基于饱和虚土桩模型的浮承桩纵向振动特性分析

为了分析饱和土中浮承桩纵向振动特性,基于Biot理论提出了一种桩底饱和虚土桩模型.采用Novak薄层法计算得出饱和土体位移解,利用饱和土-桩-饱和虚土桩完全耦合条件,推导出桩顶纵向振动动力阻抗解析解,并对饱和土中浮承桩纵向振动特性进行参数化分析.计算结果表明,当桩底饱和土层厚度为4和6 m时,桩顶动力阻抗函数曲线呈现出大、小峰值交替现象,这与单相虚土桩模型的计算结果差异较大,且桩周和桩底饱和土体孔隙率对桩顶动力阻抗曲线的影响不可忽视.当桩底土饱和性显著且排水性较差时,桩底土单相虚土桩模型会引起较大误差,宜采用饱和虚土桩模型和所得相关解析解答分析浮承桩纵向振动特性.     

基于三维虚土桩模型的大直径桩纵向振动研究

为分析大直径浮承桩纵向振动特性,基于黏弹性连续介质理论同时考虑桩身和桩底土的三维波动效应,提出了一种三维虚土桩模型.首先,采用拉普拉斯变换和分离变量法求解得到桩身和桩底虚土桩的位移基本解;然后,结合桩-土及桩-虚土桩完全耦合条件,推导得出大直径桩桩顶动力阻抗解析解,并通过与已有解答对比分析验证了推导所得解析解的合理性和...     

半空间地基中虚土桩模型的精度分析及应用

对虚土桩模型求解半空间地基上刚性圆板垂直振动特性的精度及应用进行研究.首先将刚性圆板正下方直到基岩的圆柱形土体看作虚土桩,通过求解桩土耦合振动,得到了简谐荷载作用时刚性圆板下均质滞回材料阻尼土体振动位移解,进一步利用该解,根据桩土接触面的边界条件来考虑桩土耦合作用,求解虚土桩的动力平衡方程,进而得到了桩土体系的定解.然后将虚土桩模型得到的刚性圆板的动力特性与现有精确解进行对比分析,结果表明本文解与现有精确解较吻合,具有足够高的精度.最后讨论了主要参数对虚土桩顶复刚度的影响.     

矩形浮桩在竖向P波地震激励下的动力响应

基于桩-土动力相互作用,研究了矩形桩在竖向P波地震激励下的动力响应.将桩下支撑土体简化为虚土桩,桩-土系统位移假定为由沿桩轴线的轴向位移函数和水平方向的2个衰减函数组成.在求得自由场的位移后,运用Hamilton原理得出桩体和虚土桩位移函数及2个衰减函数的控制方程和边界条件.采用一个迭代程序对位移和衰减函数解耦并求解.最后,对桩纵向振动特性和桩周土的动力反应特性进行了无量纲参数分析,发现矩形桩在竖向P波激励下的响应明显不同于圆桩.     

非完整桩瞬态纵向振动的模拟计算

根据完整桩瞬态激振力作用下纵向振动的模型,建立了非完整桩的纵向振动的动力学模型,给出桩身运动方程、桩顶与桩底的边界条件及初始条件,并用有限差分法解出桩身各点在不同时刻的速度值。用桩顶振动速度时程图非常直观地研究了桩中应力波的传播过程,同时,考虑了桩半径、桩长、动测波速、激振力的冲量及其作用时间、桩底土的参数变化、桩周土的参数变化等情况。将理论计算的波形图和工程桩动测波形图进行比较,显示出很好的一致性。     

基于连续介质力学模型的部分埋入单桩的纵向振动研究

采用连续介质力学模型,考虑桩-土之间的连续条件和边界条件,得到了土体的纵向振动位移,建立了埋入和外露部分桩基的纵向振动微分方程.考虑埋入和外露部分桩基的连续条件和边界条件,求解了部分埋入单桩的纵向振动,并以数值算例的形式讨论了桩基埋入深度和桩土模量比对桩顶复刚度的影响.通过参数分析和讨论,表明部分埋入桩纵向简谐振动存在共振现象,桩基的埋入深度和桩土模量比对桩顶复刚度有较大影响,且桩基外露部分越长,桩顶复刚度随频率变化曲线波动越厉害.     

持力层厚度变化对预制桩承载特性的影响研究

针对桩身位于粉质粘土中而桩端支撑在圆砾层上的预制管桩,进行室内模型试验,研究桩端圆砾层的厚度变化对预制管桩承载力的影响及模型桩荷载作用下的侧摩阻力分布.试验结果表明:圆砾层厚度越大,桩的承载力越大;圆砾层厚度越大,桩侧摩阻力的增幅越大;圆砾层的厚度越大,预制管桩破坏时的总沉降量越小,破坏反应较厚度小者更强烈,桩侧摩阻力随桩土相对位移的增大出现极限值.     

粉土中刚性长短桩复合地基承载力发挥度参数影响研究

通过有限元分析,研究了相同承台板沉降下短桩桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度变化对长短桩复合地基中桩与土承载力发挥度的影响.研究表明:相同承台板沉降下,增加桩长、桩径、桩间距,减小褥垫层厚度会提升长短桩复合地基承载力.短桩桩长变化对长、短单桩承载力发挥度的影响较小.增加桩径和褥垫层厚度,会提高单桩承载力发挥度.随桩间距增大,长桩单桩承载力发挥度增加,短桩单桩承载力发挥度减小.短桩桩长、桩间距、褥垫层厚度增大,桩间土承载力发挥度增加;增加桩径,桩间土承载力发挥度减小.     

均匀土中非完整桩瞬态纵向动力响应研究

为研究桩土参数对非完整桩低应变时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响,根据桩土系统波动理论,建立了桩-土系统瞬态振动的计算模型;得到了基桩在纵向激振力作用下的瞬态动力响应,将计算结果与基桩低应变完整性检测实测数据进行对比分析,验证了该数值模拟的可靠性和可行性;研究了桩长、桩周土、桩底土等因素对时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响。结果表明:桩土参数对时域速度曲线和速度振幅谱曲线都有影响,桩侧土剪切波速增大,桩底反射越弱。     

高频振动沉桩施工对周边环境的影响

从振动桩锤、桩体和土层情况3个方面入手, 系统分析了高频振动沉桩施工对周边环境影响的作用机理. 首先建立振动沉桩三维有限元模型, 实现对沉桩全过程的再现分析; 然后验证模型的正确性, 并对模型进行变参数分析. 研究表明: 桩锤激振频率越高, 沉桩对环境影响越小; 桩锤静载力和桩径越大, 沉桩对环境影响越大; 砂质土场地比黏土场地更易受振动沉桩影响, 且土质越硬, 沉桩产生的环境影响越严重. 最后, 根据参数分析结果提出了减小沉桩施工影响的工程措施.     

高承台支桩群桩效应模型试验

设计缩尺模型试验,通过改变桩间距、支部位置、支部数量的模型桩试验与等截面桩试验的对比分析,研究砂土中高承台支桩的群桩效应。试验结果表明,含有支部结构的模型桩,其Q-s曲线多呈缓和形态,其具有优异的承载性能及抗沉降表现;桩间距对支群桩的影响不明显,支群桩的承载力随着支数、支层数的增加而增大,其沉降呈现减小的趋势,支层数的影响最为明显;在弹性阶段,支群桩的桩端阻力、支端阻力与支群桩的沉降位移呈线性正相关;支群桩的各桩桩侧的支部结构有效的分担部分荷载份额,其边桩优先比中桩发挥作用;支桩的群桩效应系数η基本接近于1,其各桩的承载力基本等同于单桩承载力。     

基于相似理论的管桩模型实验研究

在工业与民用建筑及交通工程地基中,做《规范》下限规定的有限数量桩的静载试验不能完全反应管桩基础在不同地质条件下的承载性能.增加试验桩数又需要耗费大量资金和时间.为缓解上述矛盾,用量纲分析法,推导了相似判据,并应用到管桩模型实验当中,获得了模型实验的相关参数;通过材料配合比实验优化了模型管桩材料配合比;发明了一套模型管桩钢模板及加载装置,并阐述了使用方法;将所有室内实验成果应用于长沙市开福区学府华庭建设小区管桩基础项目当中,进行了管桩模型实验,获得了模型管桩基础荷载-沉降曲线,并由此推导了现场管桩试验的承载力;对模型管桩的侧阻和端阻进行了测试和讨论,效果良好,期望能给工程界参考并得到推广.     

提高施喷桩单桩承载力的试验研究

通过对旋喷桩、旋喷放置钢筋笼桩和旋喷植桩3种桩型的工程静载荷试验结果分析研究,探讨了提高旋喷桩单桩承载力的有效途径。     

粘土中不同桩端条件下桩承载性状的模型试验

对桩身位于淤泥质粘土中而桩端支撑于强持力层(砂土)和弱持力层(粉质粘土)两种情况下桩的承载性状差异进行了室内模型试验研究,结果表明:淤泥质粘土存在应变软化特征;桩端持力层强度越大,桩侧摩阻力增加越大.实验结果解释了上海市<地基基础设计规范>关于桩身大部分位于淤泥质粘土中且桩端支撑于第⑤层土(弱持力层)的预制桩,桩侧摩阻力作"适当折减"的原因.     

柔性桩的三维弹塑性有限元研究

选用刻画土与柔性桩塑性特点的弹塑性本构模型 ,利用三维有限元对土与柔性桩在荷载作用下的塑性区扩展状况进行了研究 .计算结果表明 ,柔性桩对具有不同力学特性的土层 ,表现出传递荷载特性的不同     

路堤荷载下刚性桩复合地基桩帽效应分析

在分析路堤荷载作用下刚性桩复合地基中桩帽效应的基础上,通过理论分析、有限元计算、室内模型试验以及现场测试等方法,研究了桩帽以及桩帽尺寸的大小,对刚性桩复合地基中桩土分担比、加筋垫层的应力以及整体沉降特性等的影响.研究表明:桩帽的存在增加了桩顶与垫层之间的接触面积,起到均化桩顶集中力、减小桩顶向垫层刺入量的作用,使带帽刚性桩复合地基控制沉降的能力远好于不带帽刚性桩复合地基;桩帽尺寸逐渐增大,桩间土的应力明显减小,Q-S曲线由"陡降型"向"缓变形"转变,有助于带帽刚性桩复合地基整体承载力的发挥,从而提高了刚性桩复合地基的利用效率.     

单桩刚度与减沉桩的设计

在阐述减沉桩单桩刚度定义的基础上，分析了影响单桩刚度的主要因素，并结合实例，给出了减沉桩单桩刚度的选择方法。     

组合桩承载力的试验研究

根据大量的试验资料，对水泥土插入预测混凝土芯组合桩（简称组合桩）的荷载传递特性进行了分析，并将组合桩在相同条件下与混凝土钻孔灌注桩，预制桩的单桩承载力和经济指标等进行了比较，结果表明此种桩型在多层建筑中具有广泛应用前景。     

长短桩组合桩基础的模型实验

设计了单桩、三桩、九桩及十五桩等4种(9组)长短桩组合桩基础的模型实验,介绍了实验方案设计、实验设备、实验方法与步骤、实验结果以及实验误差原因.实验结果表明,组合桩基础中的短桩承载性状没有明显变化,而长桩则明显受到短桩的影响,在正常工作条件下长桩承载性状明显不同于单桩,加载初期上半段侧摩阻力不能充分发挥,但随着荷载的增加至接近其极限承载力时上半段的侧摩阻力才能充分发挥,并达到其极限承载力时侧摩阻力.     

冰激柔性直立桩结构振动的模型试验

冰激直立结构振动问题已在世界范围内得到了广泛的研究，但目前的研究成果与实际工程的应用要求还相去甚远．为探索冰激振动进程的控制机理，进行了低冰速、中冰速和高冰速下的动冰力模型试验．试验发现，冰激直立桩结构稳态振动过程中的控制机理是冰与结构的相互作用，而冰以间歇性延一脆压碎模式发生破坏是相互作用进程中的重要特征．基于这一现象，提出了一个直接反映冰与结构相互作用水平的参数——相互作用系数．结果表明，当该系数处于20-45时，结构在冰力作用下会发生剧烈的响应．