采用不同失效准则的桩基可靠度分析

桩基的极限承载力通常是根据失效准则来确定的。由于各国采用的失效准则不同,得到的极限承载力也不同,从而获得的可靠指标也不同。因此,有必要分析和比较不同失效准则对桩基可靠性的影响,以及根据桩基技术规范采用的S-lgt失效准则确定可靠指标的状况。为此,以S-lgt失效准则为基准,引进了失效准则的偏差系数的概念,根据一组实测钻孔桩数据对另外6种失效准则的偏差系数进行了评估,进而进行了可靠度分析。结果表明,不同失效准则具有不同的偏差系数,桩基可靠度明显地受失效准则的影响。根据S-lgt失效准则确定的可靠度在7种失效准则中是偏大的,不同失效准则确定的相同名义可靠指标的桩基的实际可靠性是不一样的。     

基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析

提出了基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析方法。首先将基桩标准化荷载-位移双曲线模型不确定性转化为双曲线参数不确定性,然后在Copula理论框架下建立了双曲线参数的联合分布函数。最后以钻孔现浇灌注桩试验数据为例证明了所提方法的有效性,并进行了基桩正常使用极限状态可靠度分析。结果表明：Copula函数是构造基桩标准化荷载-位移双曲线参数联合分布函数一种有效的方法,它能够更加准确地实现基桩荷载-位移双曲线的随机模拟,从而得到更为合理的可靠度结果。钻孔现浇灌注桩双曲线模型中两个参数间具有较强的负相关关系,忽略了这种负相关性将会高估基桩的失效概率。此外,常用的Gaussian Copula函数并不是拟合双曲线模型中两个参数间相关结构最优的Copula函数,采用Gaussian Copula函数将会明显低估基桩的失效概率。     

土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性及系统可靠度的影响

常用的计算失效模式间近似相关系数存在一定的误差,采用Pearson相关系数准确地表征边坡失效模式间相关性。基于近似相关系数和Pearson相关系数,研究了土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性、代表性失效模式数目、边坡系统失效概率上、下限3方面的影响。简要介绍了选取边坡代表性滑动面的风险聚类法以及系统失效概率上、下限的Ditlevsen双模界限公式。以单层和两层边坡为例研究了近似相关系数的适用性。结果表明:常用的近似相关系数不能考虑土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响,而Pearson相关系数能够有效地反映土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响。当土体参数空间变异性较弱时,近似相关系数与Pearson相关系数间差别明显,基于近似相关系数会选取过多的代表性滑动面,不能有效地反映边坡代表性破坏模式。此外,基于近似相关系数计算的边坡系统失效概率上限会超过1,系统失效概率上、下限范围很宽,使得系统失效概率上、下限失去了意义。相比之下,基于Pearson相关系数计算的边坡系统失效概率上、下限范围较窄,能够有效地反映系统失效概率变化情况。     

锚杆挡土墙可靠度分析与计算方法

提出了锚杆挡墙中肋柱锚杆体系的串-并联模型。将肋柱视为连续梁,锚杆视为弹性支座,引入锚杆与锚固段周围岩土体的复合刚度系数,用位移法导出了各根锚杆所受荷载的统一计算公式。考虑各功能函数之间的相关性,运用系统可靠性理论,提出了单根锚杆3种破坏模式的串联系统与多根锚杆并联系统的体系可靠度计算方法,并编制了计算程序。对一工程实例进行计算,并对计算结果进行了分析,发现单根锚杆的3种失效模式并非相互独立,每种失效模式对锚杆可靠度的影响也不一样,而3根锚杆并联系统的失效概率近似等于在其他锚杆均未破坏的条件下每根锚杆单独失效概率之和。     

基桩屈曲的几何非线性有限元分析

将桩身视为空间受力的梁单元,利用更新的拉格朗日坐标体系考虑梁单元的几何非线性;并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组,进行基桩屈曲的几何非线性有限元分析。利用Matlab语言编制了相应的计算程序,将某现场木桩压屈试验实测屈曲临界荷载与理论分析比较,吻合良好。大量计算分析表明,桩周土地基系数、基桩埋入比、桩身材料和基桩长细比是影响基桩屈曲荷载大小的重要因素,在设计和施工中都应重视和考虑。     

基于等级相关的泥石流危险因子筛选与危险度评价

针对泥石流危险因子之间的单调性差异和主次危险因子之间的非线性关系,提出了结合散点图和Spearman等级相关评价泥石流主次危险因子相关性的方法,以散点图作为危险因子初步筛选的依据,以Spearman等级相关系数作为危险因子最终筛选和权重分配的依据。以云南省37条泥石流沟的基础数据为例,建立了泥石流危险度综合评价模型,以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果,计算结果表明,新方法比经典方法更能体现物源条件与动力条件对泥石流危险性的贡献,从而证明了新方法的合理性。     

考虑斜坡效应的基桩屈曲临界荷载分析

以某实际工程桩为原型,根据相似理论设计并完成了斜坡基桩竖向承载室内模型试验,分析了不同坡度及桩长条件下斜坡基桩屈曲临界荷载,获得了基桩屈曲临界荷载理论计算公式及拟合公式。研究表明:竖向荷载作用下,基桩荷载-位移曲线均无明显拐点,且桩顶沉降、水平位移均随坡度或桩长的增加而增大,斜坡基桩的屈曲失稳破坏模型非常显著。斜坡基桩的屈曲临界荷载值由桩顶沉降和水平变形共同控制,斜坡坡度越大或基桩自由段越长,其屈曲临界荷载及竖向承载折减系数越小,斜坡效应越明显。对比分析表明,由理论公式和拟合公式计算得到的结果与模型试验结果均吻合较好,最大误差尚不足10%,验证了模型试验、计算理论及拟合公式的合理性,其成果可以为实际工程设计提供参考。     

西安白鹿塬北缘黄土边坡稳定的可靠度分析

在西安白鹿塬北缘实测了14个黄土自然边坡断面,建立了地质模型,通过采样测试并收集已有的测试资料,获得了各时代黄土地层的物理力学参数,将Morgenstern—Price法稳定性计算公式作为极限状态方程,分别采用Monte—Carlo法和Duncan法进行了边坡稳定的可靠度分析。结果表明：采用Monte—Carlo法和Duncan法得到的14个边坡稳定系数分别为1．11～1．41和1．09～1．33,显示这些边坡处于基本稳定一稳定状态;采用上述两种方法得到的边坡可靠指标分别为0．56～1．79和0．39～1．60,得到的失效概率分别为3．4％～29．0％和5．5％～34．8％,并且共有75％的边坡失效概率大于10％,失效可能性较大。统计结果表明：白鹿塬区边坡的坡高和坡度存在负相关性。低而陡的边坡潜在最危险滑面剪出口较高,失效概率较小;坡高达到50m及以上时,边坡高而缓,剪出口较低,失效概率较大,其中河流下切深,有N2泥岩出露的极高边坡,稳定性最差。Duncan法求解的稳定系数略小于Monte-Carlo法求得的结果,而前者求解的失效概率略大于后者,两种方法计算结果较为接近。由于Duncan法理论简单,计算量小,更宜于在实际工程中应用。     

用改进的JC方法分析三维Hoek-Brown准则的可靠度

选用工程中广泛应用的Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ强度准则作为极限状态函数,将方程中的六个变量：即主应力分量σ１、σ２、σ３;岩块单轴抗中度σＣ和岩石参数ｍ,ｓ作为其随机变量,采用改进的ＪＣ方法三岩体经度准则的可靠度指标β。由于三维Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｎ准则方程所表现出来的高次非线性和复杂性,文中利用复合函数求导法则直接针对随机变量求解可靠度指标和相应的验算应值,并进行了参数相关及不同概型情况下三维Ｈｏｅｋ－Ｂ     

横向惯性效应对基桩动测的影响分析

在桩的振动理论中,对大直径桩,不能把桩简单看成一维杆件,必须考虑其横向尺寸产生的横向惯性效应。通过横向惯性效应的运动方程进行拉氏变换,推导出桩顶在正弦激振力作用下的位移和速度的响应传递函数以及速度导纳表达式,并分析了横线惯性效应对基桩动测时域曲线的影响以及其影响因素。在不考虑材料阻尼、桩周土条件下,发现横向惯性效应会降低应力波速度,并产生衰减作用,同时脉冲宽度和桩径大小直接影响着横向惯性效应的强弱。     

水平荷载作用下单桩非线性m法试验研究

通过对大量模型试验结果的分析，提出了简便合理的水平荷载作用下单桩的计算方法。该方法将常用m法中单一m值与位移建立指数关系，并由bm有k两参数来描述。将这一关系引和常用单桩m法计算中，则计算结果可考虑单桩非线性响应影响。     

基于高性能有限单元的单桩稳定性分析法

现行的桩基设计方法主要基于线弹性理论及采用半经验假定,难以准确地检验长桩在土体非线性条件下的稳定性。基于非线性有限单元分析理论,提出了高性能桩单元分析法用于非线性分析,可直接检验单桩稳定性且无需假定桩的计算长度系数。在桩单元推导过程中,通过整合在单元内部的连续弹簧以考虑土-结构相互作用(SSI),能够大幅提升计算效率。使用牛顿-拉夫逊迭代法进行迭代运算,利用推导的相应单元切线刚度矩阵预测位移,并通过割线关系减少每一步迭代中产生的误差,在桩的大变形条件下采用更新拉格朗日法确定平衡条件。算例验证表明,桩单元模型在考虑土体非线性条件下,能高效、可靠地对单桩进行分析和设计。     

按单桩极限承载力设计复合桩基方法的可靠度分析

从按单桩极限承载力设计复合桩基的总安全度方法出发，运用可靠度理论，结合工程实例，建立了用该法确定的承载力极限状态方程，进行了可靠度分析与验证。对抗力及各基本变量的敏感性、设计参数不同组合时的安全系数与可靠度指标的关系进行了全面的分析，研究了天然地基承载力满足率ψ的合理取值范围，证实了天然地基满足率ψ≥0.5的必要性。     

静压单桩挤土位移的有限元分析

在大型通用软件ANSYS平台上,对静力压桩的连续贯入全过程进行有限元模拟,并对静压单桩的挤土位移进行详细地分析,给出了桩土模量比、桩土间摩擦系数、土体泊松比对挤土位移场的影响规律。利用位移贯入法使桩体贯入,考虑了弹塑性本构关系、自重应力场、大变形和桩-土滑动摩擦等复杂问题,更符合静力压桩的实际,具有仿真效果。     

单桩侧向承载力的试验研究

通过对单桩进行一系列在侧向力作用下的试验,研究桩-土体系内的应力、位移分布情况和桩水平承载力的计算方法,并对提高单桩在侧向力作用下的承载力提出了一些建议。     

维持荷载作用下单桩沉降的时间效应

研究单桩在不同维持加载时间的桩顶荷载-沉降关系曲线,揭示了不同载荷比条件下桩侧和桩端下土体中的初始超静孔压分布,分别讨论了土的固结与蠕变特性对单桩沉降的影响。分析表明,土体的固结对单桩的维持载荷试验的影响很小,桩身上的荷载主要以剪应力的形式传递到周围土体中。土体的蠕变对单桩沉降的影响与土的超固结比或沉积时间有关,桩顶沉降中的蠕变部分随超固结比的增大而减小。     

单桩与带承台单桩荷载传递特性的比较试验

对单桩和带承台单桩进行静载试验比较,桩身与承台下传感器得到了如下荷载传递特性：桩顶荷载分担比随总荷载增加而减小,承台使上部桩身轴力分布平缓,桩侧摩阻力受到削弱,摩阻力传递函数出现软化现象,但同时下部摩阻力发挥得到增强,而桩顶刚度变化不大。这些成果对于桩与承台共同作用特性研究具有重要参考价值。     

基于荷载传递法的单桩非线性受力性状分析软件开发及其应用

基于荷载传递法的单桩非线性受力性状分析软件,可灵活选用不同的荷载传递函数如双曲线模型和软化模型等分析单位侧阻与桩土相对位移间的关系及桩端位移和桩端阻力间的关系,并将桩分成若干桩段以考虑地基土的成层性,且在分析单桩的非线性受力性状的过程中可考虑地下水的影响。该软件得出的单桩受力性状与实际情况吻合较好,提出的基于荷载传递法的单桩非线性受力性状的分析软件是合理可行的,在单桩非线性受力性状的分析上具有一定的实用价值。