输电塔基础斜桩非线性p-y曲线

为了解黏性土中斜桩对侧向荷载作用的响应规律,利用非线性p-y(土抗力-挠度)曲线法研究了斜桩特性.基于试验得到的斜桩土抗力分布曲线,将斜桩理想化为梁单元,土体离散为弹塑性弹簧单元,通过自编计算机程序对斜桩非线性p-y曲线进行了计算和分析.结果表明:计算得到的p-y曲线与试验结果吻合较好,轴向荷载引起的负斜桩沉降小于正斜桩;在相同侧向荷载作用下,负斜桩桩身挠度和内力均小于正斜桩;负斜桩具有侧向承载力大而变形小的工程特性,工程设计应尽量采用负斜桩布置形式.     

饱和砂土中桩基的振动台试验

确定地震荷栽作用下液化土层中桩的p-y特征参数,是客观评价此时桩水平承载特性的关键．通过饱和砂土中桩基的大型振动台试验,获得了不同相对密度砂层液化时的桩身弯矩和桩顶重物的加速度．根据试验结果,提出利用对静力p-y(p为相互作用力,y为相对位移)曲线进行折减,得到液化砂土中桩的水平承载特性的方法,进而应用非线性文克尔地基梁模型,计算了砂土液化时的桩身弯矩．若砂土的相对密度为20%～40%时,把静力p-y曲线折减为原来的0．1,作为液化砂土的p-y曲线．数值计算的桩身弯矩与试验结果比较一致．     

水平荷载下单桩p-y曲线简化计算方法对比研究

对现有的p-y曲线简化计算方法进行了归纳与总结.通过在水平静力荷载作用下淤泥质黏土中钢管桩的模型试验研究,并结合实际工程案例分析,比较采用各类计算方法对实验数据处理后的土抗力分布,以及拟合p-y曲线.结果表明,采用分段3次拟合法得到的土抗力分布曲线更为合理.各类计算方法拟合的p-y曲线均低于API建议曲线.随着土层深度的增加,采用分段3次拟合法得到的p-y曲线更加贴近于实际理论曲线分布.     

膨胀土浸水过程中水平受荷单桩p-y曲线研究

为了建立膨胀土地基浸水过程中不同含水率的水平受荷单桩p-y曲线,首先开展膨胀土浸水前和浸水饱和2种工况下的水平受荷单桩模型试验,分析桩身弯矩变化规律;然后基于温度场等效湿度场理论,采用ABAQUS有限元软件对模型试验进行模拟,通过无荷载膨胀率试验和模型试验验证有限元计算模型的准确性.在此基础上,建立浸水过程中其他5种不同含水率工况的计算模型,对有限元计算结果进行了处理分析.研究得到以下结论：(1)同级荷载作用下,膨胀土浸水饱和后的桩身弯矩值比浸水前的值偏大,当荷载等级增大时,膨胀土浸水前后桩身弯矩的差值也会随之增大,此时桩身弯矩零点位置也明显下移;(2)得到了水平受荷单桩在7种不同含水率工况下的有限元计算p-y曲线族;(3)确定了膨胀土地基浸水过程中水平受荷单桩的理论p-y曲线函数表达式,并通过模型试验和有限元模拟验证了其合理性.     

单桩轴向刚度的非线性分析

通过采用非线性荷载传递函数模拟桩土之间的非线性共同作用,提出了单桩轴向刚度的非线性分析方法;讨论了桩长、桩直径、桩身材料弹性模量以及不同传递函数类型等因素对桩刚度的影响;并把计算值与实测值进行了比较,结果比较一致。     

深厚软黏土地基中大直径单桩基础现场水平受荷试验及 p-y 曲线适用性研究

基于某海上风电场开展的单桩水平受荷特性现场试验,研究了深厚软黏土中2.4. m 大直径钢管桩荷载-位移响应、桩身挠度及桩身弯矩规律;探讨了m法、 API 规范法和双曲线型p-y曲线在软黏土地基中的适用性,并建立数值模型对不同直径单桩基础的水平承载力贡献因素进行分析。结果表明: API 规范法与双曲线型p-y曲线在浅层土中p-y曲线初始刚度与桩周土抗力偏大,双曲线型p-y曲线在一定深度下能够较好地预测土反力随位移的变化关系,m法与双曲线型p-y曲线计算得出的水平位移较实测值偏小,结果偏向不安全, API 规范法计算结果相比实测值较大,计算结果较为保守;随着桩径增大,单桩基础的侧摩阻力和基底抗力对水平承载力贡献也会随之增大,双曲线型p-y曲线会严重低估单桩的水平承载力。     

负斜桩顶部水平受拉响应及p-y曲线特征试验研究

为研究倾斜桩的水平受拉响应特征,在模型砂土中设置0°、10°、20°倾斜桩及桩底嵌岩20°倾斜桩,桩顶施加水平拉力,拉力方向与倾斜方向相反,测试4根模型桩的水平位移、应变片与土压力盒应变,获得桩身水平位移、弯矩、土抗力和p-y曲线特征随倾斜角和桩底约束条件的变化规律. 结果表明：1）桩顶水平受拉时,随着倾斜角的增加,负斜桩顶部水平位移逐渐增大,弯矩峰值随之增大,而土抗力峰值逐渐减小,土抗力峰值点位置逐渐降低,单桩的水平承载力随之降低,抗弯能力减小;2）随着桩底约束程度的提高,负斜桩顶部水平位移减小,桩身弯矩峰值、土抗力峰值减小,单桩水平承载力增大,抗弯能力增强;3）水平荷载作用下,本模型的负斜桩破坏模式为“转动+弯曲”,转动点位置随倾斜角的减小或桩底约束程度的提高而下降;4）0°～20°负斜主动桩p-y曲线可采用p/pub= α（y/y50） β进行拟合,倾斜角与桩底约束程度对α影响不大,倾斜角对β值变化幅度影响较小,β值变化幅度随桩底约束程度提高而降低.     

弱化饱和土层中桩的双曲型p-y曲线

通过桩与弱化土层相互作用的模型试验,研究了描述具有残余孔压弱化饱和土层双曲型p-y曲线参数的变化规律.结果表明,随土层中残余孔压比的增加,弱化饱和土层的水平极限抗力与土反力模量系数逐渐降低.为进一步分析弱化土层强度与p-y曲线参数的关系,引入了弱化饱和土层的等效强度参数.根据模型试验结果,结合有效应力原理,建立了依据土层等效强度确定土层水平极限抗力及土模量系数的方法.在此基础上,利用双曲函数构造弱化土层的p-y曲线,并与模型试验结果进行比较.结果表明,构造的双曲型弱化p-y曲线与模型试验测得的p、y关系基本一致.说明采用双曲函数构造弱化土层p-y曲线的方法是合理的.     

由P-S曲线确定摩擦桩单桩的有效桩长

在分析摩擦桩的刚度与桩长之间关系的基础上,根据正常工作荷载下,桩与土处于弹性状态的假定,提出了一种计算有效桩长的方法,并结合现场实测的数据证明了此方法的可靠性,此方法对于研究摩擦桩的刚度问题有一定的实用价值。     

基于P-Y曲线的水平承载群桩有限元分析

通过将P-Y曲线与有限元法相结合，探讨了多层地基中水平承栽桩非线性受力特性分析的简捷、精确方法．该方法假定桩间土对桩单元的水平抗力按线性分布，引入线性插值函数模拟单元约束反力，导出了桩一土相互作用的P-Y曲线非线性有限元计算模型，利用直接迭代算法进行编程求解．工程实例分析表明：计算结果与m法相比具有良好的一致性，该方法简便，稳定性好，便于工程设计应用。     

基于波兰曲线法判定大直径桩极限承载力的计算方法

通过静荷载试验判定极限荷载仍然是一种最为可靠的方法,但对呈现渐进破坏、无明显极限荷载拐点的大直径桩基础而言,建立符合大直径桩破坏机理、突出极限荷载判定客观性的计算方法显得尤为重要.据此,提出基于渐进破坏机理的波兰曲线法的数学计算公式和计算方法,应用ANSYS软件的二次开发功能,编写了波兰曲线法计算极限荷载的APDL参数化计算程序,计算了20根大直径桩基础的极限荷载.结果表明,本文方法可以反映大直径桩基础的极限荷载破坏特征,为设计提供的安全系数更为合理,对工程应用具有一定意义.     

大直径钻孔灌注桩群桩效应非线性分析

应用有限单元法应用程序对不同群桩效应系数下大直径钻孔灌注桩的群桩效应进行了较为深入系统的数值分析,提出了以群桩周边包络线范围内的桩身体积与土体体积(含桩体积)之比作为新的折减系数,并采用该系数对单桩p-y曲线进行折减后得到的群桩p-y曲线作为桩土横向作用模型,对大直径钻孔灌注桩的群桩效应进行非线性分析,比传统方法具有一定的优越性.实例证明了笔者给出的折减系数的可行性和简便性.     

冲刷现象对海上风力机单桩基础水平承载性的影响

结合涠洲海域某风电场项目的工程实例,建立了海上风力机单桩基础的桩土有限元模型,采用p-y曲线法探讨了冲刷坑对单桩水平承载性的影响,分析了不同冲刷深度对支撑结构动力学特性的影响规律.研究结果表明,无冲刷现象时桩身的最大弯矩会出现在海床以下5 m左右;当冲刷深度为1 m时,桩身最大弯矩出现的位置也下降1 m.当冲刷深度小于1.3倍桩径时,基桩整体的位移、弯矩、应力均缓慢上升.当冲刷深度到达2倍桩径时,基桩的固有频率会降低1.8%.     

基于有效应力法的不排水条件下大直径管桩水平循环动力响应数值分析

基于有效应力原理和黏土边界面塑性本构模型,开发适用于ABAQUS/Explicit的VUMAT子程序。在此基础上,研究不同循环幅值与桩径对软黏土大直径单桩水平响应的影响。研究结果表明：本文所开发程序可有效模拟循环荷载下土体的孔压和位移累积特性与刚度退化行为;循环次数与桩泥线处的桩累积变形大致呈线性关系,受加载幅值比影响;卸载刚度退化与桩累积变形成幂函数关系,且桩径增加,退化趋于严重;对于大直径海洋单桩,桩底易出现超孔压累积,其累积量受循环幅值控制;桩径对超孔压累积量不敏感,但桩径增加后其影响区域显著增加。     

基于扰动状态概念的砂土-混凝土桩接触面荷载传递模型研究

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土接触面的力学特性的影响规律,分析接触面模型初始剪切系数、模型扰动参数(A和Z)对桩-砂土接触面荷载传递模型的作用机制。研究结果表明：1)混凝土桩-砂土接触面易呈现应变软化,在低法向应力条件下,混凝土桩-密砂接触面的应变软化程度最大。2)模型扰动参数Z在数值上近似等于孔隙比。模型扰动参数A越大,砂土与混凝土桩接触面的软化显著程度越大。参数A随着密实度增大而增大。随着法向应力增大,密砂的扰动参数A呈近似线性衰减,松砂和中密砂的扰动参数A近似呈双折线衰减。3)初始剪切系数k_s随着法向应力增大而增大,密实度越大,增速越快。4)基于扰动状态概念的桩-砂土接触面荷载传递模型可靠、参数的物理意义明确且易确定,能很好地表征桩-砂土接触面的应变软化及硬化等力学特征。     

基于改进响应面的桥梁抗弯刚度修正

根据响应面法(RSM)的应用条件,从工程应用角度研究响应面法改进方法及桥梁抗弯刚度修正中确定设计空间大小的一般原则。利用单因素试验法,令抗弯刚度在初始设计值的基础上产生单位改变量,考察目标函数对应的改变量,建立两者之间的线性函数关系,以初始有限元模型的目标函数值和对应实测值的差值为目标,通过优化算法,使待修正参数的设计空间快速逼近最优区域。在优化的设计空间里建立响应面模型对桥梁结构抗弯刚度进行修正。数值算例和三跨连续梁实桥静载试验算例证明:该方法显著地提高了基于响应面的桥梁结构抗弯刚度修正的精度。     

应用于海洋工程中水平受荷桩特性分析的修正P-y曲线模型

水平受荷桩特性常采用API规范中的P-y曲线法进行分析,但是对于长期受循环荷载的海洋工程中的水平受荷桩来说静力计算结果往往偏小.为此,首先在API规范的基础上对其中的3个关键参数静止土压力系数K_0、投影角α和初始地基刚度K进行了重新定义和取值,并采用两个试验桩进行了验证,结果证明修正后的P-y曲线模型相对API规范模型和双曲线模型能更有效地预测单桩位移反应性状.同时,在静力分析基础上,针对Rosquo3t折减方法的不足,对其中影响系数a的取值进行了改进,将改进后的折减方法与修正后的P-y曲线模型相结合仍然对前述两个循环荷载作用下桩的水平受荷特性进行了分析,结果表明修正方法得到的计算结果和实测值吻合得很好.     

徐变效应下曲线组合梁界面滑移与轴向力解析法计算

目的 研究徐变效应对曲线组合梁长期力学性能的影响.方法 基于弹性理论和龄期调整有效模量法(AEMM),建立徐变效应下曲线组合梁界面滑移与轴向力控制微分方程.以简支曲线组合梁为研究对象,求得均布荷载作用下微分方程解析公式,着重考察不同时刻和不同平面弯曲转角作用下界面滑移与轴向力沿梁长分布情况,并分析不同荷载和滑移刚度影响...     

一种单桩荷载-位移曲线数值计算方法的探讨

提出了一种利用荷载传递的双曲线模型计算单桩荷载－位移曲线的方法．该方法将桩划分为若干计算桩段,充分利用工程地质资料可以较好地计算出单桩荷载－位移曲线,并求得单桩极限承载力．计算结果与实测值比较吻合．     

液化过程中饱和砂土的电阻率测试及其计算方法

为了将电阻率测试技术运用于砂土液化室内试验,自主研发了与动三轴配套的电阻率测试装置,分析了饱和砂土试样在循环荷载作用下电阻率的计算方法,提出了2种电阻率计算模型,即等直径模型和余弦模型.对比分析结果表明:余弦模型更符合实际试样的变形,其电阻率计算结果更为可靠;液化过程中饱和砂土试样的电阻率总体呈下降趋势,初始液化之后,...