桩顶竖向荷载作用下桩土响应的数值分析

为了研究桩土之间的相互作用机理,利用数值方法建立桩土计算模型,分析桩顶荷载作用下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置的变化规律以及桩周土体的位移.研究结果表明:桩侧负摩阻力沿桩身先增大后减小,并逐渐过渡到正摩阻力;随着桩顶荷载的增大,桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点位置上移;桩体轴力沿桩身呈现先增大后减小的趋势;受到桩侧摩阻力的作用,位于地表的桩周土体沉降受到一定影响,其影响范围随桩顶荷载的增大而减小.     

低位真空预压作用下桩基负摩阻力试验研究

结合大面积超载的应力传递特性,提出了用低位真空预压的方法模拟大面积超载作用下桩基的负摩阻力问题.对3×3群桩的负摩阻力分布情况进行了室内模型试验研究;结合试验结果,分析了土体的分层沉降特性,阐述了不同位置桩基负摩阻力发挥特性,进一步对比讨论了中性点位置的时间效应;结合其他学者的成果,对负摩阻力的计算方法进行了分析.研究结果表明:低位真空预压方法能够较好地反映大面积超载作用下深层土体的固结特性;桩土差异沉降为5mm时,桩基负摩阻力已发挥80%~90%;角桩的负摩阻力最大,边桩次之,中心桩最小;随着固结时间的增加,中性点位置逐渐下移并趋于稳定,中心桩的中性点最高,角桩最低.试验结果具有一定的实践意义.     

负摩阻力作用下的单桩竖向承载性状

对负摩阻力作用下的单桩承载性状、负摩阻力与工作荷载之间的关系进行理论分析,然后建立单桩有限元模型,研究负摩阻力作用下桩基的承载性能、桩基的刚度以及下曳沉降变化规律.研究结果表明:下曳沉降由2部分组成,一是桩顶没有荷载作用时纯粹由负摩阻力引起的桩顶沉降;二是负摩阻力作用下,桩顶荷载下移中性点位置,使得承受桩顶荷载的桩段缩短所引起的沉降.负摩阻力在中性点平面形成的一对平衡力相当于在单桩桩体上施加了预应力,提高桩体本身的轴向刚度.     

涂层对钢管桩身侧摩阻力影响的数值分析

工程中常采用涂层法来消除桩侧负摩阻力问题.为充分认识堆载作用下涂层桩的工作性状,分别建立地表堆载下钢管涂层单桩-土及钢管非涂层单桩-土模型;用有限元单元法对比分析了堆载时钢管涂层桩及钢管非涂层桩工作性状的异同,研究了涂层种类、涂层分布范围对钢管单桩桩身侧摩阻力的影响.发现桩侧加涂层可显著降低桩身侧摩阻力,涂层摩擦系数越小减摩效果越明显,不同种类的涂层其减摩效果相差近10%;仅负摩阻力区布满涂层时减摩效果最佳,用涂层法削弱桩侧负摩阻力时,必须严控涂层施加区域.研究成果对实际工程中涂层法的施工乃至桩基负摩阻力问题的消除、整个桩基工程的安全有重要意义.     

承力盘对支盘桩单桩负摩阻力影响的有限元分析

通过建立轴对称有限元模型,分析了在大面积地表荷载作用下支盘桩单桩轴向应力的变化情况,得到了承力盘对支盘桩负摩阻力的影响规律.通过分析发现:承力盘处由负摩阻力产生的桩身轴向应力变化较大,地表均布荷载对中性点的位置影响较小;支盘桩的负摩阻力分布形态和普通桩类似,中性点以上的承力盘对负摩阻力影响较大,以下的影响较小;中性点的位置随着承力盘位置的上升和盘数的增多略有上升,随盘数、盘径及盘间距的增加桩的轴向应力增大,但中性点位置基本不变,随着桩长的增大,中性点深度与桩长之比略有降低.     

基于剪切位移法的基桩负摩阻力计算

在对现有2种常用基桩负摩阻力计算方法进行分析的基础上,探讨了影响桩土间实际负摩阻力的主要因素.进而根据有效应力原理,建立出能充分考虑桩土剪切位移对摩阻力发挥程度影响的基桩负摩阻力计算分段曲线模型,并由此推导出基于荷载传递法的负摩阻力计算基本微分方程,并给出了在不同桩土相对位移条件下基桩负摩阻力计算的分段解析式.在此基础上,引进土体在均布压力作用下沉降的弹性解,从而得到了桩身轴向力、中性点的位置及基桩负摩阻力计算的改进方法.理论与工程实例试验结果对比分析表明,采用该方法所得的桩身轴力随深度的变化曲线与实测曲线吻合良好.     

端承桩与摩擦桩负摩阻力性状对比试验研究

通过对普通砂中桩竖向静载的模型试验,分析了在相同桩顶静载作用下桩的沉降稳定后,当地下水位下降时,端承桩与摩擦桩桩侧负摩阻力的变化规律。实验结果表明,在地下水位下降时,端承桩与摩擦桩桩侧负摩阻力的变化具有明显的差异。随着地下水位的下降,端承桩最先出现负摩阻力,负摩阻力引起的下拽力也随地下水位的下降而增大,中性点位置较低,桩顶沉降较小;摩擦桩而后出现负摩阻力,负摩阻力引起的下拽力随地下水位下降而减少,中性点的位置也随着地下水位的下降而上升,桩顶沉降较大。这对桩基负摩阻力性状的研究具有较大的意义。     

堆载和桩顶荷载组合作用下的桩土响应分析

桩侧负摩阻力是影响桩基工作性能的重要因素,而堆载和桩顶荷载对桩侧摩阻力的分布影响很大,为了研究其组合作用机理,采用拉格朗日差分法分析堆载和桩顶荷载组合作用下桩侧摩阻力分布、中性点位置变化规律以及桩体轴力分布。研究结果表明:负摩阻力主要出现在0.37~0.64倍桩长位置;当堆载小于或等于60 k Pa时,负摩阻力沿桩身向下先增大后减小并逐渐过渡到正摩阻力;当堆载大于60 k Pa时,负摩阻力沿桩身向下逐渐减小然后过渡到正摩阻力;桩体最大轴应力与堆载和桩顶荷载具有明显的二元线性相关性;中性点位置变化规律受桩顶荷载和堆载组合值的影响,根据此规律得出二元方程式,可用于快速估算中性点的位置。     

地基土沉降对复合地基工作性状的影响

采用数值分析方法,考虑桩-土-褥垫层的共同作用,对复合地基在地基土沉降前后的沉降、桩侧摩阻力和桩身轴向应力等工作性状进行了研究.结果表明:与常规条件下相比,在相同上部荷载作用下,地下水位下降使基础和桩顶的沉降增加,桩身轴向应力增大,桩-土应力比提高,上部荷载的增大会加剧这些现象.随着降水造成的地基土沉降增加,加固桩体中负摩阻力的影响逐渐增大,中性点位置下移,负摩阻力引起的下拉力增大,桩侧摩阻力发挥更加充分.     

不同土表堆载分布形式下桩基负摩阻力特性模型试验

为了研究土表堆载分布形式对桩基负摩阻力作用的影响,设计实施了边载及围载作用下的单桩室内模型试验.桩周土采用细砂与饱和黏土,于加载过程中测定桩身应变、桩顶位移以及土体分层沉降.试验结果表明,土表堆载分布形式对桩基附加沉降具有较明显的影响,砂土中桩基在边载分级加载作用下的附加沉降约为围载时的77%,试验结束时黏土中桩基在边载作用下的附加沉降约为围载时的74%.边载作用下砂土及黏土中桩基中性点深度分别比围载时低约0.03L~0.08L和0.02L(L为有效桩长).在砂土承受土表堆载分级加载作用或者黏土排水固结的后期,因桩土相对位移不足以完全发挥负摩阻力作用,土表堆载分布形式对桩基负摩阻力影响减弱.     

针对占压区X80输气管道的力学行为

为解决由于高钢级X80管道因地面占压而带来的安全运行问题,以实际地质参数为基础,基于ABAQUS有限元软件建立了占压工况下埋地管道三维模型。研究了管土切向摩擦因数、堆载位置、占压区尺寸(占压区域长度和占压区域宽度)等几个关键因素对占压区域下埋地管道应力的影响规律。结果表明：管道最大Von Mises应力随管土切向摩擦因数的增大线性增长;堆载距管道轴线的距离直接决定了管道应力分布;在载荷一定或合力一定时,都可以通过改变占压区域面积来降低管道应力,在载荷一定时,改变占压区长度对其应力分布影响更明显,在合力一定时,改变占压区宽度对其影响更明显。     

刚柔长短桩复合地基模型实验研究

对由四根水泥土短桩和一根混凝土长桩组成的复合地基模型进行了实验研究.分析了复合地基的荷载与沉降关系、桩身应力和桩间土应力变化情况,认为在弹性阶段刚柔桩和桩间土共同分担荷载,在塑性阶段柔性桩能够将荷载传递到更深的深度.由于短桩的端阻力作用,长桩在相应位置将出现负摩阻力,桩间土应力将出现两个峰值点.     

考虑时间效应的湿陷性黄土地区桩基负摩阻力计算理论分析

对湿陷性黄土地区桩基负摩阻力的产生机理及变化规律进行了分析。利用桩土相互作用模型,推导出了适用于湿陷性黄土地区考虑时间效应的负摩阻力计算公式。利用此公式,只需要知道土体的剪切模量G、桩端荷载Nb和时间因子Tv,就可以方便地对任意时刻湿陷性黄土引起的单桩摩阻力的分布做出预测。     

负摩阻单桩的非线性分析

文章基于荷载传递函数法和固结有限层方法,提出了一种负摩阻单桩的非线性分析法。该法以荷载传递函数法建立了桩土相互作用微分方程,采用了佐藤悟的荷载传递函数模型,用固结有限层理论求解桩周土层随时间和深度变化规律,用矩阵位移法求解微分方程。工程实例的计算结果表明,本文方法的计算结果比较符合实测结果。     

城市地面“下沉”的原因新解及其治理方法

过量抽取地下水并非造成地沉的主因,应对密集的高楼大厦的荷载压力方向加以甄别.对地沉原因的新解是,地面荷载压力和地层支撑应力较劲的结果,从而导出荷应平衡理论.分析摩擦地桩荷载压力传递机理,发现地层具有整体的支撑应力,提出认识这种无形应力是有价值的自然资源.进而研究它受压的因应规律,可利用它在城市地质片区的整体中进行调济和配置,在防治地沉中发挥中心作用,并可从中获得较大的资源效益.治理地沉的方向应在于增强地层支撑应力,应用沙桩可直接和间接增强软弱地质的支撑应力,力求使它能够和地面不断增荷加载的压力取得并保持平衡状态,就有可能保持地面永不“下沉”.     

基于桩土位移协调的柔性桩荷载传递机理研究

基于桩土的位移协调,通过引进并加以改进的Alamgir位移模式和弹性理论分析柔性桩的荷载传递.根据桩侧摩阻力在桩顶以下1/3有效桩长处达到最大的条件,推导出有效桩长的计算式,进一步获得柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力的简化计算式.通过实例分析,验证计算公式的合理性.结果表明:桩侧摩阻力理论值与试验实测值相差较大,但沿桩长的分布二者较一致;桩身应力理论值与试验实测值吻合非常好;有效桩长理论值非常接近实测桩身应力几乎为0的深度.因此,推导出的柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力和有效桩长的计算方法具有一定的工程参考价值.     

高速铁路湿陷性黄土桩筏复合地基沉降控制效应

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩筏复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩筏复合地基进行了模拟试验.试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路轨道结构对路基工后沉降的要求,需要加固处理.随着桩间距由2倍增至6倍桩径,地基总沉降量及工后沉降量显著增大且变化速率较大,桩间土对桩体的负摩阻力增大.桩间土与桩体相对位移中性点位置随着桩间距的增大而显著降低,工后阶段中性点位置变化趋势为逐步上升并趋于稳定.工后阶段筏板与桩体相对位移量呈减少并趋于稳定的趋势.差异沉降主要发生在施工阶段,桩筏复合地基工后阶段控制沉降及差异沉降的能力较好.     

软土地区长螺旋钻孔压灌桩试验研究

给出了软土地区70根长螺旋钻孔压灌粉煤灰混凝土桩的单桩静载荷试验结果，由此得到软土地区长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩侧阻和桩端阻的取值方法。介绍了8组不同大小压板下粉煤灰混凝土桩复合地基静载荷试验和2组粉煤灰混凝土桩单桩静载荷试验结果，根据带垫层刚性桩复合地基的承载特性，提出了软土地区粉煤灰混凝土复合地基承载力计算公式。