群桩竖向荷载-沉降特性影响因素的数值分析

在采用三维数值模拟法对一群桩试验模型进行分析对比基础上,建立了与实际工程中相近的低承台群桩模型,用数值模拟手段揭示了在上部荷载作用下群桩的荷载-沉降特性,并对群桩基础荷载-沉降曲线的影响因素分别进行了分析与探讨.结果表明:桩长(长细比)、桩距(距径比)、桩土剪切弹簧刚度、桩端土刚度、承台刚度及其设置方式对群桩荷载-沉降曲线影响较大,而桩身刚度的影响不明显.     

桩-承台竖向强迫振动试验和分析

采用横观各向同性 (TI)层状弹性模型来模拟半空间上的层状场地 ,计算中忽略土体水平位移对竖向位移的影响 .用常系数阻尼器代替半空间 ,以吸收上部场地传至下边界的振动能量 .利用薄层元素法和子结构法建立运动方程 .在推导过程中 ,先利用格林公式算得自由场地刚度矩阵 ,再与桩单元刚度矩阵拼装得到桩的竖向总刚度矩阵 ,在此基础上推出单桩 -承台及双桩 -承台体系在垂直简谐荷载作用下的阻抗函数 ,其中双桩的阻抗函数考虑了桩 -土 -桩的动力相互作用的影响 .利用牛顿第二定律推导出这 2种体系在竖向强迫振动下的响应公式 .利用某次桩基动力试验所得的土参数和激振器数据 ,分别计算出这 2种体系的第一共振频率及频响曲线 ,并将计算结果与试验结果进行比较 .     

桩-梁基础共同作用分析

考虑基础梁的刚度贡献、地基土对基础梁的支承作用，以及桩间土对桩的影响，建立桩-基础梁-地基土共同作用刚度方程．采用有限单元法建立整体分析模型，对其进行共同作用分析．将桩基受力情况分解为3种荷载工况的叠加，给出计算桩自身沉降量的计算公式(考虑了桩间土对相邻桩沉降的相互影响)．建立共同作用方程时，采用先通过计算柔度系数(沉降系数)形成柔度矩阵，由柔度矩阵求逆获得刚度矩阵的方法，使计算大为简化．     

承台厚度不同对超长群桩的影响分析

承台-桩-土的相互作用使群桩基础的受力变形特性复杂,而超长桩由于桩身很长,加深了这种相互作用的复杂性。本文通过有限差分数值计算软件FLAC3D,对承台厚度不同的超长群桩基础进行了分析,结果表明,超长桩为低承台基础时,在承台顶荷载相同情况下,各桩轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降比高承台超长群桩基础的要小,表明采用低承台更有利于超长群桩基础受力。     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

群桩-承台体系动力阻抗的近似计算方法

采用数值方法对群桩-承台体系的动力阻抗进行了分析.根据两个不同规模的群桩-承台体系的动力阻抗计算结果,发现在结构抗震所重点关注的低频段,群桩-土体-承台的动力相互作用与频率的相关性较小,因此可采用群桩-承台的静力相互作用关系代替其动力相互作用关系计算群桩-承台体系的动力阻抗.文中通过若干算例近似得到了群桩-承台的静力相互作用关系,并给出了利用群桩和承台的动力阻抗计算群桩-承台体系水平、摇摆和水平-摇摆耦合动力阻抗的简化计算公式.     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上，介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程，给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析，验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。     

变刚度布桩群桩基础的承载特性

针对大规模的等刚度群桩基础中不同位置的桩易出现蝶形差异沉降、桩顶反力马鞍形分布、承台弯矩增大等问题,采用有限元模型和数值计算方法研究等刚度九桩在施加均布荷载时的沉降、桩顶反力、荷载分担比等问题;通过改变群桩桩长、桩径、桩距、承台厚度建立4组单变量模型,与等刚度群桩模型的沉降、桩顶反力、桩土荷载分担比等数据进行对比,研究变刚度群桩对于差异沉降控制的作用。结果表明,群桩模型的中心桩所受承载力及沉降最大,在变刚度设计中增加中心桩桩长及桩径时,群桩差异沉降控制效果较好。     

承台厚度对群桩基础差异沉降的影响分析

从减少承台基础的差异沉降观点出发，完成群桩系统计算模型的基础上，建立群桩-承台体系共同作用的线性和非线性数值分析方法，将中厚度板理论应用于承台基础的分析中，找出承台厚度的变化对减少基础差异沉降的影响，得到了最佳承台厚度的估算公式。对传统的桩-土体系分析中的有关参数在基础差异沉降中所起的作用做了进一步的分析，得到一些有意义的结果。     

承台刚度的研究

以弹性支承的连续梁理论为基础，建立了任意荷载作用位置，任意布桩形式下承台刚度的计算方法，克服了以往计算承台刚度方法的局限性和近似性，给出了可按刚性处理的承台厚度的计算公式。     

桩-弹性承台体系的受力分析

以虎门大桥辅航道通航孔嵌岩桩基础为工程背景,通过桩项反力、承台表面位移随承台厚度和布桩形式变化的分析,指出承台的厚度、桩的布置形式都会对桩一承台体系的内力和变形产生影响,指出桩-弹性承台进行桩基础的计算分析是比较全面的．     

桩嵌入承台深度对桩水平承载力影响的室内模型试验

水平荷载作用下,桩与承台节点处往往承担较大的弯矩作用。本文基于室内带承台单桩模型试验,对桩顶嵌入承台不同深度的单桩-承台体系进行水平拟静力研究,并考虑了桩周土对桩体的约束作用。通过测试不同嵌固深度条件下桩身弯矩、桩顶位移随加载位移的变化,得出桩顶嵌入承台的深度对单桩-承台体系的水平受力性能具有明显的影响,嵌入深度大,有利于单桩水平承载力的提高。     

桥梁高桩承台基础地震破坏机理试验研究

进行了平面布置2×3钢筋混凝土高桩承台基础模型试件在砂土中的往复荷载拟静力试验.基于推倒分析方法,对试验进行了数值分析,并揭示了试件的地震破坏机理.结果表明:试件各桩在距桩顶1倍桩径、土面以下约3~8倍桩径范围内先后形成损伤区域;边桩最先屈服,边桩桩顶截面最先达到极限曲率,对抗震设计起控制作用;桩顶的损伤特征对于桩身自由段长度不敏感,而地面以下桩身的损伤特征对自由段长度敏感.     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.     

加宽高速公路坡桩承载力设计与变形控制

加宽高速公路的坡桩设置具有路基部分后处理的原理,部分桩身处在较好的路基填土层内,其锚固作用如何考虑,桩帽的设置会带来桩的工作性状的变化,特别是土拱作用,使得坡桩的承载力和变形计算不能按一般条件下的桩来考虑.针对以上问题进行研究,讨论了加宽高速公路坡桩设计的若干问题,可供理论研究和工程设计参考.     

桥墩与水相互作用的振动台试验

以南京长江三桥南塔墩作为工程背景,并按照1:50的相似比设计出桥墩的模型,并选取正弦波和天津波作为加载的波形,在无水与有水两种状态下开展了振动台试验.试验数据表明,承台部分的加速度视加载波形峰值的不同有20%到40%的增幅,位移、应变等也有相应的增幅.通过试验得出的动水压力沿高程分布图表明,动水压力的分布与地震波强度明显相关.     

Force modeling for needle insertion into soft tissue based on mechanical properties and geometric parameters

The force model during needle insertion into soft tissue is important for accurate percutaneous intervention.In this paper,a force model for needle insertion into a tissue-equivalent material is presented and a series of experiments are conducted to acquire data from needle soft-tissue interaction process.In order to build a more accurate insertion force model,the interaction force between a surgical needle and soft tissue is divided into three parts：stiffness force,friction force,and cutting force.The stiffness force is modeled on the basis of contact mechanics model.The friction force model is presented using a modified Winkler＇s foundation model.The cutting force is viewed as a constant depending on a given tissue.The proposed models in the paper are established on the basis of the mechanical properties and geometric parameters of the needle and soft tissue.The experimental results illustrate that the force models are capable of predicting the needle-tissue interaction force.The force models of needle insertion can provide real-time haptic feedback for robot-assisted procedures,thereby improving the accuracy and safety of surgery.     

水土作用的力学机理探讨

城市建设引起水化学环境变异，水化学变异通过影响土颗粒作用力变化控制土体的稳定状态，通过建立简单的立学模型，讨论了粒间作用力变化机理，并归纳总结了粒间作用力在水化学变异环境下宏表现形式。     

圆环与螺线管之间电磁相互作用力的精确计算

该文首先简扼给出载流园环的矢势和两载流圆环的相互作用力。然后， 在此基础上构思巧妙地计算出圆环与螺线管之间的相互作用力。