含横向裂纹悬臂梁的损伤检测

研究了含有横向裂纹的悬臂梁的弯曲问题,并给出了一种对悬臂梁进行损伤检测的方法.将梁的损伤模拟为一个附加柔度,根据理论分析,建立了梁的挠度和损伤位置以及附加柔度之间的关系,定义损伤处梁的剖面惯性矩与完整剖面的惯性矩之比为惯性矩系数,结合有限元法,建立附加柔度和惯性矩系数的关系,给出了一个由附加柔度计算惯性矩系数的公式,根据惯性矩系数估计损伤程度.通过一个梯形截面梁的算例证明,提出的计算公式和损伤检测法是准确有效的.     

考虑桩土共同作用的桩基涡致振动

针对目前跨海大桥兴建过程中频繁出现的涡致桩基破坏问题进行研究,给出一套考虑桩土作用的计算方法.认为动荷载作用下桩基础的承载能力取决于桩与周围土体之间的动力相互作用的结果,研究上部涡振荷载作用下桩基动力反应必须基于桩土共同作用的原理.为了充分考虑桩土相互作用对单桩反应的影响,建立了桩土相互作用的模型,采用Novak动力地基理论,得到并求解桩土共同作用下的振动方程.针对多土层的实际情况,利用传递矩阵法的理论计算不同土层之间的荷载传递,计算得到桩基的柔度矩阵.根据涡致振动荷载的特点,重点考虑其中横向力部分的作用,研究其荷载分布.根据得到涡振输入荷载与考虑桩土共同作用的桩基柔度矩阵,给出了一套可行的理论计算方法.     

多元复合地基沉降计算方法探讨

以Winkler分布弹簧模拟垫层的作用,考虑垫层、桩和土之间的相互作用;并以Geddes解和Boussinesq解为依据,求出了在单位荷载下网格单元顶部的沉降,即单元的柔度系数;运用弹性理论叠加原理,建立了包括桩顶沉降、土顶沉降及其对应荷载的线性方程组.求解该方程可以进一步求出多元复合地基中主桩、次桩对土的桩土应力比和主桩、次桩及土的荷载分担比.通过工程实例进行分析,表明本文方法的计算结果和现场实测结果符合很好.     

桩-梁基础共同作用分析

考虑基础梁的刚度贡献、地基土对基础梁的支承作用，以及桩间土对桩的影响，建立桩-基础梁-地基土共同作用刚度方程．采用有限单元法建立整体分析模型，对其进行共同作用分析．将桩基受力情况分解为3种荷载工况的叠加，给出计算桩自身沉降量的计算公式(考虑了桩间土对相邻桩沉降的相互影响)．建立共同作用方程时，采用先通过计算柔度系数(沉降系数)形成柔度矩阵，由柔度矩阵求逆获得刚度矩阵的方法，使计算大为简化．     

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.     

对紧固件连接结构中紧固件柔度系数的研究

在民用工程结构中普遍采用紧固件进行结构连接,紧固件的柔度系数是分析紧固件连接细节部位的疲劳强度的重要参数。通常确定紧固件柔度系数的方法大多基于试验,人力物力耗费巨大。本文希望通过理论方法对紧固件柔度系数进行研究,获得新的计算紧固件柔度系数的方法,以达到节省物力和时间的目的。经运用材料力学和弹性理论知识,推导出了计算紧固件柔度系数的公式。将此方法与各知名公司及NACA报告NACA_TN_1051等方法比较后,本文方法不但计算结果与它们符合的较好,而且对影响因素的考虑更加全面,因此本文提供的紧固件柔度系数计算方法具有一定的使用价值。     

夯实水泥土桩复合地基中桩-土-垫层共同作用机理

基于剪切位移法,引入Mylonakis&Gazetas桩-土相互作用及温克尔地基模型,导出复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数计算式;在此基础上,考虑垫层的影响,提出路堤荷载作用下桩-土-垫层共同作用分析的新方法,并利用Matlab软件编制相应的计算程序。以夯实水泥土桩复合地基为例,进行路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基的室内模型试验,探讨垫层模量及厚度对桩与土差异沉降的影响。研究结果表明:在路堤荷载作用下,设置合适的柔性垫层,能有效增加桩体承担荷载的比例,发挥桩的承载能力,减少桩与桩间土之间的差异沉降及复合地基的沉降,改善复合地基的工作性状。     

考虑桩土相互作用的低应变基桩缺陷的定量分析

为了在低应变条件下建立考虑桩土相互作用的基桩缺陷定量分析方法,研究了不同桩土相互作用阻尼系数时速度波沿桩身的衰减规律．应用一维波动理论求解了瞬态锤击作用下桩土相互作用的定解问题,得到了不同桩侧土阻尼系数时桩的速度响应,论证了速度波的衰减是时间和桩侧土阻尼系数的函数．利用速度波的衰减规律和缺陷处能量的分配规律,得到考虑了桩土相互作用影响的缺陷定量分析关系式．为了验证这个关系式的适用性,分别对完整桩、缩颈桩和扩颈桩进行了不同纵向应力下的模型试验．通过完整桩试验反演阻尼系数,利用得到的阻尼系数和缺陷桩桩顶速度响应曲线进行缺陷定量分析,结果得到的桩缺陷程度与实际缺陷程度基本一致,误差在6％以内．结果证明,缺陷定量分析关系式确定的桩缺陷程度与实际缺陷程度是基本一致的,建立的基桩缺陷定量分析方法是可行的．     

“荷载分离法”研究复合地基的承载机理

利用数值试验的独特优势,采用作者提出的“荷载分离法”研究了群桩复合地基复杂的承载机理和附加应力的分布规律,将“群桩—土—承台”的相互作用问题层层剖析,分别得到了“承台—土—桩”和“桩—土—桩”体系的相互作用的性状与机理,讨论了附加应力和桩侧摩阻力的分布特点,归纳了“群桩—土—承台”体系在相互作用中所表现出来的3种“削弱”与“增强”机理。比较了群桩中的一根基桩和单桩在承载性状上的区别,从而得到了一系列有意义的结论。不仅对复合地基的理论与实践的进一步发展有所裨益,也同时证明了“数值仿真试验”研究手段在岩土工程领域中的独特作用。     

频率相关域的桩基-结构竖向-水平振动特性分析

导出了一种可考虑土的分层以及桩顶轴向力参与作用的计算土介质中群桩动力相互作用因子的方法,进一步增强了S-R简化模型的应用效能.利用子结构理论,可计算任意构型、桩数、土层属性下的群桩结构系统动力反应,其计算工作量较小,便于工程应用.通过一桥梁墩基结构的地震反应分析表明:考虑竖向振动附加影响的水平激振作用会产生相当的附加变位,致使水平群桩阻抗效应减少;同时桩间动力相互作用影响也较单一水平力作用时有明显规律性的增强;桩土子结构的柔性参与在一定程度上可降低体系水平动力反应.     

Analysis of Interaction Factors between Two Piles in Layered Soils

A rigorous analytical method is presented,which takes into account the pile stiffening effects,using the theory of the transfer matrix-bottom rigidity for calculating the interaction factor between two identical piles in multi-layered soils subjected to vertical loads.Following the technique proposed by Muki and Sternberg,the problem is decomposed into extended soil layers and two fictitious piles characterized respectively by Young's moduli of the layered soils and those of the differences between the piles and the layered soils.The unknown axial forces along fictitious piles are determined by solving a Fredholm integral equation of the second kind,which imposes the compatibility condition that the axial strains of the fictitious piles are equal to those corresponding to the centroidal axes of the extended layered soils.The real pile displacements can be calculated based on the determined fictitious pile forces,and finally,the desired pile interaction factors may be obtained.Selected results from parametrical studies are presented to confirm the validity of the proposed approach and portray the influence of the governing parameters on the pile interaction.     

动静荷载综合作用下桩土共同作用的机理研究

轴向荷载作用下桩与土体的相互作用理论日趋成熟,但是,迭加水平荷载作用后,桩土相互作用机理更复杂,研究面临新的课题,工程上断桩、裂桩的现象时有发生。针对这一问题,主要分析了静压桩施工过程中,由于压桩机运行荷载与轴向荷载的共同作用而产生桩体受损的原因,在轴向荷载作用下桩与土体相互作用模型的基础上,考虑了压桩机水平振动荷载的作用,建立了轴向静荷载与水平向动荷载共同作用下桩土相互作用模型,并初步进行了工程实例验证,结果尚令人满意。     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

双排抗滑桩与门架抗滑桩的有限元分析对比

对于滑坡推力很大的大型滑坡,常可能需要采用两排或两排以上抗滑桩进行治理。为合理确定滑坡推力在各排桩上的分布形式或大小,计算各排桩的实际受力和变形,采用ABAQUS有限元软件,建立了双排抗滑桩和门架抗滑桩治理顺层滑坡的三维数值分析模型。通过在桩—土间设置库仑摩擦接触面模拟桩—土相互作用,用滑带岩土体强度折减方法来施加滑坡推力,探讨双排抗滑桩和门架抗滑桩的受力情况,对二者的位移、内力、桩身土压力分布进行了对比分析,研究结果表明,后者的位移、内力明显小于前者,说明门架抗滑桩受力更为合理,是更值得推广的抗滑支挡结构形式。     

层状地基中群桩竖向振动及动内力

采用Gazetas和Makris通过拟合有限元计算结果所得到的弹簧系数和阻尼系数，基于动力Winkler地基模型和传递矩阵法，提出了一种分析层状地基中单桩和群桩竖向振动特性的简化方法．在考虑了“被动桩”和周围土体之间的相互作用的情况下求解层状土层中的桩一桩动力相互作用因子．在这基础上，计算群桩竖向动力阻抗以及群桩中单桩桩身动内力，通过相关算例分析验证了方法的适用性．     

隔离桩对堆载下群桩下拉荷载的屏蔽效应

目前关于隔离桩对堆载下群桩负摩阻力及下拉荷载屏蔽效应的研究甚少,我国规范也未对隔离桩的设计参数给出建议。定义下拉荷载屏蔽效应系数这一概念;建立考虑桩-土作用的三维有限元模型,通过数值计算结果与模型试验数据的对比,验证数值模型的准确性。以群桩效应系数和下拉荷载屏蔽效应系数为评价指标,研究隔离桩对堆载下基桩负摩阻力与下拉荷载的屏蔽效果,分析隔离桩桩长、边长、与最外侧基桩间距3个因素对屏蔽效果的影响规律,对隔离桩的设置给出参考。研究成果可为堆载时群桩负摩阻力的消除及隔离桩的优化设计提供参考。     

地震载荷下桩-土-上部结构作用机理与数值模拟

桩-土-结构动力相互作用机理研究是提高动力作用下桩基础安全性的重要基础。在分析目前桩基抗震的主要计算模型及分析方法基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桩-土-结构动力相互作用体系进行了水平地震荷载下的二维弹塑性有限元分析。比较了角桩、中间桩和中间边桩的剪应力幅值沿桩身的分布,得出了桩身剪应力幅值分布都呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布;角桩剪应力幅值较大,边排中桩和中桩的剪应力幅值较小;随着桩间距的增大以及桩边长的减小,不同位置处的桩所分担的剪应力比例差距越来越小;桩土之间的滑移量在桩顶处大,桩尖处滑移量小;桩-土接触界面在动力作用过程中桩顶剪应力幅值有增大-减小-增大的变化规律。     

大直径钻孔灌注桩群桩效应非线性分析

应用有限单元法应用程序对不同群桩效应系数下大直径钻孔灌注桩的群桩效应进行了较为深入系统的数值分析,提出了以群桩周边包络线范围内的桩身体积与土体体积(含桩体积)之比作为新的折减系数,并采用该系数对单桩p-y曲线进行折减后得到的群桩p-y曲线作为桩土横向作用模型,对大直径钻孔灌注桩的群桩效应进行非线性分析,比传统方法具有一定的优越性.实例证明了笔者给出的折减系数的可行性和简便性.