柔性承台下完全和部分埋入群桩的竖向振动及内力分析

基于简化的完全和部分埋入群桩动力计算模型,采用有限元子结构方法,提出可以考虑承台板对群桩动力阻抗贡献的计算方法,并对均质地基和层状地基中不同桩间距条件下,承台板厚度对群桩动力阻抗的影响给予分析,详细讨论承台板惯性力的变化对群桩动力特性的影响,指出刚性承台假定的局限性.然后重点研究不同承台板厚度条件下群桩内力的分布规律....     

层状地基中群桩的水平振动特性

采用动力Winkler地基模型模拟桩土之间的动力相互作用,并运用传递矩阵法考虑地基土的分层特性,提出了计算层状地基中单桩和群桩动力阻抗函数的一种简化方法。在计算动力相互作用因子时考虑了“被动桩”与周围土体之间的相互作用。最后将相互作用因子和群桩阻抗的本文解与精确解进行了对比,同时与有关现场试验结果作了比较,验证了本文方法的有效性。     

层状介质中群桩竖向和摇摆动力阻抗的简化计算方法

采用动力文克尔地基梁模型,推导了层状介质中桩单元的形函数矩阵和单元刚度矩阵。提出了计算层状介质中动力相互作用因子的方法。利用桩的动力阻抗和动力相互作用因子,建立了计算层状介质中群桩竖向和摇摆动力阻抗的简化方法。文末给出了算例。     

层状地基中轴、横向荷载下桥梁基桩的水平动力反应

利用传递矩阵法,全面推导层状黏弹性土中考虑轴向力影响的水平抗力桩阻抗,并以此寻求频域动载下的基桩变位及其内力规律,为有效地进行桥梁群桩阻抗理论推导奠定基础。实例计算表明,动力荷载下,桩顶竖向力的引入将增大桩顶的变位幅值,减低土的阻抗作用;由于土的振动阻尼参与,致使基桩的受力状况较静力分析时更为复杂,在不同的频率下,桩身内力可能较单向水平力系作用下的要小。此外,在动力有效长度一定范围内进行的土体加固对减小桩顶动侧移有不同的效果。     

水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应

研究了在水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应问题。半空间饱和土采用Biot提出的三维波动原理,将桩看作是一维的弹性杆单元,采用Hankel变换及数值逆变换得到饱和土的基本解。利用桩土之间的变形协调条件和叠加原理得到饱和土中群桩的第2类Fredholm积分方程,采用动力相互作用因子的方法计算群桩在水平荷载作用下的动力阻抗,给出了群桩的阻抗、弯矩以及孔压的数值结果。该方法可用于计算层状饱和土中群桩的水平动力反应问题。     

刚性桩筏基础的竖向振动特性分析

基于三维地基薄层法基本解,得到层状地基中的土-土相互影响因子,结合能够充分考虑被动桩与土体的共同作用的群桩动力模型,建立刚性桩筏基础的动力分析方法。通过参数(桩间距s/d和激振频率f)探讨和与刚性高承台群桩的比较,得到匀质半空间和层状地基中常见刚性桩筏基础的阻抗和内力的变化规律:①桩间土体的存在会提高群桩基础阻抗,从而进一步降低群桩基础的动力响应;②荷载在桩土之间的分配关系(桩土分担比)不是常数,随桩间距和激振频率的变化而变化;③刚性筏板的存在并没有显著地改变群桩桩顶荷载分布规律。最后,分析上海虹桥交通枢纽工程桩筏基础的阻抗函数,并指出其动力响应与一般高承台群桩的差异,为工程设计提供参考。     

层状场域内桩-土-上部结构的整体动力有限元模拟

利用整体动力有限元方法 ,在考虑了模型的边界效应和桩土界面的滑移、接触非线性行为的基础上 ,较全面地研究了层状土域中桩基上下部结构的惯性相互作用和运动相互作用两种基本效应。通过实例计算表明 :土的分层和桩土非线性共同作用可以明显降低体系的动力加速度峰值和层间位移反应 ,而且土与桩的脱离与闭合对桩土刚体相互作用的影响较大     

分层地基中考虑轴向力影响下的单桩水平振动

基于桩基的动力Winkler梁理论，利用传递矩阵法，导出了分层地基中单桩在轴、横多向受力条件下的力与位移动力相互关系的显示表达；应用本文方法不仅可以较精确地求得基桩的各项动力阻抗，还可方便得到桩身的动内力反应。实例计算表明，动力条件下，桩顶轴向力的引入会增大桩顶的变位幅值，即减低了土的阻抗作用；土的振动阻尼参与使得基桩的受力较静力分析时复杂，不考虑频率作用下的静态桩身内力可能会偏于设计中的不安全。     

群桩刚性承台竖向动阻抗的简化计算

目前对群桩动阻抗研究的文献 ,始终局限在刚性承台底与土脱离的假设 ,而没有考虑实际存在的承台底与土接触的情况。文中在对群桩刚性承台动阻抗的求解过程中 ,首次考虑了承台底土与承台及群桩的动力相互作用。文中首先利用前期文献确定了单桩和单独刚性基础在均质弹性土中的竖向动阻抗 ,然后定义了桩 -土、土 -桩、土 -土动力相互作用因子的概念 ,并对诸动力相互作用因子作了理论推导及计算 ,进而建立了均匀介质中群桩竖向动力阻抗的简化计算方法。     

考虑径向非匀质性的层状地基中单桩动力阻抗研究

采用考虑桩周土的非匀质性的Novak薄层法计算桩土相互作用的方法,对考虑径向非匀质性的层状地基土中端承桩竖向动力阻抗的简化计算方法进行研究,得到相应的计算公式。分析桩周土非匀质性、泊松比、振动频率等因素对单桩竖向动力阻抗的影响。分析结果表明,考虑径向非匀质层状地基土的阻抗实部随频率的提高而增大,但增大的幅度不大,阻抗虚部也随频率提高而增大,且增大的幅度较大;非匀质区与匀质区土的剪切模量比对桩的竖向动力阻抗实部基本无影响;单桩竖向动力阻抗随非匀质土区域范围减小而增大;单桩竖向动力阻抗实部随土的泊松比增大而减小。     

分层土中单桩和群桩水平动力阻抗的统计特性

基于Winkler地基梁模型,提出了计算分层土中单桩动力阻抗的有限元方法。假设土的弹性模量为随机场,利用Neumann随机有限元法得到了单桩水平动力阻抗的统计特性。在分析了动力相互作用因子的统计特性后,推导了群桩的水平动力阻抗的统计表达式。最后通过算例分析,得到了一些有意义的结论。     

弹性抗滑桩内力计算的有限差分法

在传统抗滑桩内力计算的悬臂桩法的基础上,将滑动面以上的部分视为定向铰支的悬臂梁,以使滑动面上下位移符合连续性条件,滑动面以下采用地基系数"m"法计算桩身内力,并在此基础上推导了有限差分计算公式。用MATLAB编制了弹性桩全桩的内力计算程序,可用于滑坡推力和桩前剩余抗滑力为梯形、三角形和矩形的情况。     

泰州大桥北塔群桩基础三维动力非线性抗震计算研究

 采用三维八节点等参单元与无限元相组合的数值方法进行土和大桥桩基的地震反应分析。基于ABAQUS软件,建立“承台–群桩–土体系统”的大型三维非线性时域地震动力反应分析的弹塑性模型与相应的计算方法。承台和桩采用混凝土损伤塑性模型,土体采用传统莫尔–库仑屈服准则的弹塑性模型。考虑承台和大直径超长钻孔灌注桩的天然自重、江床浅部松散砂性土层部分振动液化等不利因素对桩基础承载能力的影响。提出静、动力统一的黏弹性无限元边界概念,采用四CPU并行计算得到“承台–群桩–土体系统”同时承受竖向静载荷和水平动载联合作用时,群桩的动轴力、动剪力和动弯矩,桩周摩阻力和桩侧与桩周土体的接触压强等对设计和施工具有参考价值的成果,进而对大桥桩基的抗震性能有比较全面和深入的认识。     

输电线路桩板基础基桩的内力与变位计算

 通过对桩板基础的受力进行深入分析后,首先提出利用板顶地基土的竖向抗力系数计算其上拔抗力,并基于“m”法的幂级数解答,按桩顶处土的水平抗力系数不为0推导基桩桩顶刚度系数,然后通过建立底板受力平衡方程求出底板的变位,再利用底板的变位求出基桩的内力和变位,从而获得一种桩板基础基桩内力与变位的计算方法。最后,利用该方法对一个四桩桩板基础的基桩内力和变位进行计算并对结果进行分析和比较。     

Horizontal impedance of pile groups considering shear behavior of multilayered soils

The impedances and internal force distributions of a pile and pile groups subjected to horizontal harmonic pile-head loads have been studied. A layered Pasternak model, which overcomes the limitation of the Winkler model, that ignores the shear stiffness of the soil, is developed to describe the reaction of the soil on piles. The differential equation of the horizontal damped vibrations of a pile is solved by the initial parameter method, combined with transfer-matrix formulations, to deal with the layered property of the soil. The superposition approach, based on the interaction factors, is taken to estimate the effects of pile groups. The precision and the applicability of the method are demonstrated through this study. Comparing the results of the Pasternak model and the Winkler model, it is revealed that the role of soil shear has an influence on the impedances of a single pile and pile groups, especially in the case of a low pile–soil modulus ratio.     

压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和 实测对比研究

 圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。采用合适的土体屈服准则及有限变形理论,通过在桩土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了能够实现动态压桩过程的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。     

基于LS-DYNA的桩顶约束混凝土基桩的低应变动测数值研究

以一维应力波理论为基础,运用有限元显式分析方法,对混凝土桩在桩顶自由和桩顶受约束时的低应变动测进行数值模拟;并对比两种情况下的动测曲线,发现桩顶受约束时桩的动测曲线不仅受桩周土体的影响,还受到上部结构的干扰,并且桩身反射的三维效应更明显。然后,通过信号处理得到桩顶受约束的混凝土桩的滤波信号,使这种情况下的混凝土桩的缺陷识别更加简便和准确。最后,通过对模拟曲线与实测曲线的较好拟合,表明基于有限元显式分析方法的桩基检测模拟是可靠的,所得结论对于提高混凝土桩低应变动测的准确性具有一定的指导意义。