基于Mindlin解的单桩侧阻应力系数埋深效应初探

Geddes解采用的集中荷载,起始点在弹性半无限空间表面.应用于工程实践时,计算埋深较浅桩在土中产生应力的影响误差较小,随着建筑群桩基础埋置越深,有的已超35 m,误差会更大.此外基桩侧阻模式分布比较复杂,常常需要分解为几个基本侧阻形式,有的侧阻应力起点并不在地表.以Mindlin解为基础,参考Geddes解,将积分起点设在距离空间表面一定深度a处,从而得到具有埋深a的Geddes解析解,并与原Geddes解进行了简单比较.相对于沿袭Geddes解的做法,本计算式显然更为精确.     

大底盘高层建筑基础设计要点及解决方案

重点介绍了如何利用JCCAD软件进行大底盘高层建筑的基础设计。JCCAD软件经过20年的发展,吸纳了国内外近十几年在地基基础工程设计与软件实现方面研究的新成果,可以进行上部结构-基础-桩-土共同作用分析,可以考虑施工后浇带,提供多种桩土计算模型进行分析,可以采用变刚度调平进行优化设计。     

长群桩基础沉降性状的大比例尺模型试验研究

随着高层超高层建筑的兴建和快速发展,长桩超长桩的使用随之增多,设计中长桩、超长桩桩基的沉降计算成为一个新的关注焦点。工程单桩静力试桩结果表明,桩身压缩占桩基沉降的比率较大。目前有关长桩基础沉降机理的分析大都基于工程试验的单桩获得,有关长群桩基础的沉降变形性状的机理研究较少,亟需深入研究。为此,以长群桩基础为对象,对其沉降性状进行较为系统的研究。研究表明:1单桩基础在小荷载水平下,桩顶的沉降大都由桩身压缩量所引起;2工作荷载条件下,群桩基础中基桩的桩身压缩比例要小于单桩基础的试验结果,这是由群桩效应导致桩端下土体压缩量比例较大引起;3桩距小、桩数多,土的压缩层厚度大,压缩变形量大,但桩间土的压缩量相对较小;4桩距大、桩数相同情况下,桩端以下的压缩层深度和压缩量将相应减小。研究的相关结果对今后长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴价值。     

软土中群桩承载变形特性与减沉复合疏桩基础设计计算

根据大型现场模型试验,分析了软土中群桩承台、桩、土相互作用特性。试验表明:随桩距增大,承台土抗力和桩侧阻力增大,而端阻力减小;当桩距增至6d时,侧阻力趋近于单桩,端阻力仍高于单桩,承台土抗力发挥率(承台效应系数)仅为50%左右,明显小于其他类土;桩基沉降变形特征表现为桩端刺入和桩间土压缩为主导;不同于小桩距群桩的桩、土整体变形特征。根据软土中疏桩基础承载变形特征,提出减沉复合疏桩基础简化设计方法,以计算桩间土压缩及桩土相互作用效应确定桩基沉降,并以十余项实际工程进行了验证。     

长群桩基础承载力性状的大比例尺模型试验研究

目前有关长桩基础承载性状的研究大都为工程静载试验的基桩,有关长群桩基础的承载性状的机制研究较少,亟需深入研究。通过大比例尺长群桩基础模型试验,对竖向荷载作用下的长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和承台底土压力的承载性状随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的承载力性状机理。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。     

Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降

对考虑桩径因素的Mindlin解群桩应力场剖析表明:端阻应力在桩端下2d范围呈现明显的应力集中现象,在竖向和水平向衰减迅速;侧阻应力在桩端平面分布明显不均,至桩端下1d平面趋于均匀,沿深度和水平向衰减较慢。按半无限体表面荷载下的Boussinesq解计算的群桩应力显著偏大,致使按实体深基法计算的桩基沉降需乘以0.25~0.5经验系数折减。桩基沉降计算采用Mindlin解计算附加应力的合理性是明显的,但按习用的自由荷载下应力叠加法计算将导致中点沉降偏大、边角点偏小。基于群桩Mindlin解附加应力场和群桩基础变形特征,考虑承台和上部结构刚度对沉降变形的均化效应,提出Mindlin解均化应力分层总和法计算群桩基础沉降。该方法具有如下特点:一是可反映桩端应力集中贯入变形;二是可近似反映承台和上部结构刚度的影响;三是可查表或采用程序进行计算,操作简便;四是计算值与实测值、规范统计值接近,初步预计无需修正。     

不同条件下桩侧阻力端阻力性状及侧阻力分布概化与应用

根据24组51根桩竖向静载试验的侧阻力端阻力测试结果分析表明,桩侧土层性质与分布、桩长径比、后注浆效应是影响侧阻性状与分布的主要因素。软土中的桩其侧阻发挥正常,分布模式不受长径比影响;碎石土、砂土侧阻在桩顶以下约5d深度范围呈现应变软化,随深度增加逐渐演变为应变硬化导致桩身下部侧阻发挥滞后或发挥值显著降低,侧阻分布模式异化;土愈硬、长径比愈大,侧阻分布模式异化愈明显;后注浆对侧阻的增强与分布模式的影响,碎石土、砂土远甚于其它类土。工作荷载下的侧阻分布模式可概化为正梯形、倒梯形、橄榄形、灯笼形、蒜头形、峰谷形六种模式。端阻比随侧阻增强,随长径比增大而降低,随荷载水平提高呈非线性增长,给出了工作荷载下端阻比经验参考值。将每种侧阻概化模式分解为桩长l、kl的矩形、三角形分布侧阻单元,据此可查表确定供沉降计算的Mindlin解附加应力系数。计算结果表明,除正梯形和蒜头形分布外,其附加应力积分值按Geddes正梯形分布假定计算附加应力比实测侧阻概化分布大15%~74%,侧阻分布重心愈高差异愈大。     

考虑惯性和运动相互作用桩基础抗震计算实例

地下结构(含桩基础)的地震响应是岩土工程领域研究热点,但是在工程师角度看建筑桩基础抗震设计还是个难点,绝大多数建筑桩基没有进行完整的抗震设计,出现研究热、工程应用冷的矛盾.本文用规范推荐的m值法计算桩基惯性相互作用,用双弹簧反应位移法计算桩基运动相互作用,根据上部结构周期大于场地特征周期的特点,组合值取两个相互作用的平方和开方.上部结构进入弹塑性状态后传递给基底的剪力和倾覆弯矩,利用性能化指标由SATWE获得.桩侧弹簧刚度按现行相关规范取值.通过算例可以看出,均匀场地可不考虑运动相互作用;惯性相互作用应考虑承台埋深,进行水平力作用下的承台-桩-土共同作用分析.     

基于Mindlin解的单桩竖向附加应力系数

基于考虑桩径影响的竖向荷载下Mindlin应力解,将单桩端阻、矩形分布侧阻、正三角形分布侧阻产生的应力表达为各分项阻力与相应附加应力系数的乘积,并将附加应力系数表示为以深径比h/d和距径比ρ/d为自变量的函数以描述其空间变化。这样使得附加应力系数物理意义直观明晰,应用简单。通过对单桩附加应力系数的三维图形和附加应力系数表的分析表明:①端阻附加应力系数由桩端平面呈现柱状分布随深度演变为锥形分布,空间衰减迅速;端阻附加应力系数基本不随长径比l/d而变;②侧阻附加应力系数由桩端平面的长桶喇叭形分布演变为漏斗形分布,空间衰减缓慢;正三角形分布侧阻与矩形分布侧阻相比,其附加应力系数上部较大,且衰减较快;③侧阻是群桩应力叠加效应的主要因素,端阻影响甚微。