纵向和横向荷载下微倾单桩变形和内力的弹塑性解

为提高工程中桩身侧向变形较大时纵向和横向承载单桩的设计及计算水平,考虑桩身初始微倾斜及土体的弹塑性,采用矩阵计算法得到地基水平抗力系数为常数时桩身侧向变形和内力的解及桩身最大位移、最大弯矩及其所在位置的计算方法。研究结果表明:解的计算值与模型试验值较吻合;当桩顶自由时,桩身最大位移、最大弯矩及土体屈服后桩身最大弯矩距地面的距离均随桩身初始倾角的增大而增大;桩身初始微倾斜对桩身侧向响应的影响随纵向荷载的增大而增大;桩身最大位移、最大弯矩及桩身最大弯矩距地面的距离均随纵向荷载的增大而增大,且其变化速率随纵向荷载和桩身初始倾角的增大而增大,因此,土体的弹塑性、纵向荷载及桩身初始微倾斜等对桩身侧向响应的影响不容忽视。     

强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性

为研究强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用Midas/GTS有限元软件,建立了桩-土相互作用模型,分析了地震动峰值为0.35g时4种类型地震波作用下桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩及剪力等动力响应,并根据计算结果对桩基在强震作用下的安全进行了评价.结果表明:在0～10 m的可液化粉细砂层,桩身加速度峰值迅速增加,并在桩顶处达到最大,桩顶加速度出现峰值的时刻与桩底相比均呈现滞后现象,最大滞后时间为2.14 s;不同类型地震波作用下,在可液化的粉细砂层,Kobe波产生的桩顶位移最大,El-Centro波次之,5010波产生的桩顶位移最小;桩身弯矩峰值均出现在液化层和非液化层分界处,桩身剪力峰值均出现在地下0～10 m的可液化土层之间,Kobe波作用时,桩身弯矩和剪力峰值均最大,El-Centro波次之,5010波最小;地震动强度为0.35g,5010、5002、El-Centro地震波作用时,桩身弯矩及剪力峰值均未超过桩身截面抗弯和抗剪承载力,Kobe地震波作用时,桩身弯矩峰值小于桩身截面抗弯承载力,而桩身剪力峰值超出桩身截面抗剪承载力的68.6％,桩基础桩身强度不满足抗震要求,建议增加桩基础纵向配筋.     

地震作用下变截面钢管混凝土单桩动力响应

为了探讨桥梁位于软弱土层时,地震作用下变截面钢管混凝土桩基的动力响应,以翔安大桥为工程背景,利用FLAC3D有限元软件建立地震作用下桩-岩土体-钢管耦合作用的数值模型,研究在不同强度的地震作用下变截面钢管混凝土单桩和变截面普通混凝土单桩桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩的动力响应差异.结果表明：变截面钢管混凝土单桩在地震作用下的桩身加速度、加速度放大系数、桩身位移最大值和桩身弯矩变化规律均同变截面普通混凝土单桩类似,但钢管使桩身加速度放大系数降低、桩基抵抗侧向变形能力和抗弯承载力提高.因此,钢管可以显著提升地震作用下桩基的抵抗变形能力和承载力.     

考虑竖向摩阻作用的陡坡段桥梁桩基侧向受力分析

为分析陡坡段桥梁桩基的力学特性,根据桩身特征段的不同受力特征,将桩身划分为自由段、被动段和主动段,考虑桩身竖向摩阻的影响,基于三参数地基模型,建立桩身响应微分控制方程,并采用Laplace变换结合传递矩阵法推导出桩身响应的半解析解.然后,通过现场试验和文献算例验证了该方法的合理性,并通过某工程实例分析了桩身被动段竖向摩阻和长度对桩身响应的影响.结果 表明:桩身被动段竖向摩阻对桩身响应具有折减效应,但该效应随着被动段竖向摩阻的增加逐渐减弱;被动段长度在被动段临界长度内增长将显著增加桩身响应,且被动段临界长度随着被动段土体刚度的增大而减小;增强桩身被动段3～5倍桩径深度范围内的土体刚度能明显减小桩身响应.     

竖向荷载作用下倾斜桩的承载力特性

针对桩身整体倾斜且无初始弯曲应力的倾斜桩,采用室内模型试验对竖向荷载作用下不同倾斜程度的桩进行了研究,发现模型桩在倾斜度不大于4%时,在相同的竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降比竖直桩小且倾斜桩的竖向承载力不比竖直桩低,但当倾斜度达到8%时,相同荷载下桩顶沉降大于竖直桩沉降且因桩身发生弯曲破坏导致加载终止.基于工程实例对桩身整体倾斜的单桩进行了数值分析,得出了与模型试验类似的结论.对特定土质条件和桩条件,存在着基于桩身倾斜度对桩顶沉降影响的沉降影响门槛值和基于桩身倾斜度对桩体破坏模式影响的破坏模式门槛值.当桩身倾斜度在沉降影响门槛值以内或以外时,在相同竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降分别小于竖直桩沉降或大于竖直桩沉降.当桩身倾斜度在破坏模式门槛值以内时,倾斜桩的竖向承载力主要由桩身侧阻和端阻决定,桩身弯矩不起控制作用;当倾斜度大于该门槛值时,在竖向荷载作用下倾斜桩的竖向承载力主要由桩体抗弯强度决定,随着竖向荷载的增大桩最终将发生弯曲破坏.土质条件、桩身刚度和强度、桩顶约束条件等均会影响门槛值大小.     

考虑桩自重及侧摩阻力影响的超长桩屈曲分析

同时考虑桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重的影响,通过选择合适的桩身挠曲变形函数及桩侧土弹性抗力模式,基于最小势能原理,应用瑞利-里兹法求解超长桩的临界荷载,给出了超长桩屈曲荷载和计算长度的解析表达,最后分析了桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重对超长桩屈曲荷载和计算长度的影响.研究结果表明:桩侧土抗力是影响超长桩屈曲荷载的主要因素,而桩侧摩阻力对超长桩屈曲荷载的影响甚微.当桩身埋置率较低时,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响不容忽视,但是随着埋置率的增加,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响逐渐降低.     

无缝桥引板微型桩-土共同作用试验研究

利用MTS加载系统开展砂土中微型桩水平受荷室内足尺模型试验,对微型桩的桩身位移、桩身弯矩和桩周水平土抗力的分布进行研究,同时探讨了微型桩-土p-y曲线的特性.研究表明,桩身位移主要发生在桩顶下10倍桩径的范围,桩身弯矩主要集中在桩顶下15倍桩径的范围;采用双曲线模型拟合比抛物线模型拟合和双曲正切曲线模型拟合的p-y曲线精度更高.     

整体桥扩孔微型桩－土相互作用拟静力试验

为研究不同扩孔参数对整体桥扩孔微型桩受力性能的影响,以扩孔微型桩为研究对象,通过单向循环位移荷载进行控制,进行5根不同扩孔参数下微型桩的拟静力试验研究;同时对微型桩的桩顶位移-荷载曲线、弯矩分布、桩身位移和土抗力等进行分析.结果表明:扩孔内填料刚度越小,微型桩变形能力越好,在3.0D～6.0D(D为桩径)埋深范围内,其土抗力也越小,且对于桩身位移影响也较小,但桩身弯矩增大;相比于浅扩孔,深扩孔的微型桩承载能力小,但变形能力好和桩身弯矩较大;扩孔孔径越大,桩身土抗力越小,桩身弯矩越大,且对桩身侧向位移影响较大;扩孔深度和扩孔孔径一般控制在3倍桩径时可有效提高微型桩的变形能力.     

湛江组结构性黏土中单桩水平承载性状试验研究

选取材质和桩径相同、桩长不同的3组模型桩,采用单向多循环加载法,在湛江组结构性黏土中进行单桩水平静载现场试验。通过对试验数据的处理,得到桩顶的水平荷载-时间-水平位移(H0-t-Y0)曲线、水平临界荷载Hcr、水平极限承载力Hu以及单桩的桩身弯矩、桩身剪力、桩侧土抗力沿桩入土深度的变化情况。分析结果表明,在水平荷载作用下,湛江组结构性黏土中具有相同材质、相同桩径的单桩,其水平临界荷载Hcr和极限承载力Hu与入土桩长呈正相关关系;桩身弯矩、剪力和桩侧土抗力的最大值均随着入土桩长的增加而增大;桩身弯矩和桩身剪力主要集中在桩身上部,最容易发生剪切破坏的部位在桩顶处;湛江组结构性黏土中单桩的桩侧土抗力沿入土深度呈不完整的S形分布,且其最大值出现在地平面附近。     

地铁隧道开挖对单桩竖向承载力影响分析

隧道开挖会引起周围土层产生位移,使桩基产生附加内力和位移,降低桩身承载力,因此,分析隧道开挖对邻近桩基影响具有非常重要的意义。分三步进行分析,首先采用剪切位移法代入桩基平衡微分方程计算出原始状态下桩身的位移、轴力和桩周摩阻力;然后利用两阶段分析法求解给出隧道开挖对邻近单桩承载力的影响,第一阶段采用Loganathan等提出的解析解计算隧道开挖后引起的桩周土体自由位移;第二阶段基于剪切位移法原理,将土体自由位移施加到桩身,求出隧道开挖引起的桩身附加位移、轴力和摩阻力变化量;最后,将开挖前与开挖引起的桩身轴力和桩周摩阻力进行叠加得开挖后桩身轴力和摩阻力。验算桩身轴力以及摩阻力改变后桩身承载力以及混凝土强度。     

瞬态面波法在滑坡探查中的应用

随着工程建设不断增多,各种滑坡、边坡灾害越来越多。而多道瞬态面波勘探技术是近几年快速发展起来的高新技术,在滑坡体工程勘察中具有广泛的应用前景。本文主要通过介绍瞬态面波法勘探原理、技术方法以及资料整理和成果解释。并通过工程勘察实例,说明多道瞬态瑞雷波法应用于滑坡体勘察的可行性与有效性。     

近海海水深度和浪高的测量

本课题给出了对近海海域深度和浪高的测量的基本设计原理及相应的硬件电路,给出了测量系统的主程序流程图和实现结果(部分)。本测量系统不仅能对近海海域的深度和浪高进行测量,而且能对一天24小时内的水平面和浪高情况做实时监测,具有报警功能。     

利用表面波勘探检测沉管隧道压浆法的充填效果

基于天津中央大道海河沉管隧道工程的大型试验模型，利用表面波勘探技术检测其混凝土管段水下注浆基础的施工效果，从频率特性和现场环境等方面选择表面波勘探设备的类型和技术指标，优化检波器的设置和排列组合方式，开发了适合快速无损检测隧道的设备配置和施工方法.通过现场表面波勘探和频散分析，综合判断隧道底部注浆的密实效果，并与模型撤离后的目测结果进行比较，以验证该勘探技术和分析方法的可行性.结果表明，表面波勘探方法的穿透深度大且不受钢筋影响，能够快速、准确地检测沉管隧道的注浆质量.     

地脉动法在黄土地区S波速度构造探测中的应用

在我国西部典型黄土地区分别进行连续和高密度（25 m×25 m）的地脉动观测,并分析所采集的信号,探讨了地脉动信号的时间稳定性及空间分布规律,利用地脉动水平和垂直方向(H/V)频谱反演地下黄土层的剪切波速度剖面,并与已有的钻孔波速资料进行对比.结果表明：内陆地区的地脉动信号具有良好的时间稳定性;在黄土覆盖场地,利用地脉动测试以获取地下剪切波速度构造的方法具有较好的适应性.     

半空间多层各向异性介质的面波频散方程

将地球物理学中各向异性研究的前沿课题同半空间面波问题结合在一起，用有限元方法建立了半空间多层各向异性介质的面波频散方程；同时，对该频散方程的有关问题进行了讨论，本研究对于勘探地震学和工程勘查具有理论意义和应用价值。     

面波勘探和台阵地脉动观测相结合的地基调查法及其在松江古照壁保护中的应用

通过对高密度面波勘探和台阵地脉动勘探的频散分析算法的理论分析,推导出了2种勘探数据频散分析目标函数的统一表达式.根据该结果,用加权函数将2个目标函数结合起来,联合分析2种数据得到一条由高频到低频的完整的频散曲线;反演该频散曲线就可得到由地表到大深度的地下构造.将该方法应用于松江古照壁文物保护之地基勘查,为建立地震响应分析模型提供了由地表到40 m深处的横波速度构造.该方法是一种简便快速并兼顾浅层精度和勘探深度的工程地质调查方法.     

基于时域有限差分埋藏导体电磁波散射特性

目的为了探测和研究埋藏导体的物理性质。方法利用时域有限差分(FDTD)方法,计算了在脉冲电磁波入射的条件下,埋藏在沙土中导体球对入射电磁波散射的散射场。结果表明埋藏在沙土中的导体球面不仅仅存在一次和二次散射波,而且还存在多次波和爬行波。结论通过散射波的特征研究,可以进行埋藏导体埋藏深度和大小的预测。     

裸眼井和套管井中偶极声场的辐射和接收

运用弹性波互易原理,指出并验证井中声场辐射和接收存在的互易性,使得井的接收响应可以由井的辐射因子计算得到,并结合辐射声场的远场渐近解,使得远探测声场的计算效率显著提高;模拟结果与三维有限差分数值模拟结果吻合。由于井对声场辐射和接收的调制作用,偶极横波远探测测井数据SH型横波的贡献远大于SV型横波的贡献,这一结果为数据的处理和解释提供了理论基础;模拟数据及其成像处理结果还证明了横波远探测技术在套管井中的可行性。所提的理论和方法可以快速模拟偶极横波远探测声场。     

无线电波坑道透视探测的定性分析及其应用

为了准确探测煤层工作面的地质构造异常体的情况,基于矿井无线电波透视煤层理论,模拟探讨了各种不同异常体对无线电波坑透仪接收场强值的影响情况,并应用研究成果指导煤层探测。通过实际应用,较为准确的划分了灾害异常区,合理指导了煤矿灾害防治的设计与规划,为类似煤矿的地质灾害防治提供了经验。     

近场光学中的光纤探针技术及其在纳米生物领域的应用

该文讨论了近场光学的基本原理和非辐射场探测分辨率,并着重研究了近场扫描光纤探针的辐射机理及其在纳米生物领域的应用.