桥梁桩群存在条件下的河道水面线计算方法研究

河道水面线计算是防洪规划中的重要内容.在河道上修建桥梁工程,桥墩多采用桩群基础结构型式.洪水期,水中桩群的存在会显著抬高河道的水位,造成阻水,使河道的泄洪能力降低,其河道水面线的计算必须考虑桩群摩水的影响.为此,本文以桩群阻力的物理模型实验数据为依据,通过将桩群阻水作用概化成等效糙率,并考虑桩群引起的过流断面缩小造成的局部阻力损失,建立了桥梁桩群存在条件下的河道水面线计算方法,为防洪规划设计标准的合理确定提供了参考依据.     

刚性承台群桩沉降简化计算方法

基于考虑桩土滑移和桩顶整体刚度动态调整的群桩计算方法,分析平均端阻比与荷载水平、桩土刚度比、桩长、桩径、桩距、桩数以及桩侧、桩端荷载传递函数等因素影响规律,用统计方法拟合端阻比与上述参数的近似表达式。参考等代实体基础计算模式,提出考虑了桩身压缩量和桩端刺入变形的群桩沉降简化计算模式,该方法考虑了沉降与荷载非线性关系。最后,通过离心模型试验验证实用简化计算方法的准确性。研究结果表明：采用简化计算方法所得结果与精确计算方法所得结果以及试验结果均吻合;桩身压缩量和桩端刺入变形不能忽略。     

桩基础的动力群桩效应

分析桩—土—桩相互作用的机理 ,依据弹性Winkler地基梁理论 ,采用相互作用系数的概念考虑群桩效应 ,提出层状场地中 ,考虑动力群桩效应的结构等效动力刚度矩阵的计算方法 .以两个代表性的实例 ,分析动力群桩效应的特点 ,并比较两个实例的差异 .     

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.     

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.     

动载作用下群桩桩顶的荷载分布

采用动力文克尔地基梁模型计算单桩的动力阻抗 ,利用动力相互作用因子来考虑桩 -土动力相互作用 ,在此基础上导出计算群桩桩顶内力的方程 .通过算例说明动荷载作用下群桩桩顶的荷载分布特点     

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.     

饱和软土地基中群桩施工引起的超孔隙水压力

通过对挤土桩桩基施工过程中实测资料的分析和理论研究,认为群桩施工时的超孔隙水压力与单桩情况下的不同.虽然群桩的影响因素更为复杂,但在各桩施工时的相互影响和“水裂”作用的限制下,孔隙水压力值仍会趋于稳定.为此对饱和软土中桩群范围内超孔隙水压力的产生、分布和变化趋势进行了探讨,对桩群外超孔隙水压力的分布规律和影响范围也进行了讨论.     

群桩沉降的非线性分析

群桩的沉降分析一直尚用共同作用系数概念,并把两根桩之间的共同作用系数推广到群桩中。由于这种分析方法没有考虑单桩P－S曲线的非线性特性,计算结果使部分桩的承载力大于单桩的极限承载力,这显然是不合理的,本文通过引入单桩静载荷试验的P－S曲线,对弹性方法进行改进,使计算结果更符合实际。     

层状地基中刚性承台群桩竖向力学分析

基于Winkler地基模型，建立分层土中单桩的荷载传递矩阵，并考虑被动桩与桩周土的相互作用，建立被动桩的位移控制方程，得到两根桩的相互影响系数a．提出了刚性承台下受荷群桩的位移内力计算的解析方法，并和有限元计算的结果进行了比较，得到了较好的一致性．     

群桩基础抗力系数和安全系数的可靠度设计

针对由于群桩效应和系统效应的存在,群桩基础的可靠性分析与设计较为复杂这一问题,基于单桩可靠度分析与设计原理,考虑群桩效应和系统效应的影响,对抗力系数和安全系数进行修正,并结合桩基设计方法进行分析.研究结果表明:桩基设计方法、群桩效应和系统效应对抗力系数和安全系数影响很大.在满足目标可靠度水平条件下,当群桩效应系数和系统效应系数大于1时,可以提高抗力系数设计值,降低设计安全系数.忽视群桩效应和系统效应往往会导致设计方案过于保守,造成较大的浪费.     

桩筏基础共同作用下群桩的剪切位移法

将桩的上部结构、基础与地基三者视为统一整体,上部结构考虑空间框架形式,筏板计算采用享奇中厚板8节点等参数单元,桩土体系采用剪切位移法考虑群桩效应进行共同作用的空间,分析并编制了相应的程序.所编制程序具有一定通用性,适用于工程实践.     

桩基承载力与变形统一设计模式的探讨

考虑群桩效应系数,采用荷载传递函数分析方法,建立起低承台群桩承载力与变形的统一设计模式。     

轴向荷载下群桩沉降简化计算方法对比

对现有群桩沉降计算方法加以归纳总结,将计算方法总体分为经验公式法和解析法2大类,并对每类方法的建立过程和前提条件进行了归纳总结.最后,以3个典型的数据比较充分的工程案例为背景,对典型计算方法的局限性和适用范围加以比较.结果表明,土的塑性影响仅限于桩周土的狭窄区域,而桩间相互作用位移基本上保持弹性,在非线性分析框架内使用叠加原理(即相互作用因子法)是可行的.在设计方法中是否需要考虑非线性相互作用取决于群桩规模的大小.经验方法有隐含的适用范围,实际使用过程中不宜将适用范围盲目扩大.特别是从小桩组分析发展而来的方法,对大桩组的桩相互作用提供了过于保守的预测.     

群桩基础的可靠性分析

用一维高斯随机场理论，研究了钻孔灌注桩极限承载力的统计参数。相关函数法和方差函数法被用来计算土层的相应范围，通过静力触探和静载荷试验确定钻孔桩的极限承载力的统计特性。考虑到群桩效应，通过桩基础的沉降量来计算其效应，而且单桩和群桩的可靠度由Monte-carlo法来确定。最后与不考虑随机场理论的结果进行比较，系统地研究了桩基础在竖向荷载作用下的可靠度。     

颗粒形状影响下碎石-桩界面侧摩阻力计算研究

提出了一种颗粒形状影响下碎石地层中碎石-桩界面侧摩阻力计算方法,使用可 描述应力应变硬化及软化的界面剪切函数计算单桩侧摩阻力;为探究碎石颗粒形状对界面剪 切应力应变行为的影响,制备了八种碎石,使用图像处理的方法获得碎石的形状参数（长细 比、凸度及球度）;考虑三种形状参数的权重,提出了一种改进的颗粒整体规整度的计算方法; 建立不规则碎石-桩界面剪切的离散元模型,探究了颗粒整体规整度与临界界面摩擦角、界面 剪切临界状态之间的关系 .结果表明：颗粒整体规整度与临界界面摩擦角之间存在很强的线 性关系,且整体规整度只改变临界状态线的截距.在桩侧摩阻函数中考虑颗粒形状的影响,并 求解碎石地层中竖向荷载下不同深度桩基础桩侧摩阻力.将室内试验结果与采用本文提出的 考虑颗粒形状的桩侧摩阻计算方法获得结果进行对比,验证了本文所提出方法的适用性及准 确性.     

地面位移对斜桩基础的负面效应

本文通过有限元方法和简化算例分析了带斜桩的群桩工作特点,计算分三种情况:(1)群桩只承受竖向和水平的荷载,没有地面位移;(2)群桩承受竖向和水平荷载作用的同时,还承受水平地面位移;(3)群桩承受竖向和水平荷载作用的同时,还承受竖向地面位移。计算结果表明:当地面发生水平或竖向位移时,设置斜桩对群桩承载能力有一些不利影响。     

水平荷载作用下群桩效率及影响因素分析

水平荷载作用下的群桩效率是影响群桩基础水平抗力的重要参数.基于弹性叠加原理,在假设岩土体的应力扩散角恒定的同时,考虑了岩土体物理参数对相邻桩干涉效应的影响,重新推导了不同排列形式下单桩的群桩效应系数,并基于群桩效应系数,求解了1×2、2×2、3×3布置形式的群桩效率公式.同时通过有限元研究桩距与桩径比、弹性模量及泊松比对群桩效率的影响,发现桩距与桩径比和弹性模量对群桩效率影响显著,而泊松比对群桩效率影响甚微.最后通过对比群桩效率的有限元数值解与公式解,验证了公式法求解群桩效率的可靠性.     

矩形桩的承载优越性及群桩中的干涉效应

本文分析了矩形桩的承载优越性.首次提出了群桩中干涉效应概念;群桩中的干涉效应更强调群桩中各桩荷载和沉降在整个群桩范围内分布的"不均匀性",而传统的群桩效应强调的是群桩中桩的受荷平均值,沉降平均值与独立单桩的比值的"大小".     

一种桩筏基础分析法及应用

介绍一种考虑桩筏相互作用的桩筏基础分析方法.将桩简化为作用在筏板下面的具有一定刚度的弹簧,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和桩顶沉降来计算.群桩中桩顶沉降包括桩身压缩和桩端沉降两部分.群桩中桩身压缩由单桩静载试验得到的桩顶沉降与桩端沉降之差求得,群桩的桩端沉降由分层总和法计算.采用有限单元法计算程序,结合算例,说明了本分析方法的应用特点.