成层地基中单桩受扭弹塑性分析

为了探讨成层地基中单桩的受扭性状,基于桩侧土双折线模型,以塑性区开展深度为变量,推导了桩侧土分别处于弹性和塑性状态时桩顶的扭矩-扭转角曲线和桩身扭矩、扭转角分布曲线的递推计算方法,并编制出相应的计算程序,由此对比分析了单层与双层地基中桩身的受扭性能.最后,结合工程算例进行了应用,并完成了参数分析.结果表明:考虑桩侧土分别处于弹性和塑性状态所得结果更符合工程实际;桩顶扭矩T一定时,桩顶扭转角φ随桩身材料剪切模量Gp和半径r0的增加而减小;r0对T-φ曲线影响显著,同等条件下r0提高一倍,桩顶抗扭承载力提高4~6倍;可对桩周上部土层进行处理来提高桩身抗扭性能,其有效处理厚度为桩长的0.2倍.     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型,基于传递矩阵法,利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩顶荷载-沉降关系的解析算式.研究结果表明:对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩,当桩土相对位移达3~7 mm时,桩侧摩阻力达到极限状态,此时,桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40%~50%;随着荷载的进一步增大,桩侧摩阻力减小,当桩土相对位移约为20 mm时,桩侧摩阻力几乎全部丧失.同时,利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数,运用该算法对某工程试桩进行了计算对比,其计算值与实测值吻合.     

柔性桩荷载传递机理研究

运用弹性半空间无限体的明德林解签和浅基础中的分层总和法，桩土间滑动采用刚塑性模型，分析了柔性桩的荷载传递规律，提出了柔性桩有效长度的概念，计算了结果经与实测资料对比，证明是正确的。     

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.     

桩身参数对单桩荷载传递影响的模拟分析

假定不同的桩土参数和加载工况,采用修正的指数曲线模型作为荷载传递函数,应用MATLAB语言编制程序,以矩阵位移法分析桩身荷载传递特性,模拟桩身参数的变化对单桩荷载传递机理的影响.分析结果显示,当长径比较大时,大部分荷载由桩身侧面传递,桩端分担比例不大;在其他条件不变时,仅提高桩身刚度或长径比,对桩端分担比例或桩体承载性能的提高并不显著.     

多层地基中横向承载变刚度桩的计算与实践

提出了层状地基中横向承载变刚度桩内力和位移的计算理论，该理论不但适用于抗力系数任意变化的单层或多层线弹性地基，而且适用于刚度沿轴线任意变化的桩，完全统一了横向承载线弹性地基桩计算方法，开发了应用程序，并对程序的计算结果进行了实验检验，介绍了一个工程应用实例。实践证明，该计算理论和应用程序通用性强，计算结果可靠，精度足够，可以应用于桥梁工程中的桩基计算。     

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。     

桩-网复合地基支承路堤填土荷载传递规律

路堤填土的荷载传递是影响复合地基工作性状的重要因素,目前的分析方法基本没有考虑路堤与复合地基之间的变形协调。首先,考虑路堤填土二维变形以及可耦合土拱效应、土工格栅兜提作用、路堤-格栅-复合地基变形协调,建立路堤填土荷载传递分析模型;其次,通过与实际工程监测数据对比,验证模型的合理性;最后,通过建立标准算例和参数分析,研究桩-网复合地基支承路堤填土的荷载传递规律及其影响因素。研究结果表明：在路堤荷载作用下,填土中内、外土柱间发生荷载传递,应力迹线偏转,使得复合地基中桩体承担上部荷载比例增加,桩间土竖向应力减小;相同深度下,填土压力沿土工格栅呈“倒三角形”分布;路堤高度、桩体间距、桩帽半径、桩顶沉降以及地基土刚度均会对土拱效应产生较大影响,土拱效应随桩间距、桩顶沉降以及地基土刚度增加而减弱,随桩帽半径和路堤高度增加而增强,但路堤高度对土拱效应的影响存在限值。     

堆载加芯搅拌桩复合地基荷载传递与变形特性

加芯水泥土搅拌桩常被用于软土路基加固,为研究堆载作用下加芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递规律、变形特性以及芯长比对其影响,结合实际工程案例进行现场基底沉降、地基深层水平位移、分层沉降、内芯桩竖向应力监测,构建不同芯长比三维有限元复合地基数值模型进行验证、对比分析,研究结果表明：①在堆载作用下,软土路基加固区存在中性点,在中性点上下,钢筋砼内芯桩与水泥土外壳桩荷载传递方式有所不同,钢筋砼内芯桩主要承担上部竖向应力,而水泥土外壳桩由传递剪切应力转换为承担上部竖向应力;②增加芯长比可以增加桩体的有效桩长,增长水泥土外壳桩承担传递剪应力功能的长度,减少作用在桩土界面的负摩阻力大小,有利于控制沉降;③增加芯长比能有效减少基底桩顶以及桩间土的沉降量,减少桩间土的竖向应力分担。     

超长桩荷载传递机理有限元分析

在对试桩实测资料进行分析的基础上,采用数值分析方法,研究了深厚软土地区单桩在竖向荷载作用下由短桩至超长桩随桩长增加时的荷载传递性状.结果表明:非嵌岩超长桩Q-s曲线仍可能发生陡降;由于超长桩的桩身压缩量较大,超长桩侧阻与端阻不同步发挥的现象较桩长不大时显著得多,极限荷载和承载力特征值下的端阻比通常均小于10%;在工作荷载下,短桩过渡到超长桩时,轴力主要承担部分由桩身下部逐渐转为桩身中上部,侧阻由三角形分布转为单驼峰分布;超长桩沉降计算中将侧阻简化为三角形分布可能会导致较大的计算误差.     

层状土中桩体复合地基荷载沉降关系

在假定桩侧摩阻力与该点位移符合纯弹塑模型的基础上,对层状土中桩体复合地基的工程特性进行了研究,分析了桩和桩间土的变形特点。最后,利用复合地基的变形协调条件,推导了层状土中桩体复合地基的荷载一沉降关系及桩土应力比公式,并结合工程实际对其精度进行了验证,表明荷载一沉降的理论关系式具有满足工程实际要求的精度。     

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。     

多层框架分析的状态变量传递法

取杆端位移和对应的杆端力作为状态变量,利用传递矩阵和逐段分析的方法来分析多层框架,并建立了单跨多层框架的传递矩阵。在分析过程中,框架层数的增加只增加计算过程中的矩阵相乘的次数,而待求的基本未知量的数目始终保持不变,从而提高了计算机分析问题的能力。     

多跨多层框架分析的状态变量传递法

取柱端位移和对应的柱端力作为状态变量,利用传递矩阵和逐段分析的方法来分析多跨多层框架。文章取框架的每一层作为一个单元,建立基本单元端部的状态变量到相邻单元端部状态变量之间的转换关系。分析过程中,框架层数的增加仅增加矩阵相乘的次数,而待求的基本未知量的数目始终保持不变,从而提高了计算机分析问题的能力     

地面超载作用下层状地基中摩擦单桩荷载传递研究

针对层状地基中受地面超载作用的摩擦单桩,笔者进行桩身荷载传递特性研究,提出了一种多层地基中桩侧摩擦力计算的解析方法。基于桩土相互作用和连续介质理论,构建了一种桩-土系统竖向位移计算模型,该模型包括桩和桩下土柱轴向位移函数及其衰减函数;利用变分法,得到桩和土位移函数与衰减函数的耦合控制微分方程;最后通过桩土边界的连续性以及迭代法求解耦合方程,得到桩身轴力、摩擦力、中性点和下拉力等关键参数的解析表达式。通过与已有解析计算理论结果及实际工程案例进行比较,验证了方法的正确性。通过控制桩-土系统某个参数的变化进行参数分析,探讨桩-土系统特性对桩侧下拉荷载的影响。结果表明,随着桩土模量比增大使桩身轴力增大,但其对中性点位置影响较小;持力层模量增大会导致桩身最大轴力随之增大,同时中性点更靠近桩底;桩承长度增加会促使桩身最大轴力增大,中性点位置向土层深处移动;桩长径比减小将增加桩身轴力,并使中性点更靠近桩底;桩顶荷载促使中性点位置上移。     

柔性基础下等芯型水泥土复合桩荷载传递特性分析

为探讨柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律,首先深入分析了它在竖向荷载作用时的受力变形模式,并基于试验研究成果,引入双指数函数型荷载传递模型刻画芯桩-水泥土界面的剪切软化过程,同时引入理想弹塑性荷载传递模型描述水泥土-土界面的剪切变形特性;然后将桩划分为若干个单元体,基于荷载传递法,建立了芯桩、水泥土桩、桩周土之间的荷载传递分析模型,导出了各部分单元体应力与变形计算递推公式;再采用迭代计算法,构建了芯桩、水泥土桩和桩周土的轴力、侧摩阻力以及界面相对位移的计算流程,从而提出了一种柔性基础下等芯型水泥土复合桩的荷载传递规律分析计算方法;最后,通过与现场试验结果和工程案例进行对比分析,验证了本文方法的可靠性,同时基于计算结果分析得到了柔性基础下等芯型水泥土复合桩的侧摩阻力和轴力分布规律. 研究成果可为柔性基础下等芯型水泥土复合桩的工程设计提供参考.     

成层地基中倾斜受荷群桩的非线性有限元分析

针对轴、横向荷载共同作用或倾斜荷载作用下群桩基础受力问题的复杂性,引入无厚度型接触面单元和“无拉力”分析方法,采用非线性有限元法对倾斜受荷群桩的受力变形特性进行探讨,开发考虑材料非线性、桩-土-承台共同工作机理、桩周地基土体的分层性及不同桩顶荷载形式等因素的计算程序,并由此讨论初始应力场及桩顶荷载大小、倾角变化对桩身内弯矩与轴力分布的影响曲线。研究结果表明:刚性承台顶的荷载不变而倾角增大时,中桩桩顶的弯矩逐渐增加,边桩的弯矩则逐渐减小;当荷载倾角不变而荷载增加时,承台下各基桩的弯矩变化规律则随荷载倾角的不同而变化。     

成层地基在均布荷载作用下表面沉陷的数值计算

本文將成层地基空间轴对称问题表面位移的统一公式转化为可以进行数值积分的形式,并制作了沉陷系数表,以供成层地基上基础板计算之用。     

挡墙荷载下刚性桩复合地基承载性状研究

基于实际工程采用FLAC3D软件建立挡土墙下刚性桩复合地基的数值分析模型,分析扶壁式挡土墙的变形规律,研究桩的变形及内力特征.研究表明,各排桩的桩身水平位移与内力变化规律相似,土层参数差异对桩身内力变化具有影响作用.各排桩桩身的最大水平位移较为接近,刚性桩的存在有助于限制回填边坡滑动面的发展,桩身的水平位移增量曲线呈"勺"形;第一排桩桩顶轴力最大,第二和第三排桩的最大轴力比第一排桩的分别小14.07％、51.92％;各桩桩身弯矩曲线整体呈"弓"形,最大弯矩在桩顶附近;各排桩桩身剪力曲线变化规律呈"波浪形",并在土层交界处附近出现"波谷".