计算值与实测值相对误差为+5.70%,与现有保守计算方法相比误差最小.参数分析表明:置换率对于控制复合地基总沉降具有重要作用,外荷载一定时复合地基总沉降与桩土应力比均随着置换率提高而减小.     

基于厚壁圆筒模型的筋箍碎石桩沉降计算

为解决现有方法难以考虑加筋材料实际受力状态而低估筋箍碎石桩复合地基沉降的问题,假设桩土等应变且均为线弹性材料,选取单桩有效加固单元整体作为分析对象,其中碎石桩同时受到加筋材料和土环的约束作用,而土环则可以考虑为同时受到单桩有效加固范围外土体的静止土压力和内部碎石桩鼓胀压力共同作用的厚壁圆筒,再结合广义胡克定律得到应力应变关系,进而导出了筋箍碎石桩复合地基沉降计算的新方法.采用工程实例验证并与已有方法进行比较,同时分析了外荷载水平、置换率对复合地基总沉降和桩土应力比的影响.与已有方法相比,该方法可以使上部荷载和筋箍碎石桩侧向受力变形联动进而调整加筋材料内力,从而更符合筋箍碎石桩实际受力变形情况,计算值与实测值相对误差为+5.70%,与现有保守计算方法相比,误差最小.参数分析表明:置换率对于控制复合地基总沉降具有重要作用,外荷载一定时复合地基总沉降与桩土应力比均随着置换率提高而减小.     

桩-梁基础共同作用分析

考虑基础梁的刚度贡献、地基土对基础梁的支承作用，以及桩间土对桩的影响，建立桩-基础梁-地基土共同作用刚度方程．采用有限单元法建立整体分析模型，对其进行共同作用分析．将桩基受力情况分解为3种荷载工况的叠加，给出计算桩自身沉降量的计算公式(考虑了桩间土对相邻桩沉降的相互影响)．建立共同作用方程时，采用先通过计算柔度系数(沉降系数)形成柔度矩阵，由柔度矩阵求逆获得刚度矩阵的方法，使计算大为简化．     

基于同心拱模型的桩承式加筋路堤简化分析方法

为准确、便捷地分析桩承式加筋路堤中加筋体的受力和变形特性,提出了一种正方形和正三角布桩形式下的三维简化分析方法.首先考虑加筋体的空间变形形态,假设内部区域和条带区域加筋体的变形曲面分别为旋转抛物面和抛物柱面;然后根据同心拱模型基本原理,推导出作用在加筋体上方荷载的简化表达式;最后通过求解加筋体在三维空间内竖向力的平衡方程,得出加筋体的最大竖向变形和最大拉力、桩顶平均应力、桩间土平均应力以及荷载传递效率.利用所提方法对2个工程案例进行计算,并将计算值与实测值进行对比分析.结果 表明,应用该简化分析方法所得的计算值与实测数据吻合良好,荷载传递效率的最大计算误差约为6％,从而验证了该方法的有效性.     

路堤下桩网复合地基桩土应力比计算

针对"路堤-加筋垫层-复合桩基"共同作用模型所存在的不足,从土拱、筋材变形以及桩土荷载传递三个方面对其进行改进.首先,考虑地基分层、埋深与上覆荷载对桩土荷载传递的影响,推导桩、土竖向变形函数.然后,引入沉降主控的筋材拉膜效应经验模型,考虑路堤与地基侧向变形对筋材拉力的影响.最后,在土柱模型的基础上,考虑相对位移量对界面摩阻力发挥的影响,推导路堤底部荷载分配与差异沉降的关系.在上述工作的基础上,以桩土沉降与荷载分配为等量关系,建立了改进后的路堤、筋材、桩体、桩间土共同作用模型,并得到了路堤下桩网复合地基的桩土应力比计算方法.通过工程实例对本文方法进行验证,证明了本文方法的合理性.     

双向增强体复合地基桩土应力比三维分析

针对双向增强体加筋软土路基作用特点,分析了筋材-桩-桩间土在路堤荷载作用下荷载传递机理.将一定厚度水平向加筋垫层视为具有一定刚度的薄板,基于大挠度薄板理论模拟筋材的挠曲变形,将单桩处理范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,推导出桩土应力比的计算式,给出了计算方法.采用相关文献中的试验结果对计算方法进行了验证,并与文献中的计算结果进行比较分析.结果表明:采用给出的方法计算出的桩土应力比与实测结果比较接近,说明该计算方法是合理的,可为工程实践提供理论参考.     

桩承加筋路堤性状的有限元分析

桩承加筋路堤提高地基的承载力．减小沉降和差异沉降，减小路基的侧向变形，提高桩土荷载分担比，降低工程成本，应用越来越广泛。本文以一个路堤工程为原型，采用Plaxis8．2软件，利用拉格朗日大变形的分析方法，研究软土地基上的桩承加筋路堤的变形性状。分析了加筋材料的抗拉刚度、加筋的布置方式、桩间距和桩身刚度对桩承加筋路堤性状的影响。     

基桩竖向荷载传递模型及承载力研究

通过对桩侧荷载传递机理的分析,建立出一种改正的能综合考虑实际工程中桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状、桩侧阻的深度效应、不同桩侧土类以及不同成桩工艺等因素影响的桩侧阻、桩端阻荷载传递模型．以荷载传递解析法为基础,分别考虑桩顶沉降处于弹性、弹塑性或塑性等状态,导出了以桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的一系列公式,并开发出相应的计算程序,由此可通过控制桩顶沉降量来确定基桩的桩顶竖向承载力．将该计算方法用于某工程现场静载荷试桩对比分析,理论与实测结果吻合良好。     

基于多段荷载传递法的桩基荷载-沉降解析解

目的推导出桩侧土桩基荷载-沉降解析解,为在理论上探讨桩的轴向静载与沉降之间的关系、计算桩的极限荷载、桩身轴力和桩侧剪力提供一种较为实用的方法.方法利用多组并联弹簧组来模拟桩侧土荷载传递曲线,建立桩侧土的多段线性荷载传递函数模型,模拟桩土间弹塑性本构关系,以荷载传递函数法为基础,并巧妙地利用双曲函数变换和传递函数.分析了砂土侧摩阻力的变化对桩基荷载-沉降曲线的影响,并与专业桩基计算软件结果进行对比.结果求得了桩侧土处于弹性、弹塑性和弹-塑-滑移状态下桩身内力与节点位移的解析表达式,并递推得到了桩顶荷载-沉降关系和桩顶刚度的解析解.结论多段荷载传递法求得的荷载-沉降曲线与专业桩基计算软件结果基本吻合,说明了该方法的有效性和解析解的正确性.     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

考虑加筋体三维变形的桩承式路堤沉降计算方法

已有研究发现,外界荷载作用下加筋体将产生三维变形,且变形形状近似于椭圆抛物面.根据加筋体的三维变形特点推导了加筋体的三维变形表达式,并据此推导了加筋体的应变、加筋体上作用的竖向应力以及加筋体拉力的求解公式.将加筋体变形三维效应的解析方法应用于桩承式路堤中,分别分析了桩为正方形与梅花形布置情况下土拱破坏发生在拱顶与桩帽时,作用在路堤底部四桩中心处的竖向应力.进而推求了桩承式加筋路堤中同时考虑土拱效应、加筋体作用以及软土承载作用的简化计算方法.该简化计算方法可求解获得桩承式加筋路堤中软土表面最大沉降、软土表面作用的竖向应力,以及路堤中竖向应力沿深度的分布规律.将该简化计算方法应用于桩承式路堤的2个工程实例中,计算了软土表面中心处的沉降,并分析了桩间距的变化对软土表面最大沉降的影响.通过对比发现:采用简化方法计算出的结果与现场监测结果的误差分别为19.5%与13.0%,从而验证了该简化计算方法的正确性.从计算结果中同时可以看出:软土表面最大沉降随桩间距的增大基本呈线性增大的趋势,当桩间距增大75%时,软土表面最大沉降增大约86%～95%.