桩基荷载传递函数扰动状态模型及应用

基于扰动状态概念，认为桩土界面单元的状态有完整状态和临界状态，受力后界面中处于这两种状态的单元服从随机分布，荷载由它们共同承担．据此建立了相应的桩基荷载传递函数模型．结合不均匀化材料的均匀化理论与概率统计方法，以桩的塑性剪切位移为分布变量，提出了模型中扰动参数的计算原理与方法．模型中，完整状态时的桩土界面单元抗剪强度采用Duncan—Chang模型计算，临界状态时的桩土界面单元承担的应力可采用传统的摩尔-库仑强度理论计算．模型具有参数较少且确定简单的特点，能反映荷载传递函数的性质，如硬化与软化，以及围压的影响．通过与实测数据的对比，验证了本文模型的准确性．最后利用建立的模型，对某工程试桩进行了分析，阐述了本文模型的工程实用价值．     

某新型组合围堰结构工程应用的仿真分析

针对某大跨度桥梁桩基及承台施工中采用的一种新型辅助施工临时结构，钢板桩和混凝土圈梁组合结构在多功能“筑岛一围堰”新工法中的应用，利用空间弹性抗力有限元法，建立空间杆系有限元结构模型，进行了模拟施工过程的仿真分析，理论计算结果与施工监控的实际数据较吻合，说明该方法能够较好地模拟原型结构的受力行为，其方法为类似的钢板桩地下连续支护结构的计算分析提供了参考．     

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。     

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．     

群桩横向非线性力学响应的三维有限元数值模拟

利用有限元软件ANSYS,针对群桩横向力学响应问题,进行了三维有限元数值模拟.计算模型中,考虑了土体的材料非线性、桩-土界面状态非线性等因素,对群桩横向力学响应的影响.通过算例分析,验证了模型的正确性.在此基础上,进一步研究了群桩-土横向相互作用的非线性特性,计算结果对于桩基础的分析和设计,有较好的参考价值.     

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。     

工程模拟自学法在基坑开挖中的应用

在基坑开挖工程中，常常可以利用数值模拟方法计算基坑场地的变形。然而，常规的数值模拟一般没有充分结合经验分析和场地观测数据来计算出较为精确的开挖变形。工程模拟自学法是一种基于神经网络的数值模拟方法，它属于一种可以综合有限元与人工智能的反分析技术。工程模拟自学法能充分发挥神经网络的自适应性、自组织性及学习、联想、容错及抗干扰能力，揭示出历史资料分析和场地测量数据中所蕴含的非线性关系,提炼出更接近土体实际状态的本构模型进行数值分析，改善变形计算精度。工程模拟自学法的具体应用可通过基坑开挖例子说明。     

水平地震下单桩动力响应的数值模拟及参数分析

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,建立了单桩-地基土系统三维有限元几何模型,运用此模型,对系统进行了水平地震作用下的单桩横向非线性动力响应分析,计算中,考虑了地基土的材料非线性、桩土界面状态非线性以及桩土弹模比、土体材料阻尼比和输入地震动水平等非线性因素和材料参数的影响.计算结果表明:桩土弹模比对桩土动力相互作用的影响较为明显.     

考虑薄层连接单元的桩-土-结构动力有限元分析

考虑土和结构物的动力相互作用时，两者之间的接触状态必然对基础和结构反应产生影响．通过假定桩土接触面薄层单元本构关系特征，人为地在两种不同材料交界面上引入一种位移间断面，并采用有限元方法将其位移及刚度反应到桩土子结构中．文中给出了桩-土-上部结构动力有限元平衡方程．计算分析表明，考虑薄层单元接触效应与假定桩土位移一致协调条件下所得的动力反应结果是有一定差异的     

基于细胞自动机的信号控制交叉口交通流模拟

应用细胞自动机方法对信号控制交叉口的动态交通流进行建模和模拟,可以使比较复杂的交通状态模拟用相对简单的计算来实现。介绍了几种用于交通流模拟的细胞自动机模型及其研究进展,在上基础上,给出了一种新的细胞自动机模型来描述车辆在交叉口的转移状态,讨论了交通拥挤和延误的二维演变,并用这一方法模拟了不同规则下的车道变换问题,通过比较模拟结果和原始输入方案可以优化信号配时。     

单桩轴向刚度的非线性分析

通过采用非线性荷载传递函数模拟桩土之间的非线性共同作用,提出了单桩轴向刚度的非线性分析方法;讨论了桩长、桩直径、桩身材料弹性模量以及不同传递函数类型等因素对桩刚度的影响;并把计算值与实测值进行了比较,结果比较一致。     

碎石桩复合地基复合模量极限值分析

针对复合地基的复合模晕是计算复合地基沉降的关键参数,但求解出完全符合实际的精确解较困难的情况,在分析碎石桩复合地基复合模量现有计算方法及计算中存在的问题基础上,将复合地摹看成由桩和土组成的复合材料,从整体上考虑,避免了桩与土之间复杂的相互作用机理分析,并采用弹性理论中最小势能原理和最小余能原理计算复合模量,推求出复合模量上、下限值计算公式.此外,对影响复合模量上、下限值的几个主要参数如桩土压缩模量、土体泊松比和置换率等进行分析.研究结果表明:碎石桩复合地基复合模量极限值随着土体模量和置换率的增大而增大,并且上限值是下限值的1.1-1.4倍,工程实例验证了所求极限值范围的合理性.     

Timoshenko模型桩水平振动的动力刚度

基于桩-土相互作用的连续介质模型,利用桩的水平振动土阻抗结果,将桩等效为Timoshenko梁,研究线性黏弹性土层中Timoshenko模型端承桩水平振动的动力特性,给出频率域内桩头动力刚度的半解析解,得到动力刚度随频率的变化曲线.在此基础上研究物性和几何参数对刚度的影响,并与Euler-Bernoulli模型桩的结果进行比较.研究结果表明,端承桩水平振动的动态刚度受桩长细比、土软硬程度、水平激振频率等的影响,这些结果可以为工程设计提供参考.     

沉桩挤土作用的有限元分析

进行了沉桩挤土效应的有限元计算，考虑到桩周土体由于桩桩贯入引起的挤土效应，选和了修正剑桥模型作为土体本构模型，通过相应的试验，拟合出挤土作用对土作用土体初始弹性模量影响的计算公式，确定了土体本构模型和其他相关的计算分析参数，对2个试验进行了分析计算，结果表明，考虑土体的塑性性质和桩体贯入过程的挤土效应对分析桩周土体的应力和变形是必要的。     

饱和粘弹性土层中空心圆柱桩的轴对称竖向振动

考虑桩的径向变形以及饱和土层对桩的径向力作用, 分别将空心圆柱桩和饱和土层视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质. 基于弹性动力理论及不可压饱和多孔介质理论, 研究了饱和粘弹性土层中端承弹性空心圆柱桩竖向振动的动力特性. 利用Helmholtz 分解和变量分离法, 在频率域得到了空心圆柱桩竖向稳态振动的轴对称解析解以及桩头复刚度的解析表达式,给出了空心圆柱桩桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应曲线, 数值考察了饱和土和桩的材料、几何等参数对桩头动刚度因子和等效阻尼的影响. 研究结果表明, 虽然空心圆柱桩精确轴对称解析解的桩头静刚度与经典Euler 杆模型桩的桩头静刚度几乎相等, 但其桩头动刚度因子和等效阻尼存在较大区别, 并且空心圆柱桩的内外径比(即桩壁厚比) 会对桩头动刚度因子和等效阻尼特性产生显著的影响. 因此, 经典Euler 杆模型桩的适用范围具有一定局限性, 应采用轴对称模型进行更加精确的分析.     

静载及循环荷载下砂土中复合桩基承载特性模型试验研究

随着桩基的广泛应用,对桩土间承载机理的研究越来越多.根据桩土间接触作用,采用大比例桩土模型进行了室内试验.为更好地仿真桩土间的摩阻效果,试验过程中对桩的材料进行了改进,并开发了一套竖向静载及循环加载系统和测试装置.通过对砂土中复合桩基进行竖向静载和循环加载试验,基于模型桩基的桩顶沉降、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩底反力等数据的分析,发现桩基承载性能随加载次数增加而增强:桩顶沉降提高了29.6%,桩身轴力提高了40.4%,桩侧摩阻力下降,桩底反力提高了50%,且桩基极限承载力提高了25%,为继续研究服役期桩基不同加载条件下的桩-土作用提供了数据支撑.     

混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基承载特性分析

为了探讨混凝土芯水泥土搅拌桩群桩基础在软土地基中的受力特征,以及褥垫层的移动趋势,进行混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测分级荷载作用下复合地基的沉降和桩顶、桩底以及桩间土不同位置的应力分布的变化来探讨复合地基承载特性。对桩顶平面处A桩周围土层表面埋设标志物,分析了褥垫层材料的移动态势和桩间土体的沉降量的规律。试验结果表明:复合地基在上部荷载作用下,加载初期是由桩来承担大部分上部荷载;由于褥垫层的调节作用,桩顶面处的桩土应力比逐渐增大,达到峰值后比值有所减小直到趋于稳定。混凝土芯水泥土搅拌桩群桩复合地基在上部荷载作用下的沉降曲线(P-S曲线)为缓变型;褥垫层向群桩所围成几何图形的中心移动,桩周土的水平位移和竖向沉降都以桩为中心呈现由近及远不断减少的趋势。研究结果为工程实践提供了有益的参考。     

基于复合材料计算方法的架空直立式码头结构数值分析

架空直立式码头桩基础具有数量多、密度大的特点,结构使用过程中桩基与周围土体的相互作用机理一直受到工程界的关注。按照复合材料力学的处理方法,基于自洽理论和应变相容原理,将桩—土相互作用体系进行等效连续化处理,建立了桩土复合材料力学模型。依次对一架空直立式码头桩基与土体相互作用体系进行了数值分析,并与"接触模型"计算方法及大尺度模型试验结果进行对比。研究表明,复合材料计算方法与"接触模型"计算方法及模型试验结果在趋势和数值上具有较好的一致性,并且采用复合材料模型能够减少计算单元划分数量,提高有限元计算方法的计算效率。