GFRP静压桩挤土效应模型试验研究

为掌握GFRP桩-土相互作用机理及压桩动态力学效应,开展GFRP静压桩模型试验研究,对表土隆起量和径向挤土压力进行分析.分析表明:表土隆起量在径向距离在1.8D(桩径)处达到峰值.此峰值随沉桩深度的增加而减小,数值最终大致稳定在0.05D;径向挤土压力随沉桩深度的增加而先增大后减小,当沉桩深度大致等于测点深度时,测点处径向挤土压力达到峰值;峰值径向挤土压力Pm随着径向距离的增大不断衰减.当径向距离达到3D时,Pm衰减至峰值径向挤土压力的最大值Pmm的30%以下;Pmm出现在桩身中下部,数值大致与桩径成正比.     

含刚性抗滑桩的土质边坡三维稳定性分析

抗滑桩是常用的边坡加固方法,但由于桩-土相互作用的复杂性,难以用经典方法计算边坡稳定性和桩位、桩长、桩距。采用强度折减法,对抗滑桩加固的三维非均质边坡进行弹塑性分析和破坏过程模拟,得出边坡的稳定安全系数和潜在滑动面,在此基础上进一步研究了桩位和桩长、桩距对边坡稳定的影响。研究表明:在潜在滑动面进行布桩时,抗滑桩与坡脚间水平距离为未加固边坡潜在滑动面水平距离的2倍时,稳定安全系数达到最大;抗滑桩嵌入稳定深层的长度宜为2/3倍桩长;三维稳定性分析能有效观察到排桩间的土拱效应,当桩间距为4倍桩径时,桩间土拱起到了较好的阻滑作用。     

降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性的影响

开展降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性影响的数值分析研究,考虑长时小雨及短时强降雨,从土体位移、坡体孔压及边坡稳定性演变角度,重点讨论降雨入渗条件下刚架桩边坡的合理桩间距,以期为雨水充沛的福建山区刚架桩边坡设计提供参考。结果表明：三维刚架桩边坡土体位移受降雨条件影响显著,随着降雨强度和持续时间的增加,土体水平位移和竖向位移依次增加;降雨条件下三维刚架桩边坡坡体内孔隙水压力分布具有明显的时空效应,短时强降雨条件下,坡顶孔压增幅最大,降雨强度的持续增加导致刚架桩边坡安全系数降幅也增大;桩间距对刚架桩边坡的渗流稳定性有显著影响,无降雨时边坡的安全系数随桩间距增大而减小;基于研究区降雨特点及暴雨频次呈现逐年递增现象,应将桩间距设为3倍桩宽,以充分发挥短时大雨情况下刚架桩的抗滑效果。     

延安地区某边坡双排抗滑桩支护分析

以延安黄土梁峁地区城市开发过程中出现的某建筑高边坡双排桩支护结构为研究对象,通过有限元程序Marc,建立数值计算模型,研究双排桩的受力机理。主要分析了桩土接触、桩体刚度、联系梁刚度、前后排桩体长度以及桩距对双排抗滑桩受力的影响。研究结果表明:随土体强度减小,后桩与土体的接触部分向桩顶发展,而前桩的接触部分则从桩顶向下减少;前桩上半部分拉应力较大,尤其在边坡根部,应力达到最大,而后桩的最大应力出现在桩顶部以下14～15m处;前、后排桩最大拉应力之比约为3/2,在承载力计算时,弯矩按3/2的比例进行分配;桩顶联梁的高度取桩身直径的60%～70%,前后桩净距取桩径的1.5倍～2.0倍较为合理。     

黄土沟壑区桩基竖向承载力计算方法

为了控制道路建设成本和满足道路线形需要,黄土沟壑区修建的桥梁桩基多处于斜陡坡上,因其存在桩侧土的缺失效应和桩侧土压力的削弱效应,降低了桩基竖向承载力,从而导致采用现行规范计算黄土沟壑区桩基竖向极限承载力偏不安全问题。结合黄土沟壑区的土质特性和背景工程的桩型特征,根据斜陡坡桩基竖向承载机理,建立了考虑边坡系数与临坡距耦合作用的黄土沟壑区桩基竖向承载力计算模型。运用FLAC 3D有限差分计算软件,研究边坡土体缺失效应和削弱效应对斜陡坡地形桩基承载力的影响,并通过回归拟合方法,建立黄土沟壑地形竖向桩基承载力计算公式。研究结果表明:黄土沟壑地形对桩端摩阻力的影响可以忽略,但对于桩侧摩阻力的影响不容忽略;边坡系数和临坡距对桩基竖向承载力的影响成相互耦合关系,桩侧摩阻力随着临坡距和边坡系数的增加而增加,且桩侧摩阻力增加量越来越慢;临坡距为1d时(d为桩径),边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了91.6%,边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了22.2%;临坡距为10d时,边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了37.4%,当边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了18.3%。提出的桩基竖向承载力公式计算结果与数值模拟结果基本一致,可为同类桩基承载力计算提供参考。     

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.     

软岩嵌岩桩承载有限元模拟

在以往桩基础受力分析方法的基础上，提出了单桩与岩土相互作用比较完善的有限元模拟方法，编制了有限元程序和部分前后处理程序，在对泥质砂岩进行力学参数试验测试的基础上，应用该程序对南宁泥质砂岩嵌岩桩进行了模拟计算，并对嵌岩深度效应、承载力、桩侧摩阻力的分布等进行了研究，结果表明：最优嵌岩深度应为5倍桩径；最大嵌岩深度应为7倍桩经。     

坡面形态和含水率对三维细砂边坡失稳影响的模型试验研究

受周围土体约束的空间效应,边坡破坏常呈现三维特征。采用模型试验对顶部压载下三维边坡的破坏机制和滑动面特征进行研究。试验考虑了坡面形态(平、凸、凹)和坡体初始含水率的影响,通过坡顶加载分力板,触发边坡模型失稳破坏。采用位移计和土压力盒分别记录坡顶位移和坡内土压力的变化。利用白砂层测量方法找到临界滑动面位置,获取滑面立体形态,分析了边坡破坏的产生、发展、失稳。试验结果表明:坡面形态对滑动特性影响很大,相同坡角下凹坡能承受最大的顶部荷载,平坡次之,凸坡最小。边坡均为浅层破坏,凹坡滑面深度最浅,平坡最大,破坏有明显的三维效应。含水率高的边坡承受的顶部荷载和滑面深度均小于含水率低的边坡。     

筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的计算与分析

针对筋箍碎石桩复合地基的受力变形特点,考虑桩-土的初始应力状态,假定桩为具有恒定剪胀角的弹塑性体,且满足摩尔库伦屈服准则与非关联流动法则,土体和加筋体为线弹性材料,考虑桩-筋材-土三者间相互作用,导得了筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算新公式.为验证本文计算公式的可行性,将本文方法计算结果与弹塑性极限分析方法结果进行对比分析,两者吻合良好.在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的影响.分析结果表明:筋材刚度是桩土应力比的主要影响因素,桩土应力比随筋材刚度、面积置换率、桩体内摩擦角的增大而增大,随着桩周土变形模量和桩体剪胀角的增大而减小.     

考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁双桩结构受力分析

深入分析了陡坡段桥梁桩基受力的P-Δ效应形成机理.依据土压力理论与弹性地基梁理论,通过对坡体剩余下滑力和土体抗力的合理简化,建立了陡坡段桥梁双桩结构体系的桩土相互作用模型.在此基础上,导出不同特征桩段微分方程的幂级数解答,从而提出了一种可考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁桩基受力计算方法.与文献算例对比分析表明了该方法的合理性.最后,对双桩结构内力与位移的影响因素及其敏感性进行了探讨,结果表明:前桩P-Δ效应的影响不容忽视,当桩顶荷载水平及地基抗力比例系数相同时,后桩桩身最大弯矩比前桩大,且最大弯矩作用面均位于边坡滑动面附近,陡坡上的桥梁桩基同样具有嵌固深度效应.     

基于坡面形态的h型抗滑桩加固效果分析

h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形四种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度三个方面综合考虑,以安全系数、边坡变形模式、桩身位移、桩身受力情况为分析依据,提出基于不同坡面形态的h型抗滑桩最优加固方案。研究结果表明：组合形坡最稳定、凸形坡最不稳定。凹形坡桩中轴线距坡脚的合理距离为4/5坡长,其余三种坡形的合理距离均为1/5坡长。凹形坡与组合形坡最优连梁长度为3～5倍桩径,直线形坡与凸形坡最优连梁长度为2～3倍桩径,组合形坡最优连梁长度为3～4倍桩径。凹形坡与组合形坡最优锚固深度为2.5倍桩径,直线形坡最优锚固深度为2～3倍桩径,凸形坡最优锚固深度为1.5～2.5倍桩径。研究结果可对边坡抗滑桩加固设计提供参考。     

抗滑桩加固边坡中桩要素设计的三维有限元分析

抗滑桩加固边坡是工程中常用的方法,其中桩位、桩间距、桩径、桩长等桩要素是抗滑桩设计的重要问题,它直接关系到边坡工程的造价与安全．通过典型的边坡实例,利用考虑桩一土相互作用的有限元折减程序,探讨计算模型尺寸、桩要素对边坡安全系数的影响．分析可知,计算模型尺寸对边坡安全系数影响很小,模型尺寸为O．5s时计算效率最高;边坡安全系数随桩位近似呈二次抛物线分布,抗滑桩布置于边坡中部既能获得最大的安全系数又能充分发挥材料的抗滑作用,为最佳桩位布置点．边坡的安全系数随桩间距的增大而减小,随桩径、桩长增大近似呈线性增加,桩间距增大桩间土拱作用逐渐减弱,最后趋近于无桩状态．桩长设计中,桩的锚固深度宜为桩长的1／3—1,2．     

基于剪切位移法的刚性桩复合地基沉降计算

在对刚性桩复合地基的工作机理及受荷过程中刚性桩与桩间土的受力特性进行分析探讨的基础上,引入Mylonakis ＆ Gazetas模型模拟桩与桩及桩与土之间的相互作用,充分考虑桩侧土体的非线性特性,假定桩侧土剪应力与剪应变的弹塑性关系,应用剪切位移法分别导出弹性阶段及弹塑性阶段的桩顶荷载与桩顶位移的显式关系式.在此基础上,考虑垫层作用的影响,提出一种能综合考虑桩-土-垫层体系共同作用的刚性桩复合地基沉降计算方法.结合某模型试验实测结果对文中理论计算进行了验证,其结果表明该计算方法是可行的.     

大型立式石油储罐考虑桩土作用地震响应分析

目的研究大型立式石油储罐-桩-土体系的动力响应,对比桩土间相互作用对上部储罐结构的影响.方法利用有限元软件ADINA建立桩-土-储罐三维整体模型,输入包含长周期在内的7条基岩地震波进行地震响应分析.结果考虑桩土相互作用后,基底剪力、基底弯矩、动液压力、罐壁有效应力均减小,但波高有所放大,且罐壁轴向应力增大明显,最大为刚性地基时的3.71倍;考虑桩土效应后,长周期地震动下储液罐的晃动波高、基底剪力、基底弯矩等动力响应均大于普通地震动作用下的结果,其中波高增大较大,最大为7.46倍;低储液量(25%)时,动力响应有所区别,表现为考虑桩土相互作用后,基底弯矩增大,储罐底板发生翘起.结论建议储罐的抗震设计中应考虑桩土相互作用与长周期地震动对储罐的影响,并在储罐薄弱部位进行加固处理.     

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.     

复合土钉支护中土钉内力实验

为了解土钉-预应力锚杆-微型桩复合土钉支护体系中土钉的受力情况,对北京市某复合土钉支护的深基坑工程中的土钉轴力进行现场原位实验,分析土钉轴力变化规律。结果表明：土钉受力具有时间效应与瞬时开挖效应,锚杆的张拉锁定可有效减缓上层土钉轴力的增长速度;土钉轴力的分布表现为两头小、中间大的特点,其峰值沿深度呈上下小、中间大的分布形式,最大峰值点位于基坑边坡中部;在坡脚附近,土钉最大轴力峰值点未出现在坡脚,而与坡脚有一定距离;喷射混凝土面层承受的侧向土压力较小,并随深度呈上下小、中间大的分布规律。     

基于FLAC~(3D)的大直径钢管桩竖向承载特性分析

为研究不同桩径对大直径钢管桩竖向承载性能的影响,选取某海上风电钢管桩基础,采用FLAC3D软件对其进行分析,研究2.0~5.0 m直径钢管桩在加载过程中桩身内力的变化情况,揭示了2.5 m直径桩基的竖向承载性能发挥特点和桩-土相互作用情况;得出当直径小于4.0 m时,桩径的增大对钢管桩竖向承载力的影响较大,对桩侧土体正应力、桩外壁与内壁侧模阻力随桩径变化影响不明显;当桩径大于4.0 m时,承载力提高效果不甚明显,而桩-土相互作用出现一定差异,最后将承载力计算结果与规范所得结果进行对比,指出现有规范的局限性.     

边坡段水平受荷桩桩前土抗力折减效应的模型试验研究

为解决由于边坡存在造成的土抗力折减问题,开展了黏性土中平地及不同边坡条件下的基桩水平加载室内模型对比试验.试验结果表明,两种工况下水平受荷桩的荷载变形曲线及内力变化规律基本一致,但位于坡体上的基桩的承载能力明显折减,而该折减效应与边坡角度及桩位于边坡的位置紧密相关.进一步量化分析了土抗力折减效应的影响因素,提出了折减效应与桩位于边坡的位置和边坡角度的定量关系.在此基础上,通过对坡体上极限土抗力和初始刚度的合理修正,建立了可考虑边坡处土抗力折减效应的水平受荷桩的p-y曲线计算公式.理论计算值与已有的试验结果的对比表明两者吻合较好.     

柔性桩桩承式加筋路堤的差异沉降分析

针对柔性桩桩承式加筋路堤,建立路堤-网-桩-土相互协调共同工作的荷载传递模型,通过改进的路堤荷载传递模型和假定的柔性桩桩侧摩阻力分布模式,获得土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用耦合下的桩土差异沉降、路堤等沉面高度等计算公式.通过工程实例的分析计算,验证计算模型的合理性.结果表明:路堤等沉面高度和桩土差异沉降均随路堤填土内摩擦角的增大先减小而后增加,随桩体压缩模量、桩土压缩模量比、桩间距增加而增大,随桩间土压缩模量、土工格栅抗拉强度、置换率的增加而减小;路堤等沉面高度随路堤填土压缩模量增加而增加,随路堤填土容重和填土高度增加而减小;桩土差异沉降随路堤填土压缩模量增加而减小,随路堤填土容重和填土高度增加而增大.     

锥形帽单桩竖向承载力模型试验研究

利用等截面桩、方形帽桩和锥形帽桩3种单桩室内模型对比试验研究了锥形帽桩的竖向承载能力,重点分析其桩顶荷载-沉降曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力曲线和荷载分担比。结果表明,锥形帽桩的极限承载力最大,相较于等截面桩和方形帽桩,锥形帽桩极限承载力分别提高了40.0%和16.7%;且锥形帽单桩的轴力分布更加均衡,其侧摩阻力呈先增大后减小再增加的趋势;桩顶锥形桩帽的设置能改善桩体受力状态,减小负摩阻力影响,提高材料利用率;试验中锥形帽单桩的桩侧阻力占总承载力的比例约63.8%,相比等截面桩与方形帽桩相应值分别增加了128.3%和59.4%,其侧摩阻力在三种桩型中为最大,整体表现为摩擦桩。