桩-土-结构共同作用控制理论分析

随着高层建筑的日益发展，桩基础得到了越来越广泛的应用。桩基础不但能提高地基的竖向承我力，而且可以有效减小建筑物的沉降，同时提高了建筑物抵御复杂荷载的能力。本文从计算模型和控制理论两方面详细分析了桩-土-结构共同作用设计理论的发展及研究现状，指出了目前在设计中存在的不合理及有待改进的问题.     

桩-土-结构相互作用研究综述及展望

鉴于桩-土-结构相互作用对结构物的动力特性及地震响应的影响,对国内外桩-土-结构相互作用研究历史和现状进行了总结。介绍了国内外桩-土-结构相互作用的四大类研究方法:震害调查、数值方法、理论分析方法和试验方法,并分析了各优缺点及存在的主要问题。最后指出接触面本构模型的完善、计算方法的改进、数值分析与试验相结合、震害调查和原型观测资料的收集、空间分析模型研究是桩-土-结构相互作用问题研究的发展方向。     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑桩 土相互作用的基础上 ,根据桩 土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式 ;利用摩尔 库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式 ;讨论了桩 土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系 .研究结果表明 :用碎石桩加固软土地基 ,加固效果较好 ;但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不明显 .对于碎石桩加固的软土地基 ,应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算 .     

筒体-桩筏-地基土共同作用非线性数值分析

考虑上部结构、基础与地基土三者共同作用,以及土的弹塑性性质,采用中厚板理论分析筏板,建立了全三维有限元模型,对筒体结构下桩筏基础受力作了非线性数值分析。通过对弹性模型和弹塑性模型计算结果的比较,明确了非线性分析的意义。研究了地基土应力、应变随荷载的变化情况及桩顶反力分布的发展过程,并指出筏板厚度的增加并不总是使桩顶反力趋于不均匀。同时,讨论了土塑性及基础沉降曲面形状对桩筏基础工作性状的影响。     

桩承-上部结构的地震动力相互作用设计探讨

研究了水平地震作用下层状地基土中桩基建筑物的动力相互作用的特性,总结出各参与要素对动力相互作用体系地震响应的作用规律,并探讨了桩土上部结构共同作用程度的简单判别方法;编制了群桩分层土上部结构的动力相互作用分析及优化设计程序.实例分析表明,在带桩结构工程中应用该程序进行抗震作用下的优化动力计算是简单可行的,可由体系周期放大因子的值来确定采取相互作用设计计算与否,为桩承结构设计提供了新的分析思路.     

桩锚与土钉联合支护结构的土压力分配机制

桩锚与土钉联合支护结构在控制基坑边壁侧移变形,减小环境影响,降低基坑支护施工难度,加快施工速度等方面具有明显技术优势,并在实际工程中得到成功应用,是目前常用的基坑支护形式之一.本文在比较桩锚与土钉各自技术特点基础上,分析研究了桩锚与土钉联合支护在基坑开挖施工过程中受力变形的发展过程,提出了联合支护结构中土压力的分配机制,为桩锚与土钉联合支护结构的设计计算提供了理论保证.     

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.     

土钉与桩锚联合支护结构的计算模式

土钉与桩锚联合支护结构是由土钉支护与桩锚支护共同构成。在基坑边壁土压力及其它各种荷载作用下,土钉与桩锚作为一个整体共同抵抗荷载和变形。本文从分析土钉支护结构的受力特点、施工特点和破坏类型入手,研究分析了土钉与桩锚联合支护结构的协同工作机理,以及土钉与桩锚联合支护结构的设计计算内容与方法。     

水泥土桩复合土钉支护的失稳破坏及稳定性验算

土钉支护的特点是随挖随支,其锚固体强度随时间逐渐提高,在继续开挖过程中,基坑临空高度持续加大,使基坑边壁发生相应侧移变形,土钉开始发挥作用,因此其对施工开挖速度有较为严格的限制。水泥土桩复合土钉在施工过程中,由于水泥土桩强度和刚度的预先形成,限制了开挖施工阶段的失稳破坏,并使基坑边壁的直立开挖高度相应提高,在继续开挖和土钉施工过程中基坑边壁的侧移特征、土钉应力的分布特征均发生变化,因此水泥土桩复合土钉支护结构的失稳破坏及设计计算模式相应发生变化。本文基于水泥土桩的强度和刚度对土钉支护结构的影响,分析研究了水泥土桩复合土钉的失稳破坏特征,及稳定性验算要求,为建立水泥土桩复合土钉的设计计算理论奠定基础。     

考虑薄层连接单元的桩-土-结构动力有限元分析

考虑土和结构物的动力相互作用时，两者之间的接触状态必然对基础和结构反应产生影响．通过假定桩土接触面薄层单元本构关系特征，人为地在两种不同材料交界面上引入一种位移间断面，并采用有限元方法将其位移及刚度反应到桩土子结构中．文中给出了桩-土-上部结构动力有限元平衡方程．计算分析表明，考虑薄层单元接触效应与假定桩土位移一致协调条件下所得的动力反应结果是有一定差异的     

基于协调变形的桩锚与土钉联合支护结构的设计计算

在桩锚与土钉联合支护结构的设计计算问题中,首先就要分析联合支护中桩锚结构和土钉结构所能承担的土压力.由于锚杆和土钉作用力的发挥依赖于基坑侧壁变形,因此研究桩锚与土钉联合支护结构中土压力的分配问题应考虑基坑开挖过程中侧移的发展进程,按协调变形来计算桩锚与土钉各自承担的土压力.通过对工程实例中基坑边壁侧移的计算,并与监测结果进行对比,验证了基于协调变形的联合支护结构的设计计算方法的合理性和工程适用性.     

群桩-地基土-桥梁结构的相互作用分析

采用子结构方法研究了公路桥梁考虑群桩－地基土－空间桥梁结构相互作用分析方法，根据结构矩阵分析理论的子结构方法和中国桥梁基础设计规范（JTJ024－85）的m法，推导出了群桩基础（子结构）考虑桩－土－结构相互作用的出口刚度矩阵的表达式，并编制了相应的电算程序PSTIF和BK3。实际算例表明，本文方法计算精度和效率较高，满足实际工程的需要。     

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上，介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程，给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析，验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。     

基于桩-土-结构相互作用连续刚构桥的地震性能研究

文章对某特大桥桩-土-结构进行地震反映分析.通过对无桩模型、截桩模型以及全桩模型的对比计算分析,得出忽略桩土相互作用可能导致不完全的结果,因此适当考虑桩-土结构的相互作用,选择合适的模型进行分析十分重要.     

桩-土作用模型在桥梁设计中的研究与应用

文章论述了桩土水平作用机理的复杂性,通过宁波市后塘河大桥工程实例分析了目前常用桩-土模型在设计计算过程中的局限性,并提出了一个适用程序计算的桩-土水平作用m-P-y模型.     

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。     

土钉内力的增量计算方法

为了解决土钉支护设计中土钉内力的计算方法缺乏理论依据的现状,在分析挡土桩和地下连续墙结构增量计算方法的基础上,根据土钉支护的施工特点对土钉结构进行合理简化。并借鉴土力学的相关知识,得出具有理论基础的土钉内力的增量计算方法。用该方法计算出的土钉内力值与测试结果较为吻合。     

天津站交通枢纽-桩-土地震反应分析

为摸清大型复杂工程结构的地震反应规律及抗震性能,针对天津站交通枢纽工程,选取包括地上和地下结构的标段,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,将桩土区域等效连续化成桩土合一的复合材料,建立了结构-桩-土相互作用的天津站交通枢纽工程的三维有限元模型,并采用非线性动力时程分析方法进行计算.结果表明,天津波作用下交通枢纽地震反应最大,并且各层加速度反应沿地下结构长度方向分布均匀,位移反应小于规范限值,说明天津站交通枢纽工程整体性好,具有良好的抗震性能.     

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.     

土-桩-结构动力相互作用理论研究综述

对地震下土-桩-结构相互作用的这一热点问题的理论研究作了系统总结．总结了土-桩-结构动力相互作用研究的发展过程,讨论了各种研究方法的特点及其适用范围,并针对某些理论研究思路及现状加以评述,可供此领域的研究工作者参考．