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.     

大型群桩-软土共同作用性状研究

以某水闸工程为研究对象,应用有限元方法对大型群桩与软土地基共同作用性状进行了研究.建立三维非线性有限元模型,通过改变影响沉降参数和桩体布置方式、桩径、桩端土性质等,分析了群桩沉降性状.结果表明,在实际工程中,桩直径以800~1 000 mm为优,桩端部土体用于持力层的土体弹性模量不宜小于400 MPa.     

承台刚性变化对群桩沉降的影响

以Mindlin解答和荷载传递法相结合的半解析法,并应用中厚板理论的广义有限单元,建立了群桩-承台体系共同作用的线性与非线性数值分析方法.该方法不仅考虑群桩的工作性状,同时可用于承台厚度变化对桩-土-承台体系工作性状的影响的分析.研究结果表明,本文建议的方法对土体线性及非线性情况下群桩沉降的性态预估令人满意.     

堆载下隔离桩对群桩承载及变形特性影响分析

工程建设和工业厂房日常使用中经常存在大面积堆载.隔离桩能阻隔堆载下的地应力传播,削减堆载对周边的影响,这一点已得到学者们的认可;但大面积堆载下隔离桩对群桩承载能力及其变形特性的影响,尚缺乏系统研究.本文通过建立多个考虑桩土相互作用的有限元数值模型,定义了隔离桩对群桩极限承载力提高效应系数和堆载下群桩承载力降低率两个指标,分析了隔离桩的存在对群桩竖向承载力、桩间地表土体沉降及承台沉降的影响.发现设隔离桩能提高群桩竖向承载力约15%,降低承台沉降约1/5,抑制桩间地表土体沉降达2mm,促使隔离桩与最外侧基桩间地表土体微拱.研究成果可为正确认识隔离桩的作用提供参考.     

缩径承台基桩竖向承载力及桩周土体变形

为了探究含缩径缺陷的承台基桩竖向承载性能和桩周土体变形规律,以缩径位于桩体深部为例,对1根完整承台基桩和6根缩径承台基桩进行了室内透明土模型加载试验,得到了桩荷载-沉降曲线。通过数据处理,得到承台沉降4 mm(极限承载力)时的桩周土体位移场。研究了缩径轴向尺寸和径向尺寸对承载力和桩周土体变形的影响规律,给出了承载力的变化原因。研究结果表明：缩径会严重影响基桩承载力,当轴向尺寸为20 mm、径向尺寸为8 mm时,极限承载力损失可达17.59%。承台和缩径周围的土体产生了较大的变形,减少了桩与土之间的相对位移。随着缩径轴向尺寸和径向尺寸增大,土体变形增大。缩径周围和桩端之间的土体发生贯通现象,桩与土体产生了同步位移,且随着缩径尺寸越大,贯通现象越明显。承台和缩径周围的土体与桩之间的相对位移,以及缩径周围与桩端之间的土体产生的贯通现象导致桩的侧摩阻力降低,从而损失了桩的承载力。     

复合地层盾构穿越构筑物群扰动规律及桩基隔断效应分析

依托某盾构穿越工程，建立了盾构同时穿越桩基和多条隧道的数值模型并进行了验证。总结了盾构穿越诱发的地表沉降、既有隧道收敛和桩基变形规律，探明了既有桩基对扰动传递的隔断效应，并通过土体应力路径分析揭示了 桩?土?隧相互作用机制。结果表明：桩基的存在减小了隧道施工引起的地表沉降和沉降槽宽度，改变了既有隧道的变形模式，对扰动传递具有明显的隔断效应；受既有隧道和盾构施工的双重影响，两者间桩基承台的横向倾斜出现多个变形阶段，桩身上部出现较大的横向位移，而桩底位移较小；桩基、隧道和土体的刚度差异是桩?土?隧间复杂相互作用的根本原因。     

考虑非达西流固结土体中桩基承载时间效应研究

为揭示堆载作用下软土固结沉降过程中桩土相互作用机理,首先,基于非达西流动定律推导土体非达西一维固结非线性方程,考虑土体固结过程中孔隙比和渗透系数等参数变化导致土体的非线性特性,通过有限差分法获得超孔隙水压力的数值解答,建立桩侧土体固结沉降计算模型;其次,基于桩土荷载传递模型,考虑土体有效应力增加对桩土界面强度的影响,提出固结土体中桩基长期承载时间效应计算理论;第三,采用Python语言编制迭代求解计算程序,获得桩身下拉荷载、桩侧负摩阻力以及中性面随时间变化的分布规律;最后,对比本文计算结果与现有试验,并进一步研究排水条件对摩擦桩与端承桩下拉荷载分布及中性面位置变化的影响。研究结果表明:与非达西流动相比,按照达西流动定律计算结果高估了土体的有效应力和桩土界面强度;排水条件对桩基础中性面位置有很大影响,双面排水时摩擦桩中性面位置随结时间向上移动,端承桩则稳定在桩尖附近,单面排水时中性面位置随固结均向下移动;本文计算结果与离心机模型试验结果总体变化规律相似,误差可以接受,提出的桩身下拉荷载及中性面位置计算方法可以高效、准确地预测桩周土体在堆载作用下非达西流动固结过程中桩基长期承载响应。     

桩土共同作用的数值模拟分析

实际工程中,土体由自重产生的压缩变形而形成的初始地应力场,是在土体完成固结之后形成的,用有限元法进行桩土共同作用数值模拟时往往会忽略初始地应力的影响,因此,模拟结果与实际情况存在一定的差异.本文利用ANSYS中的接触单元建立桩土共同作用的数值模型,通过读入作用在桩顶的垂直荷载形成载荷步文件减去土体在自重作用下的应力场来模拟初始地应力.通过该方法分析了桩顶受荷时的沉降及竖向应力,得出了桩和土体的特性对桩基沉降影响的一般规律.模拟数值与实测数据的对比结果表明,利用接触单元进行桩土共同作用的分析方法是可行的.     

大面积堆载对桩基工作性能影响的数值模拟和监测分析

受大面积堆载影响引起的软土土体沉降会导致桩基产生负摩阻力,并同时影响建筑物下基底土压力变化,使建筑物发生倾斜.在工程中经常使用堆载预压法来改善桩土间不均匀沉降.采用现场试验和数值分析比较的方法,经过桩基足尺试验,对预压后土体的固结程度进行分析,分析表明预压2个月后土体固结已达到60%,可以看出堆载预压后土体已经开始固结.随后通过Adina软件数值模拟分析验证,土体沉降量和负摩阻力达到了《建筑地基基础设计规范》要求,沉降观测表明差异沉降在1.9cm内,倾斜值不超过0.4%.     

软土地基中打桩挤土效应影响分析

饱和软粘土地区进行预制桩沉桩施工时,因挤土效应在桩周土体内部产生了较大的超静孔压,超静孔压的消散引起桩周土体大面积沉降,同时桩土之间存在较大的沉降差,沉降差将导致基桩承受负摩阻力的作用。上述因素都会直接影响到建构筑物的正常使用。通过研究群桩沉桩施工对桩周土体的扰动以及超静孔压的变化,分析了桩土沉降规律及其对单桩承载力的影响,同时对建构筑物正常使用阶段的变形情况进行了预测分析。     

固结土体与结构相互作用弹塑性有限元分析

采用Ｂｉｏｔ固结理论及考虑土体剪胀性的椭圆－抛物线双屈服面弹塑性模型对土－结构体系进行了分析，最后通过分析土体固结过程中地面的沉降特性，研究了桩间土通过桩台承受荷载的可能性。     

考虑沉降控制条件的群桩可靠度分析

考虑群桩效应和系统效应的影响,利用定义的正常使用极限状态模型因子,给出反映沉降控制条件影响的群桩承载力综合偏差系数,并结合单桩承载力可靠度方法提出考虑沉降控制条件的群桩可靠度综合分析方法.利用已有资料,研究了土体性质、桩型、承台、系统效应和容许沉降对群桩可靠度分析结果的影响.结果表明:无黏性土、低承台条件下群桩的可靠度指标比黏性土、高承台条件下群桩的可靠度指标大;群桩可靠度指标随系统效应系数的增大呈现出明显增加的趋势;群桩可靠度指标随沉降控制条件的放宽逐渐增大,但增大幅度逐渐降低.     

承台厚度不同对超长群桩的影响分析

承台-桩-土的相互作用使群桩基础的受力变形特性复杂,而超长桩由于桩身很长,加深了这种相互作用的复杂性。本文通过有限差分数值计算软件FLAC3D,对承台厚度不同的超长群桩基础进行了分析,结果表明,超长桩为低承台基础时,在承台顶荷载相同情况下,各桩轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降比高承台超长群桩基础的要小,表明采用低承台更有利于超长群桩基础受力。     

承台厚度对群桩基础差异沉降的影响分析

从减少承台基础的差异沉降观点出发,完成群桩系统计算模型的基础上,建立群桩-承台体系共同作用的线性和非线性数值分析方法,将中厚度板理论应用于承台基础的分析中,找出承台厚度的变化对减少基础差异沉降的影响,得到了最佳承台厚度的估算公式。对传统的桩-土体系分析中的有关参数在基础差异沉降中所起的作用做了进一步的分析,得到一些有意义的结果。     

群桩-土-承台共同作用分析方法

将承台与群桩分开考虑，通过相互作用影响系数计算群桩沉降，根据位移协调和力的平衡条件，将群桩的刚度矩阵和承台—土体系的刚度矩阵进行耦合．得到群桩-土-承台结构共同工作平衡方程，通过数值法求解承台的内力。     

考虑容许沉降影响的群桩抗力系数和安全系数的可靠度设计

利用单桩可靠度设计方法,考虑群桩效应和系统效应的影响,提出基于沉降控制条件的群桩抗力系数和安全系数的可靠度设计方法。研究了土体性质、桩型、承台、系统效应和容许沉降等因素对群桩抗力系数和安全系数的影响。结果表明:群桩抗力系数随系统效应系数的增大而增大,系统效应越强,可采用较高的抗力系数进行群桩可靠度设计;群桩抗力系数随容许沉降的增加而增大,但增长幅度逐渐减小,随容许沉降条件的放宽,群桩抗力系数设计依赖于承载力因素而非沉降因素;无黏性土、低承台条件下群桩抗力系数设计值大于黏性土、高承台条件下群桩抗力系数设计值;安全系数随系统效应系数的增大而减小,随容许沉降条件的放宽而降低。     

刚性筏板下群桩基础共同作用实用分析方法

为了分析实际工程中大规模桩筏基础荷载分担及沉降特性,基于桩-土-筏相互作用理论提出了在竖向荷载作用下考虑土体弹塑性的刚性筏板下群桩基础共同作用的实用分析方法.桩-土-筏相互作用包括桩-土、桩-桩、筏-土和桩-筏相互作用,土体弹塑性考虑了土体模量的双曲线型变化特性.通过对不同尺寸条件下桩筏基础现场实测案例进行分析,介绍了计算过程中相应土体参数的取值方法,并基于基础沉降及桩-土荷载分担比实测和计算值对比结果,验证了该计算方法用于分析实际工程中大规模桩筏基础的合理性.同时基于某工程桩基优化分析,其计算结果表明:考虑筏板的荷载分担能显著降低桩基用量,桩数降为原设计1/3左右时,基础沉降并不会显著增加.     

PHC管桩水平承载性状分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对深厚软土地基中预应力高强混凝土(PHC)管桩在水平荷载作用下的受力性能进行了数值模拟.桩土体系采用三维模型,桩身混凝土采用弥散开裂模型,管桩内钢筋采用理想弹塑性模型,桩周土体采用Mohr-Coulomb本构模型.桩土界面利用基于库伦摩擦模型的点面接触形式.桩中混凝土和桩周土体采用三维减缩积分一阶单元C3D8R,钢筋采用三维三节点杆单元T3D3.有限元分析结果与实测曲线比较接近,且基于库伦摩擦本构模型的点面接触形式可以很好地模拟在水平荷载作用下桩土的共同作用.利用经试验验证的有限元模型对不同型号PHC管桩的水平承载性能进行了分析,揭示了PHC管桩的水平荷载传递机理.     

基于ABAQUS的桩土共同作用的数值模拟

运用ABAQUS软件对桩土结合模型进行了数值仿真．利用ABAQUS中的主-从接触算法,在桩身与土体之间建立接触对,对桩身采用弹性模型,土体采用扩展的Drucker—Prager模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响．通过计算得到竖向载荷作用下桩的轴力分布曲线和沉降曲线．在算例中模拟了江苏某大桥N1号试桩,结果与现场实测值相近．     

不同上部结构体系下桩基沉降的简要分析

该文建立了共同作用三维模型,对上部结构-桩群-地基土相互作用体系进行三维有限元分析,利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性,合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用,分析桩基础的沉降性状.