基于刚性承台群桩沉降的可靠度研究

针对在总结目前的群桩可靠度设计理论完全是基于承载力,提出了对于超大超长群桩基础采用基于沉降的可靠度设计概念,其中沉降计算模式考虑了桩身压缩以及桩端刺入量。在讨论了计算参数的分布规律后,用蒙特卡罗方法进行了可靠度指标的计算。通过一个算例表明,荷载水平增加会导致群桩可靠度指标急剧降低;可接受位移增加,可靠度指标增大,但这种趋势逐渐变缓。     

刚性承台下变截面柔性桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数,同时,考虑桩周土所分担的荷载对单桩荷载传递规律的影响,利用力学理论及微分方程的近似解法-子域法,推出了刚性承台下变截面柔性单桩与地基相互作用的系列近似解析算式,并通过算例,将承台下变截面柔性桩的情况与同体积的等截面柔性桩的情况进行了对比。对比表明：改变桩型能提高柔性单桩及单桩承台的承载力。将模型试验结果与计算结果进行了比较,验证了解析算式的可行性。     

刚性承台下刚性桩复合地基附加应力研究

复合地基内任一点的附加应力都是由桩间土所承担上部荷载和桩侧摩阻力及桩端阻力分别引起的附加应力叠加组成。根据荷载传递规律和现场试验,假定桩侧摩阻力沿深度半梯形分布,考虑到桩径的尺寸效应,采用Mindlin解对桩侧摩阻力和桩端阻力进行二次积分计算,求得桩上部荷载引起地基内任一点附加应力,桩间土上部荷载引起的附加应力采用Boussinesq解直接求得,最终叠加求得总附加应力。经工程实例验证,方法合理可行。     

基于差异沉降和轴向刚度控制的竖向荷载作用下群桩基础优化分析

目前在群桩设计中仍大多数采用均匀等长布桩的方法,这种方法在基础受力、变形等方面存在较大的缺陷。考虑增大群桩轴向刚度和减小群桩基础差异沉降的条件下,将群桩基础位移函数与桩长优化函数相结合,在对基础采取行变换、平面变换的方式下,通过设置不同的桩长比值ξ、连接曲率值η设定不同布桩方案,分析不同方案下群桩基础轴向刚度比、差异沉降比的变化规律;并利用数值模拟法对所得优化结果的可靠性进行验证。此外,针对不同桩土刚度比、不同桩间距对群桩基础的轴向刚度比和差异沉降比进行了参数分析。研究结果表明：不同群桩基础优化变换方式、不同桩长对群桩基础优化结果会产生不同的影响;当优化目的是为增加群桩基础刚度时,应主要考虑行变换的优化方式,当优化目的是为减小基础差异沉降时,应主要考虑平面变换的优化方式;基础轴向刚度比随着桩土刚度比的增加而增大,随着桩间距的减小而增大;基础差异沉降比随着桩土刚度比的增加而减小,随着桩间距的减小而减小。     

承台下摩擦倾斜桩工作性状分析

为了分析未经处理倾斜桩的承载力特性,以连云港海相软土地区为例,经过对倾斜桩的现场调查及实测数据的分析,建立了承台-倾斜桩体系数值模型,通过数值计算分析得到：桩体倾斜程度对承台-倾斜桩体系承载力的影响存在阀值,且桩体倾斜方向不同时其阀值也不同,当倾斜程度为4%之后承台-水平向倾斜桩的承载力有所降低,当倾斜程度为6%之后承台-垂直向倾斜桩的承载力有所降低,另外从位移及内力分析来看,桩体垂直向倾斜时的承台水平向位移及桩身弯矩较水平向倾斜时要小。     

竖向荷载下半刚性桩地基的设计方法探讨

通过若干实测工程数据与现行规范的比较,探讨半刚性桩地基的设计方法,以期最终达到设计与实测的最大相近.     

承台外区土阻力群桩效应及效应系数的有限元分析

利用三维弹塑性有限元方法,对复合桩基承台外区土阻力群桩效应及其效应系数进行了研究,讨论了土类、桩长、桩距、桩数等对承台外区土阻力群桩效应及其群桩效应系数的影响,结果表明(1)承台外区土阻力随承台宽与桩长之比 (B/L)的增大而增大,但增幅不大;随桩距S增大而增大;受桩数n的影响不大。(2)承台外区群桩效应系数随B/L增大几乎无变化;随S增大而增大;不随n变化而变化。(3)承台外区群桩效应系数与土类有关。     

带承台群桩负摩阻力性状的三维有限元分析

无承台群桩中各桩的桩-土相互作用是相互独立的,带承台群桩的桩-土相互作用要受到承台的约束。简要分析了带承台群桩负摩阻力变化的机制。采用三维有限元分析了地下水位下降条件下带承台群桩的负摩阻力性状。分析结果表明,带承台群桩的负摩阻力与单桩负摩阻力总体相近,随着上部荷载的增大,中性点上升,附加沉降增加,下拉力减小,只是各位置桩有差异。荷载不大时,承台对各位置桩沉降的约束明显,各桩中性点几乎重叠。随着荷载的增加,承台本身变形增加,中性点的差异逐渐变得明显,角桩中性点位置最低,边桩次之,中心桩最高。带承台群桩中各桩的负摩阻力沿着深度的发挥程度不同。角桩负摩阻力发挥最为充分,边桩次之,中心桩最小。     

群桩-土-承台非线性共同作用固结过程分析

基于固结有限层的考虑提出了土体固结的桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序CPRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以给出不同时刻桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况,从而模拟了非线性共同作用下固结的全过程。     

基于统一强度理论带帽刚性桩承载力上限分析

基于塑性极限理论的上限分析法,借鉴已有数值分析和室内模型试验所揭示的带帽刚性桩破坏模式,构建了其运动许可速度场,并引入统一强度理论,根据能量平衡原理,推导了能考虑中主应力影响的带帽刚性桩极限承载力上限计算公式。同时通过参数分析,得到了带帽刚性桩极限承载力随桩帽尺寸、土的黏聚力和内摩擦角的变化规律。研究发现：考虑中主应力影响的带帽刚性桩的上限解较不考虑时有较大的提高,对于带帽刚性桩承载力计算时,实际统一强度理论中反映中主应力影响的参数取0.1～0.2附近较为合理。带帽刚性桩承载力随着桩帽尺寸的增大而增大,且桩帽直径与桩径之比 时,承载力增大趋势较为明显;承载力随着土体黏聚力和内摩擦角的增大而增大。通过与已有理论方法和试验结果对比分析发现,本文提出的方法不仅在理论上更严密,而且可得到更符合实际的计算结果。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降分析

以剪切位移法为基础,假定桩周摩阻力与桩-土相对位移之间为弹塑性关系,推导了柔性基础下刚性桩复合地基的沉降计算公式;通过算例,探讨了桩顶沉降、桩身应力、桩周摩阻力、中性层等分布规律,并将中性层位置及桩端应力等计算结果与有限元及差分计算结果比较,得到了相一致的结论,证明了所采用方法的正确性。     

竖向荷载下刚性板桩筏基础分析方法

根据群桩中桩侧摩阻力分布规律,在桩筏基础中基于弹性理论中的变形协调关系、桩体物理方程和力的平衡关系,推导了竖向荷载作用下桩筏基础的荷载和位移之间的刚度矩阵,从而提出了一种刚性板下桩筏基础的分析方法。刚性板桩筏基础分析中考虑了4种相互作用,分别为桩-土-桩、桩-土-板、板-土-桩和板-土-板相互作用。基础中各桩可具有不同的桩长、桩半径和刚度等特性。应用该方法不需要划分桩-土体单元,分析中的计算矩阵仅与基础中桩数和筏板下土节点数量相关而与其他变量无关,分析过程简洁通用。通过与各种分析方法的比较验证,证明该方法是合理可行的。     

A simplified analysis method for piled raft and pile group foundations with batter piles

A simplified method of numerical analysis has been developed to estimate the deformation and load distribution of piled raft foundations subjected to vertical, lateral, and moment loads, using a hybrid model in which the flexible raft is modelled as thin plates and the piles as elastic beams and the soil is treated as springs. Both the vertical and lateral resistances of the piles as well as the raft base are incorporated into the model. Pile–soil–pile, pile–soil–raft and raft–soil–raft interactions are taken into account based on Mindlin's solutions for both vertical and lateral forces. The validity of the proposed method is verified through comparisons with several existing methods for single piles, pile groups and piled rafts. Workable design charts are given for the estimation of the lateral displacement and the load distribution of piled rafts from the stiffnesses of the raft alone and the pile group alone. Additionally, parametric studies were carried out concerning batter pile foundations. It was found that the use of batter piles can efficiently improve the deformation characteristics of pile foundations subjected to lateral loads. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

带帽刚性桩复合地基荷载传递机理研究

为了研究带帽刚性桩复合地基荷载传递机理,基于弹性理论和合理假定,采用荷载传递函数法,建立了带帽刚性桩复合地基中桩体沉降及其轴向应力、桩帽下土体竖向位移及其竖向应力、桩帽间土体竖向位移及其竖向应力、桩身侧摩阻力、桩帽边缘土体之间的侧摩阻力与荷载水平、深度之间的控制微分方程。采用微分方程的近似解法,推导出相应地解析表达式。利用桩体荷载沉降关系作为已知条件进行求解,计算结果能够反映带帽刚性桩复合地基荷载传递的一般力学性状规律。     

刚性桩复合地基应力场分布的试验研究

刚性桩复合地基沉降计算问题目前尚未得到较好的解决,主要原因之一:是不甚了解复合地基中应力场的分布规律。为此,在两种土质中各进行了1组9桩复合地基试验。在桩间土及桩身分别埋设压力盒和钢筋计,对刚性桩复合地基桩间土不同深度的竖向应力、桩身轴力、侧摩阻力进行了仔细地观测。所得结果揭示了桩间土竖向应力σ_z、桩侧阻的分布规律以及荷载传递的全过程。试验结果可以为复合地基沉降计算的假定提供合理依据,同时,能够为荷载传递机理的研究带来帮助。     

Nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil

This article presents a method for the nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil. The method considers the force and the moment equilibrium to derive the system equations for a rigid pile under a lateral eccentric load. The system equations are then solved using an iteration scheme to obtain the response of the pile. The method considers the nonlinear variation of the ultimate lateral soil resistance with depth and uses a new closed‐form expression proposed in this article to determine the lateral bearing factor. The method also considers the horizontal shear resistance at the pile base, and a bilinear relationship between the shear resistance and the displacement is used. For simplicity, the modulus of horizontal subgrade reaction is assumed to be constant with depth, which is applicable to piles in overconsolidated clay. The nonlinearity of the modulus of horizontal subgrade reaction with pile displacement at ground surface is also considered. The validity of the developed method is demonstrated by comparing its results with those of 3D finite element analysis. The applications of the developed method to analyze five field test piles also show good agreement between the predictions and the experimental results. The developed method offers an alternative approach for simple and effective analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

薄层褥垫刚性桩复合地基的研究

根据边界条件的影响程度,将刚性桩复合地基中的褥垫分为两种类型,推导出薄垫层情况下桩-土应力比的表达式,分析了复合地基中桩、土、褥垫层的几何、力学参数及荷载水平对桩-土应力比的影响。     

横向载荷作用下刚性桩变位规律研究

目前对横向受载刚性桩的研究主要集中在其承载力方面,对变化规律研究很少。为此提出了利用刚性桩上两点位移求桩上任意一点位移、桩回转中心位置及转角的方法。通过对粉质黏土中的刚性桩进行模型试验与数值计算发现,回转中心位置随位移和载荷的增大,先是急剧下降,然后变缓,最后基本趋于稳定,而且桩埋置参数与土力学参数对回转中心位置的变化规律影响很小;而桩的转角随位移增大近似线性变化。比较发现,由试验和数值计算得到的回转中心极限位置与由极限地基反力法得到的结果相差不大     

某工程长短桩组合桩基础设计方案分析

针对土层中存在上下两层或多层可供利用的桩端持力层,且建筑物对沉降要求较高的情况,基于减沉桩原理,根据长桩控制变形、短桩提供承载力的基本思路,提出长短桩组合桩基础设计思想。结合某一实际工程桩基设计,采用长短桩组合桩基础方案进行了三维有限元分析。结果表明,长短桩组合桩基础不仅可以大量减少长桩用量,而且可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,显示了其良好的应用前景。