非均质土层中单桩水平动力阻抗计算及影响因素分析

运用土动力学和结构动力学原理．基于改进的Winkler地基梁模型,考虑了地基土的成层非均质性和桩土界面的相对分离效应以及桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算力学模型．通过数值计算将得到的单桩水平动力阻抗随激振频率的变化关系与现有的计算和试验结果进行了对比．验证了计算方法的合理性,进而通过变动参数计算得到了桩周弱化土域、桩土界面接触状态、桩身长细比和桩土刚度比等对单桩水平动力阻抗函数的影响规律。     

Pasternak地基中H(t)-V受荷桩水平响应有限杆单元法分析

为探讨桩顶水平动荷载H（t）与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应,基于 Pasternak地基和Euler梁理论,建立了桩-土相互作用水平振动分析模型,采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程,结合桩土连续边界条件得到桩身内力与位移解答.通过与已有解析解、有限元解和模型试验的结果比较,验证了计算方法的合理性.最后,对影响桩身内力与位移的主要因素进行分析.结果表明：1）传统Winkler地基相较于Pasternak地基模型,忽略了地基土体的剪切效应,将夸大桩体结构的实际受力,使得计算得到的桩身水平位移和弯矩均大于Pasternak地基所得结果,且随着桩土弹模比Ep/Es的降低,两种地基模型计算的桩身最大水平位移和弯矩的差异性呈现出增强趋势;2） 随着桩顶竖向荷载的增加,桩身水平位移和弯矩受P-Δ效应的影响显著.当桩顶竖向荷载特征参数λ由0增至2时,桩身最大水平位移和弯矩分别提高40.85%和78.57%;3） 相较无限长桩（L>20dp）,有限长桩的水平位移和弯矩的动力响应受桩身长径比L/dp影响更大;桩身最大水平位移和弯矩随着水平简谐荷载幅值H0的增加而增大,随着无量纲频率a0的增大而减小.     

桩基础的动力群桩效应

分析桩—土—桩相互作用的机理 ,依据弹性Winkler地基梁理论 ,采用相互作用系数的概念考虑群桩效应 ,提出层状场地中 ,考虑动力群桩效应的结构等效动力刚度矩阵的计算方法 .以两个代表性的实例 ,分析动力群桩效应的特点 ,并比较两个实例的差异 .     

双向复合地基的有限差分法分析

在对双向复合地基的各组成部分及工作原理进行分析的基础上,基于薄板变形的有限差分法理论和Winkler 弹性地基模型,对水平-竖直向增强体系进行合理假定,并考虑复合地基中碎石桩的双向排水作用,提出了桩土应力比随时间变化关系式以及路基工后沉降计算方法.该方法综合反映了桩土应力比随时间变化的特性以及荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、散体材料桩体的双向固结作用等因素对桩网复合地基的工后沉降的影响.用文中计算方法对一工程实例进行计算,验证了计算方法的可行性.     

地层塌陷区段埋地管道变形与应力分析

已有文献都是基于Winkler地基梁模型来研究塌陷以及悬空等对管道安全的影响,还没有采用其他力学分析模型的报道.分别采用Winkler和理想弹塑性地基梁模型,研究地层塌陷对管道安全的影响.建立了管土相互作用的几何大变形力学分析模型,采用非线性理论对力学模型求解.分析结果表明:在管道的屈服应力较小的情况下,为简化工程计算可采用Winkler模型计算临界塌陷区长度,较弹塑性模型简单,便于工程应用;当地层塌陷区长度较小时,为简化计算可采用Winkler模型分析管道的变形与应力;弹塑性模型可忽略土弹簧刚度对管道分析结果的影响,而Winkler模型则要考虑土弹簧刚度对其的影响.给出了使管道失效的临界地层塌陷区长度,所得结果可供工程设计参考.     

地层塌陷区段埋地管道变形与应力分析

已有文献都是基于Winkler地基梁模型来研究塌陷以及悬空等对管道安全的影响,还没有采用其他力学分析模型的报道．分别采用Winkler和理想弹塑性地基梁模型,研究地层塌陷对管道安全的影响．建立了管土相互作用的几何大变形力学分析模型,采用非线性理论对力学模型求解．分析结果表明：在管道的屈服应力较小的情况下,为简化工程计算可采用Winkler模型计算临界塌陷区长度,较弹塑性模型简单,便于工程应用;当地层塌陷区长度较小时,为简化计算可采用Winkler模型分析管道的变形与应力;弹塑性模型可忽略土弹簧刚度对管道分析结果的影响,而Winkler模型则要考虑土弹簧刚度对其的影响．给出了使管道失效的临界地层塌陷区长度,所得结果可供工程设计参考．     

层状土中单个管桩的竖向振动特性

将桩周土和桩芯土模拟为连续分布的弹簧和阻尼器,通过求解土层的竖向振动得到了Winkler地基模型的刚度系数和阻尼系数.在考虑土体分层特性的基础上运用传递矩阵法建立了管桩桩顶与桩底位移和轴力的关系,通过考虑桩端边界条件得到了层状土中单个管桩桩顶的竖向复刚度.借助数值算例研究了管桩壁厚、桩土模量比、桩芯土与桩芯土剪切模量比、土层厚度和剪切模量等参数对层状土中管桩竖向振动的影响.     

考虑共同作用的带桩承台梁结构分析

以分层地基模型并采用有限元－有限层的计算方法为基础建立起桩－土－承台梁的共同作用方程,通过计算程序分析了承台梁在其下不均匀土质、桩身差异、基桩刚度等因素影响下的受力状况,得到了一些有益的结论。     

层状地基中刚性承台群桩竖向力学分析

基于Winkler地基模型，建立分层土中单桩的荷载传递矩阵，并考虑被动桩与桩周土的相互作用，建立被动桩的位移控制方程，得到两根桩的相互影响系数a．提出了刚性承台下受荷群桩的位移内力计算的解析方法，并和有限元计算的结果进行了比较，得到了较好的一致性．     

层状土中单桩水平振动的动力阻抗

采用动力文克尔地基梁模型,首先求出层状土中有限长桩的通解,在此基础上导出了桩单元复刚度矩阵,提出了计算层状土中单桩动力阻抗的方法。本文成果可以用来研究层状土中群桩的动力阻抗、桩－土运动相互作用等问题。     

分层饱和土中横向受荷桩动力响应分析

考虑饱和土的成层性和孔隙流体与土骨架变形的相互作用,用积分变换方法构建盘面和柱面荷载作用下土体与结构动力相互作用影响函数,用边界元方法建立相应的考虑饱和土成层性的地基与桩基础动力相互作用分析方法.以层状饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析表明分析方法的可行性.算例分析孔隙流体对分层饱和土中横向受荷桩动力响应影响.     

被动桩计算模式及考虑土拱效应的计算方法

建立了地面堆载条件下对邻近桩基影响的实用计算模式，将被动桩分为受土体位移作用的被动部分和受土体抗力作用的主动部分分别考虑，以Itos土压力为依据，考虑土体的实际分层和被动区侧移土体成拱效应，计算被动部分桩侧土压力，主动侧作用于桩身上的土体抗力与桩的变形成正比．通过桩的平衡建立位移协调方程，采用有限差分法求解建立的微分方程，并编制了VBA电子表格有限差分程序．最后通过一个工程实例对所提出的被动桩实用计算方法进行了验证．     

成层地基中薄壁管桩水平承载性状数值分析

针对成层地基中薄壁管桩受水平荷载的问题,基于有限元理论,编制了薄壁管桩全桩位移和内力的计算程序,利用该程序结合工程算例对影响薄壁管桩水平承载性状的因素进行了分析.结果表明:桩径是影响薄壁管桩水平承载性状的主要因素,其次是桩长和地基土性质,而桩身刚度和桩身壁厚的影响相对较小.     

受土体侧移作用既有轴向受荷单桩的简化算法

基于弹性桩的挠曲微分方程,结合Winkler地基模型和Poulos两阶段法,提出了一种近似考虑土体侧移和既有轴向荷载耦合作用的单桩简化算法,采用有限差分方法进行求解,求解过程简便并可应用于分层地基中.通过与典型算例的对比,验证了该方法的合理性.参数分析表明,在土体侧移与轴向荷载耦合作用下,由于P-△效应,将在桩身内产生...     

层状地基中群桩竖向振动及动内力

采用Gazetas和Makris通过拟合有限元计算结果所得到的弹簧系数和阻尼系数，基于动力Winkler地基模型和传递矩阵法，提出了一种分析层状地基中单桩和群桩竖向振动特性的简化方法．在考虑了“被动桩”和周围土体之间的相互作用的情况下求解层状土层中的桩一桩动力相互作用因子．在这基础上，计算群桩竖向动力阻抗以及群桩中单桩桩身动内力，通过相关算例分析验证了方法的适用性．     

堆载下土体侧移及对邻桩作用的有限元分析

在分析堆载作用下土体侧向位移的基础上 ,采用有限元法对无桩条件下的自由场土体侧向位移以及设置桩基后的桩土相互作用进行了数值分析 ,讨论了土体弹性模量和泊松比对土体和桩基侧向变形的影响 .结果表明 ,邻近堆载的自由场土体侧向变形可近似为上部软土的抛物线形和下部硬土的倒三角分布模式 ,采用不同的土体本构模型 (弹性或弹塑性 ) ,桩基的变形规律随弹性模量、泊松比变化而不同     

数值模拟在高速公路软弱地基处理中的应用

 尹中高速公路的地基土稳定性不能满足公路工程的要求,为了掌握该公路在施工过程中变形特征,采用有限元软件NCAP-2D对尹中高速公路施工过程进行了模拟,分析了不同桩间距、断桩两种情况下的破坏、位移特征。结果表明,旋喷桩桩顶处于塑性状态,旋喷桩桩顶侧向位移大于桩底,增加了基础的稳定性;当桩间距变化时,桩顶土和桩间土的塑形区范围、位移量呈正相关变化,桩顶附近发生塑性破坏的敏感区域;有断桩时,塑形区在断桩处分布范围明显较大,影响地基加固效果。所得结果对于此类公路的建设施工具有一定的借鉴意义。     

孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响

用流体饱和多孔介质材料描述土体,用间接边界元法分析饱和土中桩基动力阻抗,探讨饱和土中孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗的影响。结果表明,孔隙流体对饱和土中桩基础动力阻抗有一定的影响,在地基土与基础结构动力相互作用研究应考虑地基土中孔隙流体的影响。     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。