黏土地基中自平衡试桩Q−s曲线解析转换方法及模型试验研究

为了将自平衡试桩理论方法更好地应用于基桩承载力测试,提出一种针对黏土地基单桩承载力自平衡测试结果的解析转换方法.首先,假定桩侧荷载传递函数符合软化三折线模型,桩端土符合双折线模型,考虑上段桩身自重的影响,推导出一种自平衡试桩法荷载(Q)与位移(s)曲线解析理论;其次,将由自平衡加载测试数据拟合得到的桩侧抗剪刚度系数以及...     

自平衡法试验上段桩荷载-位移曲线的解析拟合算法

针对自平衡法试验数据的分析处理,假定桩侧土荷载传递函数符合三折线模型,考虑桩身重力作用的影响,推导出上段桩荷载-位移曲线的解析算式,并给出了由自平衡法试验数据确定桩 土参数的方法.通过2根桩的实测数据初步验证了文中解法的适用性,为由自平衡法试验数据推算桩侧摩阻力和桩身参数、常规顶压桩的荷载-位移曲线提供了一种理论手段.
     

基于多段荷载传递法的桩基荷载-沉降解析解

目的推导出桩侧土桩基荷载-沉降解析解,为在理论上探讨桩的轴向静载与沉降之间的关系、计算桩的极限荷载、桩身轴力和桩侧剪力提供一种较为实用的方法.方法利用多组并联弹簧组来模拟桩侧土荷载传递曲线,建立桩侧土的多段线性荷载传递函数模型,模拟桩土间弹塑性本构关系,以荷载传递函数法为基础,并巧妙地利用双曲函数变换和传递函数.分析了砂土侧摩阻力的变化对桩基荷载-沉降曲线的影响,并与专业桩基计算软件结果进行对比.结果求得了桩侧土处于弹性、弹塑性和弹-塑-滑移状态下桩身内力与节点位移的解析表达式,并递推得到了桩顶荷载-沉降关系和桩顶刚度的解析解.结论多段荷载传递法求得的荷载-沉降曲线与专业桩基计算软件结果基本吻合,说明了该方法的有效性和解析解的正确性.     

基桩竖向荷载传递模型及承载力研究

通过对桩侧荷载传递机理的分析,建立出一种改正的能综合考虑实际工程中桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状、桩侧阻的深度效应、不同桩侧土类以及不同成桩工艺等因素影响的桩侧阻、桩端阻荷载传递模型．以荷载传递解析法为基础,分别考虑桩顶沉降处于弹性、弹塑性或塑性等状态,导出了以桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的一系列公式,并开发出相应的计算程序,由此可通过控制桩顶沉降量来确定基桩的桩顶竖向承载力．将该计算方法用于某工程现场静载荷试桩对比分析,理论与实测结果吻合良好。     

分层土中静压桩单桩承载力的理论计算

根据桩土共同作用的原则及荷载传递的规律,推导出分层土中静压桩单桩承载力的计算公式,并根据广东地区的静压桩试桩资料,对公式进行了修正．利用此公式,只需知道土的干容重γ、内聚力Ｃｐ、摩擦角Ψ、压缩模量Ｅｓ及土的轴向变形系数Ｋｖ,即可求得桩的承载力和荷载－沉降曲线．与实测荷载－沉降曲线对比,该公式具有良好的适应性     

考虑土体连续性的桩承载力自平衡法研究及工程试验

自平衡试桩法因其具有方便、经济等优势而被推广起来,但目前关于该方法转换成静载法荷载-位移曲线过程中涉及到的转换系数的研究较少.在对比研究自平衡试桩法与传统单桩竖向抗压静载试验方法的基础上,依据Mindlin解,对未考虑土体连续性时转换后得到的自平衡试桩桩顶位移与实际结果的差异进行分析,研究砂土地区试桩中的上托桩桩周土体位移对桩端沉降变化的影响,进而对现有确定自平衡试桩承载力的转换方法进行改进.通过室内模拟试验验证了该方法的可行性,将此方法应用到沈阳某高层桩基础工程试验中,发现采用考虑土体连续性的自平衡转换方法明显降低了荷载-位移曲线的拟合误差.     

考虑桩土滑移的超长桩沉降非线性算法

考虑超长桩桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状,采用三折线荷载传递模型模拟其竖向荷载下桩侧传递规律,并以理论τ-z曲线描述桩侧界面桩土接触非线性。在此基础上,针对荷载传递过程中桩土滑移现象,对超长桩及桩周土分别建立单元进行离散化处理,根据桩土体系平衡条件得出桩土体系刚度矩阵方程及其迭代求解流程,从而提出了可考虑桩土滑移的超长桩沉降计算非线性分析算法.与现场试桩实测数据对比表明,本文方法计算值与实测值基本吻合,可供工程实践参考。     

桩基测试中基于荷载传递法的应用程序开发

结合自平衡加载试验,研究了荷载传递法求解桩在各个土层界面处的轴力和各个分单元的侧摩阻力,根据荷载传递解析法的假定得到试验桩的极限承载力和桩顶的沉降;同时,基于荷载传递法的解析原理,开发出专用于自平衡加载试验计算的应用程序.     

层状地基中考虑桩侧水泥土与土的静钻根植桩单桩沉降计算

基于荷载传递法和虚土桩模型,推导层状地基中考虑桩周、桩端土层分布和桩身-水泥土-土体相互耦合作用的静钻根植桩单桩沉降计算公式,并进一步讨论弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、虚土桩长度等参数对单桩沉降的影响。最后利用静载试验实测数据,对比该计算方法的荷载-沉降曲线。研究结果表明:考虑土层分布及土和水泥土对桩体沉降影响的单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较吻合,在实际工程应用中优于目前桩基设计规范的方法。     

群桩间“加筋与退帘”相互作用研究

提出了桩间“加筋与遮帘”作用的计算方法．单桩的桩土作用关系采用荷载传递曲线，根据弹性理论Mindlin方程求解群桩间相互作用．依据弹性叠加原理，建立了杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合的群桩沉降计算混合法．在编制的群桩沉降分析计算程序GPSAl中，采用本文提出的计算方法成功地计算了群桩间的“加筋与遮帘”作用．同时，在计算桩间影响系数时，考虑了桩周介质压缩层厚度有限的边界条件．本文的计算方法，可作为群桩沉降分析研究的参考．     

单桩轴向荷载-沉降曲线广义剪切位移解析算法

用线性弹性和塑性线性强化模型模拟桩周土的剪应力与剪应变非线性关系,将弹性阶段的剪切位移法推广到塑性阶段,得到了广义剪切位移理论,建立了桩土间耦合力学模型;利用此理论,分别对桩周土处于弹性、半塑性和全塑性3个不同阶段进行分析,推导出了不同边界条件下桩的荷载-沉降曲线的解析表达式以及统一解析式,对实际桩基进行了计算.研究结果表明:该方法能模拟工程中的复杂情况,从而能够解决复杂桩周边界条件下的桩基承载力与沉降问题,计算结果与实测结果最大误差为7.8%,平均误差为6%;由于考虑了桩土之间的连续性,利用该单桩承载力-沉降解析表达式能够求解桩土共同作用地基桩的承载力与沉降位移.     

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.     

耦合质量对饱和黏弹性土中桩纵向振动的影响分析

基于Biot理论,在频率域内研究了考虑质量耦合效应的饱和黏弹性土中桩的纵向耦合振动特性.采用Novak薄层法得到了饱和黏弹性土的位移、应力等的解析表达式.将桩视为Euler-Bernoulli杆,给出了饱和黏弹性土中端承桩纵向振动的动力方程.根据桩土连续性条件,得到了桩顶的复刚度表达式.与Novak解进行了对比,并考察了饱和土和桩各参数对桩顶动态刚度因子和等效阻尼的影响.结果表明:耦合质量项对桩顶复刚度有较大影响;桩土模量比对桩纵向振动特性的影响与桩长径比的取值有关.     

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.     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

考虑非线性二次梯度项的不稳定渗流解析解及其应用

在常规的地下流体渗模型求解过程中,为了简化计算,一般忽略渗流连续方程的二次梯度项。但是,在一些对求解精度要求高的渗流问题中,如果忽略渗流连续方程的二次梯度项,将产生显著的误差。使用了Boltzman变换和常数变易法,导出了无限大地层的解析解。对考虑二次梯度项与忽略该项的解进行差异分析。结果表明:随着时间、产量的增大,渗透率的降低,差异有变大的趋势。而随半径的减小,差异也有变大的趋势。最后,对解析解进行简化,导出了可以用于试井分析的简化公式。     

旋喷搅拌加劲桩抗拔试验及荷载传递分析

介绍了高压旋喷搅拌加劲桩与普通锚杆之间的异同及其工程应用情况。总结了江苏省靖江市某基坑工程旋喷搅拌加劲桩抗拔试验过程和抗拔试验加载-卸载曲线。采用双曲线荷载传递函数对单根加劲桩进行了荷载-位移分析;并与试验结果进行了对比。在荷载传递函数的基础上,提出了单根加劲桩周边土体的变形计算公式、土体剪应力的衰减模式;继而分析了单桩的影响范围,给出加劲桩最小间距确定方法来避免群桩效应。     

桩基荷载传递参数的统计特性

针对工程中常用的双曲线荷载传递函数，以上海地区不同场地的7根有实测桩身轴力分布的试桩资料、12根无实测轴力分布的单桩静载荷试验以及上海青浦某场地75根工程桩试桩资料为基础，对荷载传递函数参数a、b取值进行统计分析，研究了在不同土层中桩基荷载传递参数的变异性.研究表明，参数a、b反分析所得的均值与实测值较为接近，a、b之间呈负相关.相比地基土的常规物理力学性质指标，荷载传递参数a和b的离散度较大.柯尔莫哥洛夫 斯米诺夫(Kolmogorov Smirnov,K S)检验的结果表明，参数a、b不拒绝正态分布.     

嵌岩桩单桩沉降计算的一种简化模型

鉴于嵌岩桩所处土层、岩层的性质差异,桩侧土层、岩层及桩端岩层采用不同的双折线荷载传递函数（弹性－全塑性模型、弹性－硬化模型）,导出了嵌岩桩单桩沉降计算的一种解析算法。并利用所得公式对深长嵌岩桩沉降曲线特点,影响嵌岩桩单桩承载力、单桩沉降的因素等进行了讨论。讨论表明：桩身弹性模量Ｅ、桩端岩石刚度Ｃｂ是影响桩端阻力发挥的重要因素,也是影响单桩承载力、单桩沉降的重要因素。