桩侧阻软化理论探讨

桩侧阻软化在建筑物的施工阶段、均会产生严重的危害。本文把桩侧阻软化分为四种类型,从土的类型、桩土界面性状、水平面有效应力和外部荷载四方面来阐述桩侧摩阻力的软化机理。     

土体结构性损伤的沉桩挤土效应解析解分析

根据土塑性力学的基本原理．采用简化的线性软化模型并考虑土的结构性损伤影响,推导出沉桩时产生的挤压应力的空间解析解,并在此基础上分析了土体具有不同的损伤程度时沉桩产生的挤压应力和极限扩张压力的空间分布规律。同时,采用Henkeli孔隙水压力公式进一步分析了孔隙水压力的发展规律。该解析解可以弥补经典圆孔扩张理论在沉桩应用中的不足,能更好地揭示沉桩时的挤土机理。     

膨胀土中单桩性状的模型试验研究

桩基是一种有效处理膨胀土的方法,膨胀土中桩基的工作性状会受到膨胀土浸水膨胀的影响。通过大型模型试验分析了浸水对膨胀土中单桩承载特性的影响,研究了浸水过程中单桩的上升和胀切力的变化规律。试验结果表明:由于膨胀土浸水软化作用,膨胀土中桩的侧摩阻力和承载力明显降低,而由于膨胀作用,桩中产生胀切力而使桩上升。     

标准线性体条件下桩的纵向振动特征响应

本文研究了桩侧土为双Vogit体．桩底土为标准线性体条件下,桩土系统的振动特性,并求得了桩顶在瞬态半正弦脉冲荷载作用下,桩的时域纵向响应的半解析解．同时结合机械阻抗法,重点研究了桩底土模型中的主要参数对于频域曲线的影响,经过分析判断在此模型中,桩底土的刚度因子对于整个桩土振动系统影响较大。     

桩土界面软化对桩体极限承载力的影响

变荷载作用下的基础承载性状不同于一般恒载作用的情况,在反复变化的荷载作用下,桩土界面会发生软化,从而降低基础承载力,带来安全隐患。本文利用数值计算方法对桩土界面软化影响桩体承载性状进行分析,考察了影响桩体极限承载力的桩土界面因素界面切向弹簧刚度、界面法向弹簧刚度、界面粘聚力和界面内摩擦角,为更深层次的研究循环荷载作用下的基础承载性状提供依据。     

粉土中钻孔群桩承台-桩-土的相互作用特性和承载力计算

为了研究粉土中钻孔群桩的工作性能和承载力等问题,进行了系统的接近于原型尺寸的现场群桩试验。通过埋设测试元件对承台土反力、桩侧摩阻力、桩端阻力、桩土相对位移等进行了测定。本文根据部分试验结果分析了承台、桩、土的相互作用特性,发现在一定条件下,侧阻发生“沉降硬化’和“沉降软化’现象;承台对侧阻起“削弱效应”,对端阻起“增强效应”;无论大小桩距、高低承台,群桩均不出现“整体破坏”。据此,提出了考虑承台、桩、土相互作用计算’群桩垂直极限承载力的模式。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明:刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。     

双线性荷载传递函数的单桩荷载沉降关系统一解

0　前　　言采用荷载传递函数法研究单桩的荷载沉降关系,因其形式简单,便于应用,而受到普遍关注。常用的有双线性函数、双曲线函数、对数及指数函数等[1] 。其中,双线性函数在模拟桩周土的软化特性上较其它函数有相对优势[2 ] 。然而,现有的基于双线性函数的单桩荷载沉降关系解析解答只是针对某种特定工况(比如摩擦桩[3] )或特定模型而提出来的,比如,桩侧土强度随深度不变,桩周土为硬化模型[4 ] 或理想弹塑性模型[5,6 ] ,或桩侧土强度随深度线性变化且为理想弹塑性模型而桩端土为硬化模型[7] 。现有解答形式多样且散乱,不便于对实际工程进行设计分析和应用。本文采用双线性荷载传递函数模拟桩侧土和桩端     

高荷载水平下超长桩承载性状试验研究

通过对深厚软土地基中超长桩静荷载试验和桩身应力测试结果的分析,研究了高荷载水平下超长桩的荷载传递机理和承载性状。研究表明,超长桩在高荷载水平下表现为端承摩擦桩,桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥是异步发挥且互相耦合。桩底沉渣会同时影响桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥,在高荷载水平下,超长桩存在清渣干净的要求。在高荷载水平下,超长桩会产生桩侧土摩阻力软化,出现软化的桩土相对位移临界值与桩顶沉降有较好的相关性,表现为桩径D的正比例函数,软土中当桩顶位移为(0.01～0.02)D时,桩土将发生滑移而使桩侧摩阻力软化。同时,基于其承载机理对超长桩的设计应用作了进一步的探讨,得到的结论对超长桩的理论研究和工程设计具有重要的指导意义。     

桩筏基础弹塑性分析

采用线性扩展D-P模型对桩筏基础下的地基土进行弹塑性模拟,建立了桩筏基础系统的ABAQUS程序三维有限元模型,经分析得到了桩筏基础的一些工作特性。     

基于透明土材料的沉桩过程土体三维变形模型试验研究

为了对沉桩过程中桩周土体内部的变形特性进行非插入式测量,利用正十二烷、十五号白油混合液和玻璃砂合成透明土,并在此基础上设计了沉桩模型试验系统；该系统包括激光器、线性发生器、CCD（charge-coupled device）相机、沉桩加载仪和计算机等。激光经线性发生器转化后将透明土样切分,形成土体内部颗粒切面,CCD相机连续拍摄沉桩过程中该切面的图像,并通过计算机中图像处理软件进行分析,得到该切面变形前后的变形位移场。通过与数值模型的对比分析,验证模型试验结果的可靠性。对多个切面变形前后的位移场进行分析,从而得到沉桩过程中土体变形的完整三维变形场。试验结果表明,试验条件下沉桩水平挤土位移影响范围为8R；与常规模型试验方法相比,方法实现了土体内部变形的三维测量,有助于了解土体在各种荷载条件下的变形机理。     

层状地基中单桩轴向荷载传递全过程分析

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化模型和三折线全塑性荷载传递模型 ,利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩轴向荷载 沉降关系的解析算式。同时 ,利用株洲地区桩侧摩阻力及深井试验测定的土工计算参数 ,通过本文方法对某工程试桩进行了计算对比 ,其计算值与实测值相当吻合 ,从而表明本文公式是可在工程上应用的     

一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数

建立了一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数,其参数的物理意义明确,取值简单,应用简便。并根据浙江地区的工程经验,给出不同土层中软化系数c的建议值。该应变软化函数的特征中,软化系数c越大,软化现象越显著,即残余强度越低;参数τu决定应变软化函数的极大值,即极限摩阻力;参数s u决定应变软化函数的驻点(临界点),即极限位移。该应变软化函数的特征:当相对位移小于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而增大,且增大速度不断减小;当相对位移等于极限位移时,桩侧摩阻力达到最大值;当相对位移大于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而减小。应用应变软化函数和双曲线荷载传递函数对所收集的工程桩实测资料及离心试验资料进行拟合,结果表明此应变软化传递函数比双曲线荷载传递函数更适合于反映桩侧土软化的应力应变关系。     

考虑桩侧土软化时水泥土桩桩土应力比的探讨

选取三折线软化模型,推导出一组轴向荷载-沉降曲线的解析算式,从而,用其来表征单桩的荷载-沉降曲线;然后,选取双曲线函数来表征地基土的荷载-沉降曲线,推导出了一种桩-土相互作用下的桩土应力比的解析算式,并讨论相关参数对桩土应力比的影响。     

软土软化对钢管桩承载力影响的模拟分析

考虑桩周土层的软化硬化特性,采用修正的指数曲线模型作为荷载传递函数,应用MATLAB语言编制矩阵位移法分析桩身荷载传递特性的程序,假定不同的桩、土参数和加载工况,模拟分析了上海地区软土软化对钢管桩荷载传递机理的影响,其结果显示当桩长超过一定限度后再增加桩长,桩的承载力增加不明显,对应的桩顶刚度还会有一定下降.     

上海中心大厦大直径超长灌注桩现场试验研究

中国在建第一高楼上海中心大厦（ 632 m ）采用了直径为 1 m 、桩端埋深 88 m 的大直径超长灌注桩,有别于金茂大厦（ 420 m ）、上海环球金融中心（ 492 m ）另两栋超高层建筑所采用的钢管桩。通过现场试桩验证成桩可行性及承载力取值,试桩载荷试验加载至极限,采用分布式光纤量测桩身应变,同时为研究上海软土地区大直径超长灌注桩承载特性及荷载传递机理提供了有价值的数据。试验结果表明：试桩破坏前,Q – s 曲线近似为线性,破坏时,桩体发生刺入变形; 桩侧桩端联合后注浆桩与桩端后注浆桩在侧摩阻力分布及发挥性状方面存在显著差异; 黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移小于 5 mm ,砂性土中小于 10 mm ;桩土相对位移超过极限位移后,埋深较浅的黏性土中由于桩土相对位移大出现明显的软化现象;与规范值相比,有效桩长范围内浅部土层中桩侧摩阻力小于规范取值下限,深部土层中桩侧摩阻力达规范取值上限的 2 倍以上;试桩端阻比较小,表现出摩擦型桩特性;桩身压缩占桩顶沉降 95% 左右,桩顶沉降主要由桩身压缩产生。试桩试验为上海软土地区 600 m 超高层建筑首次采用灌注桩提供指导和技术支持。     

变截面柔性桩与地基相互作用的非线性分析

对桩侧土采用双曲线荷载传递函数 ,对桩端土采用线性荷载传递函数。提出了变截面柔性桩与土非线性相互作用的增量传递矩阵法。并通过切线迭代法 ,得到了桩顶荷载 沉降关系、桩身轴力随深度变化的关系。同时 ,得出了变截面桩侧摩阻力比等截面桩侧摩阻力大 ,采用变截面柔性桩能有效地提高柔性单桩及其复合地基的承载力的结论。为验证本文方法的可行性 ,笔者将模型试验结果与本文计算结果进行了对比 ,表明此方法有较好的精度     

复杂桩土系统荷载传递特性的正反演理论及其应用

本文根据静力学理论,提出了分层非均匀土质、变截面和非匀质桩身的复杂桩土系统在外荷载作用下,桩身位移满足的微分方程和边界条件,推导了线性弹性和弹塑条件下的微分方程解释解,并给出了工程实际应用的例子。     

桩轴向荷载作用下工作特性的完整解析分析

本文在文献「１」的基础上，给出了桩轴向荷载作用下工作特性的完整解析分析，并拽出当在分层土中存在软化的桩测传递函数时，桩极限承载力为各分层土中各桩段极限承载力的一叠加是不恰当的。     

桩顶水平动荷载作用下水–桩–土相互作用的解析解

近海结构单桩基础一般会遭受到多种水平动力荷载作用.针对端承桩在桩顶水平动力荷载作用下的动力响应问题,建立了一种三维水–桩–土相互作用系统模型;首先,桩和土体假设为线黏弹性介质,水体假设为线性声学介质;然后通过亥姆霍兹分解和分离变量法,给出了水体和土体阻抗对水–桩–土相互作用系统中桩体动力响应的解析解,进一步根据桩与水体...