柔性群桩—承台—土共同作用的数值分析

本文提出了一种群桩－承台－土共同作用的数值分析方法。分析了柔性群桩－承台－土复合地基的沉降和桩间土荷载分担比分别与桩长、桩土模量比、桩距和承台与土的相对刚度的关系，以水泥搅拌桩带台为例比较了弹性阶段的沉降计算值与实测值，两者接近。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

柔性群桩－承台－土共同作用的数值分析

本文提出了一种群桩－承台－土共同作用的数值分析方法。分析了柔性群桩－承台－土复合地基的沉降和桩间土荷载分担比分别与桩长、桩土模量比、桩距和承台与土的相对刚度的关系。以水泥搅拌桩四桩带台为例比较了弹性阶段的沉降计算值与实测值，两者接近。     

考虑桩土相对滑移的单桩和群桩的非线性分析

建立了考虑桩土界面可以滑移、土体存在极限阻力的单桩分析模型，采用位移协调法分析了单桩的荷载传递特性。在此基础上，研究了桩顶荷载水平对两桩相互作用系数的影响，建立了考虑桩顶荷载水平的相互作用系数计算公式。并将上述方法应用于群桩的分析，获得了群桩的荷载沉降特性。本文提出的单桩和群桩弹塑性分析方法克服了目前应用较多的弹性理论法夸大桩土相互作用的缺点。单桩和群桩荷载沉降曲线的分析结果和实测数据吻合，说明了该方法的合理性。     

非线性土体中预测群桩沉降的一种实用方法

通过非线性群桩影响因子将群桩的沉降与单桩的沉降紧密地联系起来,在Randolph和Worth及Lee等提出的计算线性弹性土体中单桩和群桩的桩顶沉降方法的基础上,提出了在非线性土体中群桩中桩和桩之间的相互影响因子,及预测群桩整体沉降、桩顶刚度的计算方法。为了验证本文方法的正确性和结果的可靠性,根据人们公认的O’Neill（1982）和Briaud.（1989）等人的现场试验中的试验数据,用本文的方法对群桩的整体沉降和群桩中每个桩的承载能力进行了预测,同时与他们的试验结果进行了比较,发现按照本文的预测方法得到的结果与实测结果非常的吻合。说明本文的理论和方法对于分析桩-土系统的非线性力学行为是非常有效的。     

群桩—土—承台结构共同作用非线性数值分析

提出一种群桩—土—承台结构共同作用非线性数值分析方法。在本方法中，群桩中每一单桩的工作性状由荷载传递函数模拟，而共同作用相互影响由层状半空间有限层方法确定。算例和实例的计算结果显示了共同作用合理的规律性，证明本文提出的方法是正确的。     

软土地基中桩筏基础沉降计算的探讨

将群桩中的单桩的桩顶沉降分为桩身压缩和桩端位移分别计算,桩身压缩由实测方法或理论分析方法估算,桩端沉降根据分层总和法计算．将桩简化成弹簧作用在筏板下,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和相应的沉降获得．最后,介绍了该方法在工程设计中的应用。     

复合地基中散体材料桩荷载-沉降关系的数值分析

针对散体材料桩与桩周土相互作用的特点,基于弹性理论及计算假定,利用应力函数法对复合地基中散体材料桩桩身的应力状态进行了分析,推导出了考虑桩间土荷载σs及桩、土自重影响的散体材料桩的荷载-沉降关系式;利用该方法对某工程实例进行了计算分析,结果表明,基于本文方法获得的散体材料桩的荷载-沉降关系与实测结果吻合较好.     

基于多段荷载传递法的桩基荷载-沉降解析解

目的推导出桩侧土桩基荷载-沉降解析解,为在理论上探讨桩的轴向静载与沉降之间的关系、计算桩的极限荷载、桩身轴力和桩侧剪力提供一种较为实用的方法.方法利用多组并联弹簧组来模拟桩侧土荷载传递曲线,建立桩侧土的多段线性荷载传递函数模型,模拟桩土间弹塑性本构关系,以荷载传递函数法为基础,并巧妙地利用双曲函数变换和传递函数.分析了砂土侧摩阻力的变化对桩基荷载-沉降曲线的影响,并与专业桩基计算软件结果进行对比.结果求得了桩侧土处于弹性、弹塑性和弹-塑-滑移状态下桩身内力与节点位移的解析表达式,并递推得到了桩顶荷载-沉降关系和桩顶刚度的解析解.结论多段荷载传递法求得的荷载-沉降曲线与专业桩基计算软件结果基本吻合,说明了该方法的有效性和解析解的正确性.     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型，基于传递矩阵法，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顶荷载-沉降关系的解析算式．研究结果表明：对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩，当桩土相对位移达3～7mm时，桩侧摩阻力达到极限状态，此时，桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40％～50％；随着荷载的进一步增大，桩侧摩阻力减小，当桩土相对位移约为20mm时，桩侧摩阻力几乎全部丧失．同时，利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数，运用试算法对某工程试桩进行了计算对比，其计算值与实测值吻合．     

楔形桩极限承载力提高机理研究

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提出了楔形桩极限承载力增大系数.通过与已有模型试验分析对比验证了本文解答的合理性.在此基础上,分析了承载力增大系数随桩-土界面摩擦系数、楔形角、静止土压力系数等的变化规律.结果表明:本文理论方法能够较为合理地预测楔形桩的极限承载力;楔形桩承载力增大系数随着土体内摩擦角增大而增大,但随着静止土压力系数和桩-土界面摩擦系数增大而减小,同时存在特定的楔形角使得承载力增大系数最大.     

摩擦型桩表面劣化时的沉降特性室内模拟试验

为研究工作荷载作用下,摩擦型桩(端承摩擦桩和摩擦桩)在腐蚀地基中发生表面劣化时的沉降特性,通过制作以硫酸铜溶液为腐蚀性介质的饱和砂土地基模型,开展了加速劣化试验,得到工作荷载作用下摩擦型桩表面发生劣化时的沉降规律.结果表明:腐蚀地基中,桩表面劣化程度随时间不断增大,沉降量随劣化程度的增大而增大;端承摩擦桩和摩擦桩的荷载-沉降曲线发展规律不同;在工作荷载作用下,经过17 360 min,端承摩擦桩的沉降量达到桩径的28.5%,其中表面劣化引起的沉降量为10.6%,大于摩擦桩的7%;试验结束时,端承摩擦桩和摩擦桩的沉降量均达到了各自极限承载力对应的沉降量.表面劣化导致摩擦型桩的沉降量显著增加,表面劣化引起的附加沉降可能影响桩的正常使用.     

黏弹性地基中楔形桩水平振动特性研究

为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小;整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大;随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小;虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。     

能量桩群桩基础沉降特性分析

基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩-土界面上的加卸载行为,确定桩-土相互作用模型参数,从而建立能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩.通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性.结合算例,利用该方法对在纯力学荷载、纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行...     

层状地基中群桩基础弹性理论解法及参数分析

根据Muki & Sternberg的计算方法,建立了层状地基中不同桩长、桩径、桩体材料情况下桩-桩间的相互作用系数,利用叠加原理对层状地基中群桩基础进行计算分析,通过与已有文献计算结果的比较,验证了计算方法的正确性,并对层状地基中群桩基础的沉降以及各桩的荷载分担情况进行了参数分析.计算方法得到的相互作用系数可以考虑桩的“加筋效应”.能够用来分析大规模群桩基础,具有一定的工程应用前景.     

竖向荷载作用下群桩沉降的一种计算方法

针对桩基设计理论中群桩基础沉降计算这一难题,提出了一种群桩沉降的计算方法.该方法以荷载传递法计算自身桩顶荷载作用下的沉降,根据剪切位移理论考虑群桩之间的相互影响,对群桩位移影响系数进行了修正,进而求得了邻桩桩顶荷载作用下对其产生的沉降,在考虑各桩的存在引起位移折减后将其迭加,得出了一种群桩沉降的计算方法.通过与已有模型桩基试验结果进行对比,结果表明:理论计算值与实测值吻合较好.     

嵌岩桩竖向荷载-沉降特性的有限元分析

嵌岩桩因单桩承载力高在工程上得到广泛应用.迄今为止,嵌岩桩的荷载传递机理尚不完全清楚,单桩沉降的影响因素又十分复杂.以ABAQUS为平台,对嵌岩桩的荷载沉降特性进行了全面的有限元分析,探讨了嵌岩桩受竖向荷载作用下影响单桩承载力及沉降的各种因素.分析结果表明,嵌岩深度、桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量、沉渣厚度是影响单桩承载力及沉降的主要因素.     

采用三维罚单元对桩基沉降的研究

为了研究桩在荷载作用下的几何特性、物理特性和层状土及其物理特性对桩基沉降的影响,选用模拟承台与桩土连接条件的罚单元,考虑承台与桩土的特性,运用虚位移原理推导了承台与桩-土的罚单元刚度矩阵,利用编制的三维有限元程序,分析得出在竖向荷载作用下,承台与桩体、土体之间存在着变形协调条件,用三维罚单元可以模拟承台与桩土之间连接问题的情况;增加桩体弹模,可有效减少桩基的沉降;与桩长相比,桩径的变化对桩基的沉降影响更大,对于控制沉降更为有效;在考虑土的层状特性的基础上,土的压缩模量变化对桩基沉降有一定的影响,可降低桩与土体滑移破坏的突然性;与土的内聚力相比,内摩擦角对沉降有更大的影响.     

Buckling analysis of super-long rock-socketed filling piles in soft soil area by element free Galerkin method

In order to discuss the buckling stability of super-long rock-socketed filling piles widely used in bridge engineering in soft soil area such as Dongting Lake, the second stability type was adopted instead of traditional first type, and a newly invented numerical analysis method, i.e. the element-free Galerkin method (EFGM), was introduced to consider the non-concordant deformation and nonlinearity of the pile-soil interface. Then, based on the nonlinear elastic-ideal plastic pile-soil interface model, a nonlinear iterative algorithm was given to analyze the pile-soil interaction, and a program for buckling analysis of piles by the EFGM (PBAP-EFGM) and arc length method was worked out as well. The application results in an engineering example show that, the shape of pile top load-settlement curve obtained by the program agrees well with the measured one, of which the difference may be caused mainly by those uncertain factors such as possible initial defects of pile shaft and the eccentric loading during the test process. However, the calculated critical load is very close with the measured ultimate load of the test pile, and the corresponding relative error is only 5.6%, far better than the calculated values by linear and nonlinear incremental buckling analysis (with a greater relative error of 37.0% and 15.4% respectively), which also verifies the rationality and feasibility of the present method.     

基于桩侧虚土桩模型的桩-桩芯土竖向动力响应

考虑桩芯水泥土与桩身的较强黏结性,提出桩侧虚土桩模型来模拟桩与桩芯土塞的相互作用,建立含水泥土土塞的竹节桩纵向动力模型. 通过阻抗函数递推方法得到简谐激振下桩顶动力响应频域解析解和时域半解析解,与三维有限元数值模型进行拟合对比,验证理论模型的合理性;通过参数分析研究水泥土相关参数对桩顶动力特性的影响;通过室内水泥土试验以及现场桩基试验,研究竹节桩桩芯水泥土对桩身低应变测试曲线的影响;根据实测曲线对模型中的关键参数进行拟合反演. 结果表明：竹节桩桩芯土塞高度增加会引起桩底反射信号减弱以及桩身综合波速减小,土塞模量增加会引起桩底反射信号减弱和轻微提前;拟合得到的虚土桩尺寸系数较为稳定;桩芯水泥土的阻尼系数与经验公式计算结果差异较大;在参数拟合过程中,理论模型计算得到的结果与实测曲线较符合,本研究理论模型可以较好地模拟桩与水泥土的动力相互作用.