单桩静载实验的有限元模拟分析

针对静载荷实验确定单桩极限承载力的局限性,采用有限元分析方法作为单桩极限承栽力静栽实验的有益补充.该方法采用Drucker-Prager模型确定土体本构关系,在桩土之间设置无厚度接触单元,作为桩土界面的处理方式.结合工程实例,利用ANSYS有限元分析工具,建立实体几何模型,进行桩基静载实验的数值模拟.结果表明,通过合理地设定计算参数,桩基静载实验P-s曲线实测值和计算值高度一致.分析结果对桩土模拟及设计有重要参考价值.     

桩承载力反向自平衡试桩法数值模拟分析

为推动反向自平衡试桩法在实践中的应用,采用有限元分析方法对反向自平衡试桩法进行了数值模拟分析。以管桩为例,运用ABAQUS有限元软件建立反向自平衡试桩法数值模型,分别采用位移控制法和荷载控制法进行桩身和桩顶加载模拟,得到了基桩抗压极限承载力,进行了桩身轴力和桩侧摩阻力分析;对建立的数值模型进行了位移控制法下的静载试验模拟,并与反向自平衡试桩法模拟得到的极限承载力进行了对比分析。模拟结果表明,反向自平衡试桩法确定的基桩极限承载力与静载试桩法结果较为接近,不需要进行正、负摩阻力转换,但也存在平衡点位置的确定问题。     

新近深厚填土层单桩极限承载力分析

新近深厚填土属于欠固结土,在自重应力作用下土体固结并未完成,在此类地基中施工桩基础,可能会产生向下的负摩阻力,导致桩基极限承载力减小,影响建筑工程质量和安全.为了研究新近深厚填土单桩承载特性,开展单桩静载试验和基于规范的理论计算,考虑负摩阻力,单桩极限承载力计算值为1587 kN,不考虑负摩阻力的计算值为2136 kN,静载试验值为2000 kN,结果表明考虑负摩阻力时单桩极限承载力比静载试验结果少400～550 kN.因此新近深厚填土中单桩极限承载力设计值不能以桩基静载试验结果作为标准,应结合理论计算结果综合考虑,同时建议对单桩周边一定范围内的土层进行注浆加固处理.     

使用打桩自动记录仪计算基桩承载力的方法及意义

基桩承载力取决于原位土承载力、桩身的抗压强度。机型确定,锤重、管径和落距的确定,锤击过程就为打入桩的标贯过程,每米的锤击数正好反映了各层土的综合力学参数,它和终桩前的贯入度经适当的加权计算,便是该桩的原位土承载力。其与静载试验承载力相比较,可得到一个修正。经修正后的原位土承载力与基桩的桩身抗压强度的小者,就是该桩的极限承载力。通过打桩记录和发射波法检测,就能确定每支桩的实际承载力。     

考虑混凝土损伤和钢筋屈服的海上单桩基础水平承载特性数值分析

采用三维非线性有限元方法对水平荷载作用下海上单桩基础力学响应进行了比较系统的数值分析.桩身混凝土采用弥散开裂模型,钢筋采用基于Mises屈服准则的理想弹塑性本构模型.首先对已有的基桩水平静载原位试验进行了数值模拟,计算结果与相关试验数据比较吻合.进而探讨桩周土内摩擦角、变形模量、桩体配筋率及竖向荷载水平等对海上单桩桩头水平位移与水平承载力的影响,结果表明:增大桩周土内摩擦角可有效提高桩基水平承载力.配筋率较低的单桩,其水平承载力容许值主要受桩身开裂控制,而对于配筋率较高的桩,水平承载力容许值受桩头水平位移控制.由上部结构物传递下来的竖向荷载有利于桩顶侧移的减小,但同时会增加桩身最大弯矩,最优竖向荷载水平为单桩竖向极限荷载的0.4~0.6倍.     

竖向荷载作用下螺杆桩荷载沉降函数解及有限元分析

基于常用的双折线荷载传递函数,本文导出了螺杆单桩的轴向荷载-沉降曲线的显式解,并且建立ansys有限元模型进行对比计算,再结合已有的螺杆桩静载试验P-S曲线进行对比,表明本文公式及有限元模型求解螺杆桩P-S曲线的可行性.并可以根据S-logP法判定螺杆桩的极限承载力,为螺杆单桩提供合理的承载力设计值.     

关于嵌岩灌注桩单桩竖向承载力确定方法的探讨

嵌岩灌注桩作为主要柱型之一,确定其竖向承载力通常采用单桩竖向静载试验.现有试桩资料显示:单桩竖向静载试验终止加荷时,多数未达到破坏,少数为柱身破坏,属柱周(端)土(岩)体破坏者罕见,试验荷载桩侧阻力分担了大部分.对于工程桩来说,由于在施工过程中荷载是缓慢施加的,建(构)筑物的使用周期较长,在整个使用期内,桩周土层尤其是软土或松散土,将会产生固结沉降,这种沉降有时可能较大,致使工程桩与试桩的工作性状有较大的差异,用试桩所得的单桩极限承载力来评价工程桩是有其局限性的.对于硬质岩体来说,嵌岩灌注柱承载力建议按桩身强度计算确定;对于软质岩体,嵌岩灌注桩承载力可根据试桩结果分析确定.     

桩侧+桩端后压浆提高基桩承载力的工程实践

详述了某工程采用桩侧桩端联合后压浆提高基桩承载力的施工方法,并对后压浆的10根试验桩和未压浆的2根锚桩进行了现场检测试验,对实测数据进行了分析。结果表明:桩侧桩端联合后压浆桩的桩长满足要求,桩身结构完整;联合后压浆桩的承载力比未压浆桩的承载力提高70%以上;将静载试验的最大荷载确定为单桩竖向极限承载力是偏于安全的,工程桩极限承载力按8800 kN设计是可靠的;使用桩侧桩端联合压浆提高桩承载力的方案是可行的,但在施工过程中要正确选择后压浆的地层、控制好压浆量和压浆压力。     

高原寒冷条件下试验桩静载试验分析与探讨

基桩静载试验是目前获得基桩承载力最可靠的一种检验方法。为研究高原冬季寒冷条件下基桩静载试验受到的外界环境因素、施工因素等对试验结果的影响,采用慢速静载荷试验方法,分别对Φ600 mm、Φ800 mm两种规格的试验桩进行静载荷试验研究。结果表明:试验桩桩头加固处理、外界寒冷气候对桩基试验影响显著,通过调整桩头加固方法,能获取试验桩极限承载力的试验数值。经过统计分析,极差不超过平均值的30%时,取算术平均值为单桩竖向抗压极限承载力。本研究得到的寒冷气候条件下桩基试验问题的解决方法,对本地区的桩基静载试验有一定的参考作用。     

基于灰色系统理论单桩竖向极限承载力的预测

根据不完全的竖向静载试验数据,利用灰色系统理论的GM(1,1)模型预测单桩的竖向极限承载力,并对结果的合理性及误差进行分析.工程实例分析表明,竖向静载试验所施加的荷载达到或超过极限荷载的四分之三时,利用其数据进行单桩竖向极限承载力的预测具有较高的精度.同时新信息GM(1,1)模型、新陈代谢GM(1,1)模型比老信息GM(1,1)模型预测的结果更精确.     

有限棱柱法在群桩与土相互作用分析中的应用

应用有限棱柱单元法对群桩与土相互作用系统进行了三维弹塑性分析，并以无限棱柱元模拟半无限空间地基土的边界条件。在计算中以理想弹塑性弹簧模拟桩土之间的相互作用，地基土的本构模型采用修正剑桥模型。主要分析了在集中荷载下由４根长桩组成的群桩与土相互作用系统，通过具有不同径距比的群桩系统的计算，得到一组承台中心的荷载－沉降曲线。     

考虑桩土接触面特性的水平受荷单桩数值分析

采用数值方法研究了桩土接触面特性对水平受荷桩受力特性的影响,并通过对工程实例的分析验证了计算方法的有效性.实例分析表明,设置接触面对于正确模拟桩土受力特性有较大影响.计算所得的桩身弯矩和位移曲线表明,水平受荷桩的入土深度有个临界值,桩身过长对提高水平承载力无明显作用.     

FDM-DEM耦合分析刚性桩复合地基褥垫层特性

针对单独采用连续体法或离散元法分析桩体复合地基褥垫层的不足,以单桩模型试验为背景,采用有限差分法(FDM)模拟桩体和桩间土,采用离散单元法(DEM)模拟褥垫层,对刚性桩复合地基建立耦合计算模型,并对该模型各加载阶段的桩顶刺入量、褥垫层的受力特性和变形特性进行了分析.结果表明:当上部荷载较大时桩顶边缘出现沿竖向的滑裂带,褥垫层的调整均化作用是通过桩顶附近的颗粒从桩顶高应力区向低应力区流动实现的.     

粉喷桩加固软土地基形成的复合地基破坏模式

通过对粉喷桩加固软土形成的复合地基中桩间土、粉喷桩单桩以及复合地基整体的破坏机理进行了分析,阐明了复合地基不同于单桩和桩间土的破坏模式,并指出复合地基加固体象实体深基础一样工作,其承载力由沉降变形条件所控制,进而得出了粉喷桩复合地基中沉降变形起主导作用的结论。     

静压桩桩端扩张压力分析

为分析桩端扩张压力,对现有计算方法进行了改进;根据静压桩贯入机理,分析了静压桩的贯桩过程;在模拟桩体贯入过程的基础上,建立了基于半无限圆孔扩张的压桩静力平衡方程,并求得了弹性条件下桩端扩张压力的理论解答,同时进一步分析了桩端扩张压力与压入深度的关系.     

软土弯剪作用下大直径刚性桩水平承载性能试验

对软土中2根直径为0.90~1.09m、埋深6.47m的钢管单桩进行弯剪作用下的单向单循环快速维持荷载试验,获得桩身弯矩和桩顶位移随荷载的变化情况,探讨了桩周土地基加固对桩的水平承载能力的影响及刚性短柱法的适用性.试验结果表明:桩身弯矩沿埋深呈现先增大后减小的趋势,弯矩最大值出现在0.06~0.15倍埋深处;荷载水平小于0.23时,桩顶水平位移较未加固前减少20%~30%,地基加固提高了桩的水平承载性能,而荷载水平大于0.6以后,地基加固的影响消失;采用刚性短柱法的设计用钢量较实际需求多37%,存在较大安全余量.     

沉桩挤土对预制抗拔桩承载力影响的模型试验研究

为研究砂性土中沉桩挤土对预制抗拔桩承载特性的影响,开展了预制抗拔桩在非挤土、单桩挤土条件下的室内模型试验,对比分析了挤土程度、桩长及桩间距等因素对模型桩的抗拔承载力、桩顶位移及挤土范围等方面的影响。结果表明:在砂性土中不同挤土条件下,预制模型桩的极限抗拔承载力与桩长呈正相关关系;在单桩挤土试验中,试验桩极限抗拔承载力显著大于非挤土条件下对应的数值,且随着桩间距的加大,挤土强度削弱,试验桩的极限抗拔承载力随之减小,并逐渐接近非挤土条件下的承载力数值。     

桩锚试验的数值模拟

提出了一种新型的单元模型来模拟桩锚结构：桩体内的混凝土用脆弹性材料模型、钢筋用典型的应变硬化弹塑性材料模型、桩土间的相互作用则用一种特殊的非线性Winkler（文克尔）类地基来模拟其间的粘合、滑移和分离等力学状态．推导了锚桩工作状态下接触面处的位移解答和刚度公式，编写了有关的计算程序．根据试验的数据结果，用复形调优法对一些计算参数做了反分析研究．最后给出了计算实例，并与工程的实测数据进行了对比．     

基坑排桩桩间土拱效应的颗粒流模拟研究

基坑支护排桩之间净距离的大小对桩后土体的受力与变形会产生影响,采用连续介质研究方法无法研究相邻桩之间土拱的形成对桩后土体的影响.本文采用颗粒流软件PFC 2D对桩间水平土拱的形成、发展及失效整个过程进行数值模拟,分析了桩间距对土拱效应的影响,并对比了方形桩和圆形桩在产生土拱效应方面的差异.本文研究从微观方面揭示了土拱效应形成及破坏的机理,分析发现土拱的最大承载力、桩的最大荷载分担比随桩间净距与桩径比值的增大而减小,并且在相同的桩间距情况下,方桩受力性能优于圆桩.因此,在进行支护桩设计时,应选择合理的桩型和桩间距从而达到优化设计、节省投资的目的.