在动荷载作用下单桩和群桩桩身轴力对比分析

为了更准确找出在静力条件下桩身轴力的递变规律,以四桩模型下单桩所受荷载为标准,分别对单桩模型、双桩模型、三桩模型的上部结构进行设计,使它们在静力条件下单桩受力同四桩模型条件下的单桩受力相同,然后在不同地震波形及其相对应的不同加速度峰值条件下对这四类桩型进行数值模拟。研究结果表明,随着地震加速度峰值的不断增大,各桩型的轴力值也在逐渐增大,距桩顶5倍桩径处轴力增加明显;在同一地震峰值作用条件下,各桩型桩身轴力增量都在不断减小;地震波与正弦波作用下的桩身轴力分布规律基本相同,正弦波下的各桩型桩身轴力值比地震波下的轴力值偏大。     

基于振动台试验的扩孔微型桩受力和变形性能研究

为了研究扩孔微型桩在地震作用下的受力和变形性能,在有无扩孔、不同扩孔深度、不同扩孔孔径、不同扩孔材料4种参数下对微型桩进行了振动台试验研究,计算得到了扩孔微型桩桩身弯矩和侧向位移,并分析得到了不同扩孔参数下微型桩的桩身弯矩与侧向峰值位移对应的埋深位置及桩身弯矩与位移的分布规律。结果表明:扩孔微型桩桩身峰值位移最大值出现在土体表面位置,并随桩深不断减小,扩孔后微型桩桩身峰值弯矩和峰值位移增大;随着扩孔深度的增加,桩身峰值位移和桩身峰值弯矩也增大,并且桩身峰值弯矩最大值点有向下移动的趋势;所得结论可为地震作用下扩孔微型桩受力和变形性能研究奠定基础,同时为新型半整体式桥台桥梁中扩孔微型桩的设计和应用提供参考。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

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。     

软土地基刚性桩复合地基动力离心模型试验

采用离心机-振动台系统对饱和软土地基中连续地震作用下上部结构-性桩复合地基体系的抗震问题开展试验研究。试验分析了结构和基础模型在水平输入地震作用下的加速度、位移以及桩身应变等响应规律。结果表明,基础板与桩顶之间设置砂垫层利于削弱传递到上部结构的水平地震力作用,发生较大地震时能有效减小上部结构的加速度响应;地震结束时基础瞬时沉降随地震强度增加而增大,但震后长期再固结沉降随地震强度变化不大;受周围土体地震软化行为影响,群桩荷载分担比例在震后有所降低;桩身峰值弯矩沿桩长分布形式明显不同于传统桩基础,且弯矩峰值较常规桩基减小不少。     

地面横向往返运动下可液化土层中桩基响应机理

通过非液化和液化土层中桩基础宏观震害现象以及等幅波与真实地震波振动台模型实验中桩和土层的加速度、位移、桩土相互作用力、桩动力p-y曲线、桩身弯矩与孔压发展过程对比,研究地震引起的地面横向往返运动下可液化土层中桩基响应机理.结果表明:非液化土层中上部结构惯性力控制着桩的反应性态,桩头加速度和桩身弯矩与土层加速度时程基本保持一致;液化过程中桩土相互作用力呈现明显增大现象,土体侧向刚度虽然衰减,但同时土层相对位移和桩土相对位移增大的影响更为强烈,即土层和桩土相对位移对桩土相互作用力增大的作用明显大于土体刚度衰减引起桩土相互作用力减小的作用;液化土层中桩土相互作用最大反应不是在土层加速度峰值时刻,而是土体相对位移达到最大时响应最大,此时土层孔压比为0.8左右;非液化土层中桩土相互关系为桩推土,惯性力是控制因素,液化土层中则为土推桩,土体位移起主要作用,而液化发展是这一转变决定性因素;常规仅考虑土体刚度衰减的拟静力方法不适合液化土层中桩基础地震响应计算分析.     

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。     

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。     

双排桩受力变形的数值模拟与现场监测对比分析

以武汉市凯德广场深基坑工程为依托,采用Midas GTS NX有限元软件和现场监测对双排桩进行受力变形研究,经对比分析可知:前后桩桩身位移、应力随深度变化曲线基本呈"S"形或反"S"形;桩间土体加固可减小桩身位移、应力,但不改变桩身受力机理及位移、应力随桩身的变化规律;前后桩受力相似,上端都受到向坑内的弯矩作用,单桩桩身坑内侧主受压,坑外侧主受拉,而桩底端受力刚好相反;桩中心线轴向应力不为零,桩身受土体侧摩阻力和连梁轴向拉压荷载作用;桩间土加固后,桩、土间整体性更强;双排桩桩间连梁主受拉;坑内预留土体深层水平位移随深度基本呈线性变化。     

基于ANSYS的水平受载桩桩身受力性能的研究

基于ANSYS有限元软件,建立了钢筋混凝土管桩模型,对成层土中桩身处承受水平荷载的基桩受力性状进行了计算机数值模拟,通过对桩身位移和应力变化曲线的分析,得出了水平荷载下桩身位移和应力的变化规律。     

波浪荷载下海底单桩与土共同作用的数值分析

采用三维数值分析方法研究了波浪荷载作用下饱和海床与埋入单桩的相互作用特性,考虑了海床饱和土体的流固耦合和桩土界面的接触特征,并采用准静态方法模拟短峰波作用于海床的三维波压力分布与变化特征。根据数值分析结果,研究了波浪荷载作用下海床土体内的孔压和应力变化规律、海底单桩的变形和内力分布情况,探讨了桩土接触面不同处理方式的影响,并与自由海床的结果进行比较。结果表明桩端附近土体的孔压出现局部放大现象,桩身水平位移主要受土体位移影响。采用桩土耦合模型将夸大土体内的附加应力和孔压变化,且桩身内力和桩底的应力集中现象也更为明显。     

微型桩护坡和微型桩-植被协同护坡的模型试验对比研究

为探究在荷载条件下不同工况边坡位移以及土压力的变化情况，文中以研究工程为背景，依据相似理论进行模型试验，设置微型桩护坡、微型桩-植被协同护坡两种不同的工况，通过在坡顶施加竖向荷载，边坡在桩前桩后不同深度处布置土压力盒以及应变片的方式，监测微型桩桩身弯矩分布规律以及微型桩-植被的协同护坡的护坡机理。结果表明，协同护坡组桩身弯矩在相同荷载条件下，相较于微型桩护坡组下降了78.86%，整体与桩后土体脱离速度下降了67.03%；微型桩护坡组最终边坡破坏是由土体破坏所导致的，而协同护坡组则是因为微型桩-土体的共同受力破坏。     

隧道开挖对桩基影响的室内模型试验研究

隧道开挖后,在水平方向和竖直方向均会产生土体位移,由于土体位移和桩的轴向荷载的作用,会使桩身位移和弯矩增大,因此在桩基设计中需要考虑土体位移与轴向荷载的共同作用。针对这一情况,设计桩顶竖向荷载与隧道开挖引起的土体位移共同作用下桩基的模型试验,根据隧道埋深的不同,选取不同的加载模块以模拟隧道开挖引起的土体水平和竖向位移模式。试验结果表明,随着土体位移和竖向荷载的增大,单桩和群桩的弯矩和位移均增大,单桩的弯矩和位移大于群桩中的前桩和后桩,前桩与后桩之间存在明显的遮挡与支撑作用,此外桩顶竖向荷载的影响是不可忽视的。     

建筑基坑施工过程支护结构受力特性分析

基坑支护结构的受力变形情况对基坑的稳定性至关重要,为了进一步掌握建筑基坑施工过程中基坑支护结构在不同因素影响下的受力变形情况,通过建立数值模型,从支护桩桩长、桩径、桩间距三个方面计算了支护桩的桩身弯矩和水平位移的变化趋势。研究结果表明：随着基坑深度的增大,不同长度、桩径围护桩桩身弯矩的变化趋势大致相同,呈现出波动变化的规律;当支护深度大于10m时,随着支护深度的增加,且不同桩长、桩径下桩体弯矩间的差距也逐渐变大,而不同桩径下桩体的弯矩值基本一致;随着支护深度的增大、不同桩长、桩间距下桩体的水平位移基本保持一致,均表现为桩身先向基坑内侧移动,位移达到峰值逐渐转向基坑外侧,但桩体的水平位移随着桩径的增大而减小;当支护桩支护深度达到某一值后,提高桩长和桩径能够增加桩身弯矩,且增大桩径能够控制桩体变形。     

斜桩基础受力特性研究

针对斜桩基础问题,开展了水平荷载下斜桩群桩受力特性的模型试验。试验结果表明:斜桩土表处桩身水平位移以及残余水平位移均小于竖直桩,并随着斜桩倾斜度的增大而减小;桩身弯矩随着循环次数的增加而增大,斜桩桩身弯矩相对竖直桩较小。     

桩锚支护结构有限元分析

通过三维有限元软件ADINA软件,对基坑以及桩锚支护结构进行了三维模拟分析。结果表明,随着基坑开挖深度的增加,桩身中部和桩的顶部有较大的变形。随着施工步序的增加,桩身的最大水平位移逐渐下移,桩身的水平位移曲线有明显的极大值点,桩的最大水平位移发生在桩身2/3处。桩身弯矩变化的主要原因是侧向土压力随着开挖深度的增加而不断增大。在支护结构中,当锚杆发挥作用后,水平位移由于主动土压力增大而受到限制,而后随着土方开挖,周围土体竖向位移又继续增大,直到开挖结束后周边地表的竖向位移趋于稳定。在基坑开挖过程中,土压力随着基坑深度的增加而增大,锚杆与土体之间产生摩阻力,从而使轴力变大。     

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。     

抗滑桩加固黏性土坡变形规律的离心模型试验研究

采用土工离心机及专用振动台,进行了静动力加载条件下抗滑桩加固黏性土坡的离心模型试验。测量了试验过程中边坡的位移场和加速度响应的变化过程以及抗滑桩的位移和应变分布。试验结果表明地震过程中土坡的加速度响应自下而上逐渐增大,震后残余变形的水平分量最值相比震前向坡上部移动。静动力加载过程中,抗滑桩内侧土体存在一个面,其内外两侧的土体位移表现出不同的水平位移变化规律,从而可以将抗滑桩加固土坡划分成4个分别具有不同变形特性的区域;同一高程处桩的水平位移大于内侧土体而小于外侧土体;抗滑桩与土发生较复杂的相互作用,并使得土坡的变形趋于均匀。     

斜桩的承载能力分析

斜桩以及由斜桩组成的群桩主要应用于桥梁、深水港区和大型输电线路基础等。文章以斜桩作为研究对象,从斜桩承载力影响因素研究单斜桩工作特性。主要得到以下一些结论:1)竖向荷载作用下,随着桩身倾斜度、地面荷载、土质不均匀程度增大,斜桩的沉降量相应增大;2)结合斜桩刚度及斜桩基础形式综合考虑,中等刚性负斜桩的水平承载能力较好;随土体位移层厚度的增加,桩身主动侧部分的土抗力逐渐减小。