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。     

考虑桩土滑移的超长桩沉降非线性算法

考虑超长桩桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状,采用三折线荷载传递模型模拟其竖向荷载下桩侧传递规律,并以理论τ-z曲线描述桩侧界面桩土接触非线性。在此基础上,针对荷载传递过程中桩土滑移现象,对超长桩及桩周土分别建立单元进行离散化处理,根据桩土体系平衡条件得出桩土体系刚度矩阵方程及其迭代求解流程,从而提出了可考虑桩土滑移的超长桩沉降计算非线性分析算法.与现场试桩实测数据对比表明,本文方法计算值与实测值基本吻合,可供工程实践参考。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法

为了准确简便地预测路堤在荷载下发生的沉降变形,必须对桩基复合地基的桩土应力比进行合理正确的评价计算.针对高速公路地基处理中采用刚性桩复合地基的情况,假设路堤土中基底相对位移下土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,分析了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用.通过迭代计算求得路堤内等沉面高度与加固区中性点位置,得到戴帽刚性桩复合地基在路堤荷载下的简单桩土应力比计算公式.通过2个工程实例实测数据对提出的计算方法进行了合理性验证,分析结果表明该方法对于填土路堤高度大于2倍桩净间距的工况计算结果具有较高的精度.     

刚性桩复合地基下卧层沉降计算

刚性桩复合地基工作过程中,桩体会向下卧层产生一定的刺入,从而使下卧层产生沉降差异.为了得到发生刺入的下卧层应力分布情况,取下卧层等效单元体进行分析.将内外土柱接触面分为破坏滑动段和弹性滑动段2部分.采用有效应力法计算接触面破坏滑动段摩阻力,并考虑侧向土压力变化的影响;在接触面弹性滑动段,假定摩阻力与相对位移为线弹性关系,利用荷载传递法进行计算,得到下卧层土体的竖向附加应力分布,给出了复合地基下卧层沉降计算公式.通过实例表明,该计算方法与现场实测结果吻合较好.     

考虑桩土共同作用的桩基涡致振动

针对目前跨海大桥兴建过程中频繁出现的涡致桩基破坏问题进行研究,给出一套考虑桩土作用的计算方法.认为动荷载作用下桩基础的承载能力取决于桩与周围土体之间的动力相互作用的结果,研究上部涡振荷载作用下桩基动力反应必须基于桩土共同作用的原理.为了充分考虑桩土相互作用对单桩反应的影响,建立了桩土相互作用的模型,采用Novak动力地基理论,得到并求解桩土共同作用下的振动方程.针对多土层的实际情况,利用传递矩阵法的理论计算不同土层之间的荷载传递,计算得到桩基的柔度矩阵.根据涡致振动荷载的特点,重点考虑其中横向力部分的作用,研究其荷载分布.根据得到涡振输入荷载与考虑桩土共同作用的桩基柔度矩阵,给出了一套可行的理论计算方法.     

荷载传递法在群桩分析中的应用

用叠加力的方法，把荷载传递法应用于群桩，提出了一个简单可行的途径，它可以考虑成层地基和土的非线性以及桩与土的相互作用，也可考虑桩土分担荷载的情况。     

考虑土拱效应的高路堤桩土复合地基受力分析

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,综合考虑路堤填土的土拱效应和桩、土的荷载传递性状,采用假定的桩间土位移模式同时考虑桩土界面的相对滑移和同一深度处桩间土沉降的非同步性,基于典型单元体建立考虑路堤一桩土加固区一下卧层三者变形与应力协调的平衡方程,并求解获得表征桩土复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形解析公式.研究结果表明:由本文方法所得结果与工程实测结果较吻合,验证了本文方法的可行性.     

高层建筑刚性桩复合地基承载受力性状研究

为研究高层建筑刚性桩复合地基的工作机理和荷载传递特性,在南京某高层建筑刚性桩复合地基工程现场进行了多项复合地基原位载荷试验与应力测试.根据试验数据,对复合地基承载机理、应力分布和变化规律进行了分析与探讨.对四桩复合载荷试验进行了数值模拟,分析结果与实测数据吻合较好.研究结果表明:桩体对桩间土的加固效果随荷载水平增加而提高,桩间土承载力提高系数为1.16,发挥系数为0.88~1.00;桩土应力比随荷载增加而增大,最终稳定于15~17之间;加载过程中,刚性桩的承载力发挥滞后于桩间土,桩侧阻力的发挥早于桩端.基于试验和数值模拟的结果,提出承载力取值标准的建议,可供同类工程设计和研究参考.     

土工袋装砂桩复合地基室内模型静载试验

为了研究袋装桩型复合地基的受力变形特性,对袋装砂桩和传统砂桩处理的软土复合地基进行了分级静力加载室内模型试验.分析了各级试验荷载下的沉降、桩土应力比以及袋体张力分布等变化规律.试验结果表明:袋装砂桩的性能明显优于传统砂桩的性能.将试验结果与现有的弹性理论和弹塑性理论分析结果进行对比.通过相互间的沉降和桩土应力比的比较,发现弹性理论过高地估计了复合地基的性能,而弹塑性理论与试验结果更为接近;弹塑性理论所提供的袋体张力与试验结果也比较相近.弹塑性理论适合评估袋装桩型复合地基的主要受力变形性能,可用于实际工程的设计计算.     

夯扩灰土挤密桩荷载传递规律及沉降分析

通过非线性有限元分析,在灰土桩顶部逐级施加荷载模拟了夯扩灰土挤密桩单桩复合地基的实际工况。对夯扩灰土挤密桩荷载沿深度方向的传递规律及沿桩体径向的土压力分布规律和夯扩挤密桩的沉降变化规律进行了分析研究,得出夯扩挤密桩的有效加固范围和土压力沿桩体径向呈钟型分布的规律等结论。     

水泥土桩复合地基荷载传递特性有限元分析

建立了带垫层的水泥土群桩复合地基有限元弹塑性模型,采用Drucker-Prager屈服准则,分析了群桩复合地基的荷载传递规律,指出沿桩身摩阻力传递规律与群桩相似,但中间桩变化小,边桩变化大;不同位置处桩身轴力分布也不均匀,边桩的轴力比中间桩要高出一倍多;桩间土应力呈现两头大,中间小的趋势.     

桩土软化作用特性的研究

根据静力学理论,研究了线性软化和非线性软化模式的桩土系统在外荷载作用下,桩身位移满足的微分方程解释解。提出了相应的桩土系统分布参数的正反演方法,已知桩土力学参数时,可计算不同桩顶沉降下对应的荷载、桩身内力和位移;也可根据实测的静荷试桩数据,通过作理论计算与实测曲线拟合分析处理,确定桩土系统的力学参数。试验桩的综合对比结果表明了本方法有较好的应用效果。通过实例,研究了软化模型的桩基承载力和桩径的非线性相关特性以及摩阻力和端承力发挥过程的不同步性,该研究结果对桩的承载力机理研究有重要意义。     

双向增强体复合地基桩土应力比三维分析

针对双向增强体加筋软土路基作用特点,分析了筋材-桩-桩间土在路堤荷载作用下荷载传递机理.将一定厚度水平向加筋垫层视为具有一定刚度的薄板,基于大挠度薄板理论模拟筋材的挠曲变形,将单桩处理范围内的复合地基作为典型单元体进行分析,推导出桩土应力比的计算式,给出了计算方法.采用相关文献中的试验结果对计算方法进行了验证,并与文献中的计算结果进行比较分析.结果表明:采用给出的方法计算出的桩土应力比与实测结果比较接近,说明该计算方法是合理的,可为工程实践提供理论参考.     

考虑固结流变的软土地基单桩下拉荷载计算

为研究大面积堆载作用下软土地基中单桩下拉荷载计算方法,基于非达西流动定律引入软土流变模型,建立了拉格朗日坐标系中考虑固结和流变共同作用下软土地基大变形长期沉降非线性计算模型.模型中考虑了固结流变过程中孔隙比与渗透系数随孔隙水的排出而发生变化.进而以荷载传递法为基础,重点研究了固结流变土体中桩土相互作用时界面抗剪强度的时间效应,提出了软土地基在大面积堆载作用下考虑非达西流动固结与流变耦合效应时单桩下拉荷载理论计算方法,通过假定桩顶变形进行迭代求解,获得了桩身下拉荷载分布与中性点长期变化规律.最后与传统固结计算方法进行比较,并分析了平均固结度、非达西流固结参数、流变参数以及堆载大小对下拉荷载变化的影响.研究结果表明,基于传统土体固结理论的计算结果偏于保守,考虑固结流变共同作用对单桩受力的不利影响极为必要.     

单桩分析的非线性方法

桩的荷载沉降特性的研究已受到工程界的普遍重视，研究认为桩土接触面处的非线性伴移特性在荷载传递机理方面起着非常重要的作用。桩土接触面处的非线性位移特性可由沿桩身的摩阻力的发挥程度来反映，然而目前单桩的研究工作大部分是有关单桩的线弹性特性，进而得到单桩的荷载位移之间关系的数值解及计算表格，本文提出一个分析桩基沉降的计算模型，在该计算模型中，用荷载位移传递函数来描述桩身摩阻力和桩身位移的非线性关系，并用桩端位移法计算桩的荷载沉降，基于本文所提出的荷载位移传递函数，本文研究了多层土中单桩的荷载位移特性。     

多元复合地基沉降计算方法探讨

以Winkler分布弹簧模拟垫层的作用,考虑垫层、桩和土之间的相互作用;并以Geddes解和Boussinesq解为依据,求出了在单位荷载下网格单元顶部的沉降,即单元的柔度系数;运用弹性理论叠加原理,建立了包括桩顶沉降、土顶沉降及其对应荷载的线性方程组.求解该方程可以进一步求出多元复合地基中主桩、次桩对土的桩土应力比和主桩、次桩及土的荷载分担比.通过工程实例进行分析,表明本文方法的计算结果和现场实测结果符合很好.     

基于剪切位移法的刚性桩复合地基沉降计算

在对刚性桩复合地基的工作机理及受荷过程中刚性桩与桩间土的受力特性进行分析探讨的基础上,引入Mylonakis ＆ Gazetas模型模拟桩与桩及桩与土之间的相互作用,充分考虑桩侧土体的非线性特性,假定桩侧土剪应力与剪应变的弹塑性关系,应用剪切位移法分别导出弹性阶段及弹塑性阶段的桩顶荷载与桩顶位移的显式关系式.在此基础上,考虑垫层作用的影响,提出一种能综合考虑桩-土-垫层体系共同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法.结合某模型试验实测结果对文中理论计算进行了验证,其结果表明该计算方法是可行的.     

考虑桩-土-垫层共同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法

分析了刚性单桩桩复合地基的荷载传递机制,针对单桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,基于荷载传递法,通过简化桩土单元体竖向相对位移分布模式,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形,建立了刚性单桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的单桩复合地基沉降计算方法。结合现场单桩复合地基静载荷试验进行对比分析,结果表明,所建立沉降计算方法的计算结果与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,可为工程计算提供一定的参考。     

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.     

后处理二元复合地基作用机理与变形计算

在路基后处理技术的基础上研究提出一种对部分填土路基水泥土桩复合地基,采用小桩后处理技术,形成双层复合地基的路基后处理技术.具体为:预先采用水泥土搅拌桩处理地基、进行部分路基填土施工,然后在填土标高施工无砂混凝土进行后处理,可用于静态设计工程,也可用于动态设计工程.研究表明,该技术具有硬壳层的扩散作用、刚性垫层作用、小桩对路堤的加固锚固等效应,沉降变形计算可采用上下刺入法、复合模量分层总和法计算,复合模量分层总和角点法计算时,可将路基荷载等效成矩形分布的荷载分层作用在地基上,分别计算,然后相加得到.该方法在大广高速公路扶项段台后高填方软土地基得到了成功应用.