锤击打入桩与土的共同作用分析

用有限元法对单桩的锤击贯入过程进行了数值模拟，得到沉桩引起的土体动应力反应峰值，并以此作为土的前期固结应力，进行使用期桩土共同作用分析，得到桩基的承载特性.初步实现了在桩土共同作用分析中对沉桩影响的真正考虑.计算结果与实测结果的较好吻合验证了本文锤击沉桩数值模拟及考虑沉桩影响的桩土共同作用分析方法的可行性.     

基于地基特性的双作用液压锤沉桩可打入性研究

针对锤击沉桩过程中可打入性难以判断的问题,对双作用液压锤在打桩过程中桩的可打入性判据进行研究。基于双作用液压锤的工作机理以及一维行波理论,推导锤击力方程;基于地基土的地质特性,考虑沉桩过程中桩-土相互作用,得到桩端位移与桩顶荷载迭代模型,推导出桩周阻力方程;根据沉桩机理,提出双作用液压锤锤击沉桩的可打入性判据,并利用Matlab软件对沉桩能力进行数值模拟计算,并进行现场试验。研究结果表明:试验结果与模拟结果中沉桩阻力相对误差为6%~8%,锤芯落差相对误差为4%~8%,表明本文数值模拟方法能很好地预测具体地质条件下液压锤的沉桩能力,计算精度满足工程应用,可为锤-桩-土系统的匹配提供依据。     

桩土共同作用的数值模拟分析

实际工程中,土体由自重产生的压缩变形而形成的初始地应力场,是在土体完成固结之后形成的,用有限元法进行桩土共同作用数值模拟时往往会忽略初始地应力的影响,因此,模拟结果与实际情况存在一定的差异.本文利用ANSYS中的接触单元建立桩土共同作用的数值模型,通过读入作用在桩顶的垂直荷载形成载荷步文件减去土体在自重作用下的应力场来模拟初始地应力.通过该方法分析了桩顶受荷时的沉降及竖向应力,得出了桩和土体的特性对桩基沉降影响的一般规律.模拟数值与实测数据的对比结果表明,利用接触单元进行桩土共同作用的分析方法是可行的.     

沉桩方法对预制桩施工残余应力的影响

沉桩方法显著影响预制桩的施工残余应力,为此通过计算模拟对此进行研究．计算模型采用桩一土理想弹塑性荷载传递关系及残余摩阻力折线型分布假定,通过对预制桩沉贯和回弹过程进行能量分析,建立了施工全过程能量平衡方程．以沉桩循环为纽带建立桩侧摩阻力的退化模式,实现不同沉桩方法下残余应力分布的模拟．分析结果显示,沉桩循环越多桩身残余应力越小,桩端残余应力随总沉桩循环次数的增加呈指数型衰减．模拟分析结果与实测数据较为吻合．     

用空间柱形孔扩张分析沉桩过程

采用修正剑桥模型,考虑了桩周土的挤土效应,根据实测的土体参数,用空间柱形孔扩张对沉桩模型试验进行了分析,分析了结果与模型试验结果吻合较好,计算结果表明,分析沉桩引起的应力和位移时,应考虑桩周土的挤土效及桩周摩擦力的影响。     

饱和软黏土中沉桩以及随后固结过程的数值模拟

考虑土体的K0沉积过程,利用Flac2D软件对沉桩以及随后的固结过程进行了模拟.模拟过程前,首先对沉桩前不同应力历史土体中的原位有效应力和剪切模量的取值方法进行了分析.通过数值模拟,得到了不同应力历史土体中沉桩后孔隙水压力分布、有效应力场,以及孔压完全消散时的桩侧有效应力场.分析了不同应力历史、不同初始含水量、不同剪切模量对固结完成后桩侧土体不排水抗剪强度提高幅度的影响,探讨了土体结构性对沉桩后桩侧土体的孔隙水压力以及固结完成时桩侧土体径向有效应力、不排水抗剪强度的影响.传统圆孔扩张理论将沉桩过程看作是一个平面应变问题,忽略了问题的三维本质,本文根据应力路径的相似性给出了考虑空间性的办法.     

垫层对基桩高应变动测锤击效果的仿真分析

为确定基桩极限承载能力和桩顶受锤冲击产生应力波引起桩身应力变化可能对基桩的完整性造成的危害,针对桩锤、垫层、桩与土组成的锤击系统,利用ABAQUS软件建立有限元模型,模拟整个锤击过程并进行动态分析.将模拟数据与现场实测结果进行对比,证明模拟的正确性,该数值模型可用来研究垫层材料参数对锤击力的影响.结果表明:使用垫层可以有效减小锤击产生的应力,改变垫层刚度较改变垫层厚度对锤击应力的影响更大.     

静压沉桩及锤击沉桩对饱和砂土中超孔隙水压力的影响

随着工程技术的发展,桩在建筑领域的应用愈加广泛;但是由于沉桩引起的土体中超孔隙水压力的变化却少有研究。首先采用室内模型试验的方法,对比研究了静压沉桩以及锤击沉桩对饱和砂土中超孔隙水压力的影响范围,在不同沉桩工法下砂土中超孔隙水压力产生的规律;同时,采用数值模拟的方法比较了不同沉桩速度以及不同的桩体表面粗糙度对饱和砂中超孔压的影响。通过以上研究,定量地对比研究了静压沉桩以及锤击沉桩对饱和砂土中超孔压的影响;同时研究了不同施工因素对超孔压的影响,对实际的施工有一定的指导意义。     

海洋工程中土塞模型对管桩沉桩影响的数值分析

根据波动分析理论,改进了CAPWAPC波动方程拟合分析法。可以考虑土塞对沉桩的影响,用来分析模拟打桩过程中任意时刻桩身的沉降量。分别建立了三种管桩桩内土塞计算模型来模拟土塞作用机理;并编制了相应的计算程序。通过比较三种土塞模型的计算结果与实际海洋工程实测数据,最后得到工程中与实际吻合最好的土塞模型。     

静压桩沉桩施工对临近隧道的影响

基于圆孔扩张理论运用FLAC^3D 有限差分软件模拟了静压桩沉桩挤土过程, 并对土体位移的数值模拟结果与解析解计算结果进行了对比, 二者的计算数值与变化趋势吻合得较好. 在此基础上, 运用位移贯入法模拟沉桩的摩擦作用, 使沉桩全过程的计算结果更趋近于实际情况. 基于此数值模拟方法分别计算沉桩深度为4, 8, 12, 16, 20 m 的沉桩行为对临近隧道的变形与内力影响, 得出了以下结论: 静压桩沉桩对邻近隧道的变形有较明显的影响.随着沉桩深度的增加, 隧道结构位移也随之增大, 且以水平位移为主. 当沉桩深度达到20 m 时, 隧道结构最大位移为11.55 mm. 沉桩过程亦使隧道产生一定的扭转: 沉桩深度为4, 8, 12, 16 m 时, 隧道顺时针偏转(背向沉桩方向);沉桩深度为20 m 时, 隧道逆时针偏转(朝向沉桩方向). 随着沉桩深度的增大, 隧道结构的附加弯矩从对称竖向轴线分布逐渐向逆时针方向偏转至对称横向轴线分布; 沉桩后隧道的弯矩图有逆时针扭转的趋势(转向沉桩侧), 且大部分隧道结构的弯矩绝对值有减小趋势.     

桩-土作用下桩间距及桩位对抗滑桩及土体力学特性的影响

为探究桩间距及桩位对桩-土作用下抗滑桩及土体力学特性的影响,以某边坡治理工程为例,采用ABAQUS对不同桩间距及桩位的桩-土有限元计算模型进行数值模拟,分析模型达到临界破坏时的抗滑桩桩身内力及土体力学特性的分布规律.结果表明,抗滑桩的弯矩、剪力与桩间距呈正相关,与桩位距坡脚水平距离呈负相关.其中,弯矩随深度的变化曲线呈"凸"形,剪力呈"S"形;两桩中轴线上土体的x、y方向应力分量的幅值变化随桩间距的增大而减小,间接反映出土拱效应强度不断被削弱;土体x方向的应力峰值受桩位的影响较小,其峰值出现在桩后约1m的位置;土体x方向的应力峰值出现的位置随桩间距的增大逐渐远离抗滑桩.     

海洋石油平台桩基拒锤现象

为了解决在海洋石油平台建造中打入大直径超长桩经常遇到的拒锤问题，采用一维波动方程研究了桩一土一锤体系的相互作用原理，采用弹性力学的小孔扩张理论研究了打桩过程中桩周围土体中的总应力增加量，并用斯开普敦公式计算了由此引起的超静孔隙水压力．应用饱和土的有效应力原理、水力劈裂理论以及土体的固结理论分析了后继打桩桩周土阻力增大甚至出现拒锤现象的原因．结合打桩记录，采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力．实际工程算例和海上原位动测结果说明了该方法具有可行性．     

刚性桩复合地基桩土应力比计算

分别取桩、土单元进行受力分析,建立变形协调微分方程.基于荷载传递法,考虑群桩效应的影响,计算出桩与桩侧单位厚度土相互作用的等效刚度系数.根据桩、土和垫层的协同作用及边界条件,求得了刚性桩复合地基桩土应力比,并对影响桩土应力比的参数进行了分析.本文方法考虑了群桩效应、侧向土压力等因素对桩侧摩阻力的影响,对已有的模型试验进行计算,所得计算结果与实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性,对工程实践具有一定的指导意义.     

嵌岩桩极限承载力的非线性分析

本文根据桩土之间的相互作用 ,采用邓肯 -张模型对土、基岩进行非线性有限元分析 ,计算出桩、土的内力、变形以及承载力 ,理论计算结果与实测情况比较接近。同时据实测结果 ,对照规范提出建议。图 3,表 2 ,参 3。     

考虑挤土效应的桩基承载力分析

考虑了沉桩挤土效就引起的桩周土体的应力和孔隙比的变化及其对土体非线性性质的影响，修正了现有的荷载传递函数，编制了计算程序，并对一试桩资料进行计算分析，计算结果与试验结果吻合较好。     

引水暗渠湿陷性黄土-灰土挤密桩复合地基动力特性

采用时程分析法,对湿陷性黄土地基引水暗渠灰土挤密桩单桩—土体模型的动力特性进行研究,结果表明:在水平地震荷载作用下,桩顶的位移最大,桩与土接触位置桩的位移比土的位移大,桩竖向中心节点的应力很小,桩侧土体应力大且沿径向增大,桩底土体应力随深度增大减小趋势不明显.这些变化规律为多桩与土相互作用时节点位移和应力的变化规律研究和群桩—土体模型是否产生群桩效应分析提供参照依据,同时为桩—土—上部结构共同作用分析提供基础理论.     

苏通大桥主塔墩基础群桩效应研究

在苏通大桥主塔墩群桩基础与土体共同作用三维非线性有限元方法分析的基础上,研究了群桩效应对高桩承台底面受力与变形特性、基桩轴力分布、桩侧摩阻力、桩底土附加应力的影响以及桩数变化对群桩效率系数的影响,拟合得出了苏通大桥基桩轴力和群桩效率系数的计算方法.结果表明,在桩径和桩距一定的条件下,群桩效率系数的变化幅度随桩数的增加逐渐减小,并最终趋于定值.     

复合地基中桩与桩间土应力分配实验

在实验室条件下，用碎石或灰土圆柱芯增强体与黏性土组成的复合地基单位桩模型，通过复合试样的三轴实验模拟现场碎石桩和灰土桩的工作状态，探讨桩与土的相互作用问题。实验结果表明：复合体的竖向强度不是两种材料按一定几何比例简单叠加。复合试样在荷载及应变不大时，桩土应力比增加很快，随后荷载逐渐向桩周土集中，桩土应力比减少。这种规律与现场测试的桩土应力比是一致的。实验揭示了桩土应力比变化规律及其机理。     

堆载作用下考虑界面接触行为的桩-土相互作用分析

采用三维有限元模型,对在堆载作用下软土与桩的相互作用进行分析,分析中考虑土的非线性和大应变,并在桩土间设置接触单元.重点研究桩土交界面上的接触应力以及土参数对土侧压力的影响.所得到的桩土交界面上的应力分布可以很好地解释离心实验结果,参数研究有助于更深刻地理解软土与桩的相互作用机理.     

基于AMESim的振动沉桩系统的动力学仿真分析

通过AMESim软件建立了桩-土系统的动力学数值仿真模型,研究了振动沉桩过程中激振力频率和土质条件对桩-土系统的振动摩擦特性的影响.对比不同参数下沉桩位移、桩端阻力和桩侧摩擦力的变化曲线,得出激振力频率以及土质条件对沉桩效果的影响规律:激振频率越高,沉桩振幅越小;土的黏聚力越大,沉桩阻力初始值越大;土容重越大,沉桩阻力变化速率越快.从而获得摩擦力较小的激振频率区间,以提高土木建筑施工中桩-土系统的工作效率.