桩-土体系相互作用有限元分析

介绍了桩土相互作用的一般分析方法和有限元分析桩土相互作用的方法,就桩土相互作用中荷载传递的几个影响因素进行了模拟试验,得出了桩端土与桩周土的刚度比Eb／Es、桩的长径比L／d、桩端扩径比D／d等3个参数的变化对桩土相互作用荷载传递的影响。     

考虑桩土动力相互作用时阻抗函数分析

对考虑桩土系统动力相互作用时的阻抗函数进行了细致的分析，以单桩为例导出了各参数对整体阻抗函数的贡献，明确了影响桩土系统动力相互作用阻抗函数的各种主要参数，如各层土的剪切波速；桩的半径和长度；土与桩的密度；土的泊松比等，为进一步研究桩土结构相互作用打下基础。     

考虑桩-土相互作用的高墩桥梁抗震性能

采用非线性p-y弹簧模型模拟土体与桩基的相互作用,并通过有限元建模研究了土层对基岩地震动的滤波效应及土体非线性对高墩桥梁地震响应的影响。分析结果表明,若采用合适的地震动输入,在地震动强度较小时,线弹性6弹簧模型能够对高墩的剪力及弯矩响应进行较为精确的估计;但在强震作用下,则会显著高估墩身剪力需求。并且不论采用何种地震输入,6弹簧模型都会极大地低估承台位移响应,对桩基础损伤状态得到偏于不安全的估计。     

考虑地基液化后大变形的桩-土动力相互作用分析

地基液化后的侧向变形是导致桩基础震害的主要原因之一。该文给出了1995年日本阪神地震中水平地基液化后的侧向大变形对桩基础破坏作用的调查结果;在能统一描述饱和砂土液化前后尤其是液化后的大剪应变响应的本构模型的基础上,采用Penzien简化法建立桩一土相互作用计算模型,对该震害实例进行了计算分析。分析结果表明,考虑地基液化后剪应变分量的桩基础变形的计算值和实测值符合较好,液化后的剪应变分量控制着桩基础的残余变形。     

地震作用下桩-土-结构相互作用的分析

本文基于集中质量法,将桩周围土体简化为弹簧和阻尼器,用大型商用软件ANSYS对一六层框架结构进行有限元建模。建立了两种简化模型：刚性基础模型和考虑桩-土-结构相互作用模型,并分别对两种模型进行了时程分析。计算分析表明,桩土结构相互作用对系统的地震时程反应有一定影响。其结论为可为工程设计提供参考。     

考虑桩-土相互作用的管桩水平动力阻抗研究

在经典平面应变假定和波的传播理论的基础上,通过引入势函数的方法,对土层的水平振动问题进行求解,得到了桩周土和桩芯土对管桩的水平动力作用. 然后,利用初参数法求解了管桩的水平振动,分析了桩周土与桩芯土剪切模量比和管桩外半径对管桩水平动力阻抗的影响.     

考虑桩土动力相互作用时群桩阻抗函数的分析

桩与土体的动力相互作用不仅改变了桩基的承载力，也影响了上部结构对动荷载的响应，因此在进行上部结构的动力响应分析时必须考虑桩土动力相互作用的影响。对这种动力相互作用效应研究的基础是确定桩土系统的阻抗函数，文章对考虑桩土系统动力相互作用时群桩的阻抗函数进行了细致的分析，明确了影响桩土系统动力相互作用阻抗函数的各种主要参数，为进一步研究桩土结构相互作用打下基础。     

土-桩-结构线性动力相互作用简化分析

建立了简谐剪切地震波激励下三维土桩结构线性耦合体系简化分析模型,桩和结构均被简化为一简单梁模型;对耦合体系桩承台对基岩运动的放大效应进行了求解,此放大效应反映了耦合体系的动力相互作用.通过算例讨论了结构高度、刚度和质量、土层厚度和刚度以及桩刚度对耦合体系放大效应和固有频率的影响,结果表明:耦合体系的固有频率随结构高度、质量或土厚度的增加而减小,随结构刚度或土刚度的增大而增大.结构高度、刚度和质量以及土层厚度、刚度对耦合体系放大效应的影响无简单规律可循,而桩刚度对其影响不大.在与自由场地表面对基岩运动放大效应的比较中可知,在某些桩基结构的动力分析和设计中耦合体系动力相互作用不应忽略.这为进行土桩结构动力相互作用详细数值分析和试验研究建立了初步认识.     

桩、土动力相互作用的简便积分方程法

将桩视为弹性杆件,推导其在轴向和侧向荷载作用下的拉氏空间基本解,应用互等定量分别建立了桩在轴向和侧向动力荷载作用下的积分方程使其离散。对于土域应用了弹性半空间的拉氏空间动力基本解,采用加权残量法建立了土域的积分方程也使其离散,按照土和桩接触面的平衡和相容条件,对桩、土系统建立一组代数方程,则在其接触面和域内任意点的位移和力可以求解,由Ｋｏｉｓｕｍｉ数值求逆的方法可以得到时域的解。     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

基于桩-土软化模型的单桩荷载传递规律研究

桩身侧摩阻力是桩基设计非常重要的参数指标,而桩侧摩阻力的软化行为会引起桩承载能力的降低。基于桩-土软化模型推导出了单桩荷载传递规律的解析解。通过单桩静载荷试验,对比分析了解析解和桩荷载试验结果之间关系,结果表明桩的轴向力和桩-土界面应力应变吻合良好,验证了所提解析解的合理性。传统的解析解是通过经验法将桩端承载力当作已知边界条件使用,而本文提出的解析解可以通过不同的外加荷载和侧摩阻力来计算桩端承载力。由于考虑了桩侧土体的软化特性,在桩基加载过程中,从桩身归一化的侧摩阻力分布图中可以观察到桩身摩阻力的软化行为,桩基承载力有所下降。     

锤击打入桩与土的共同作用分析

用有限元法对单桩的锤击贯入过程进行了数值模拟,得到沉桩引起的土体应力反应峰值,并以此作为土的前期固结应力,进行使用桩土共同作用分析,得到桩基的承载特性,初步实现了在桩土共同作用分析中对沉桩影响的真正考虑,计算结果与实测结果的较好吻合验证了本文锤击沉桩数值模拟及考虑沉桩影响的桩土共同作用分析方法的可行性。     

考虑桩土相对滑移的单桩沉降分析

基于弹性理论解,提出了考虑桩土相对滑移的单桩计算模型,并编制计算程序.文末进行实例分析,给出单桩p-s曲线.经对比,与试验的沉降曲线基本吻合,说明该方法是合理的.     

考虑土-结构相互作用体系地震反应谱分析

考虑相互作用体系地震分析中,人工边界的施加是一个关键问题.重点介绍了黏-弹性边界在SAP2000的实现方法.以一个框架为例计算了不同场地土-结构相互作用体系的周期变化,并基于设计反应谱计算了考虑/不考虑相互作用的地震总作用力和上部结构顶层最大位移.当考虑相互作用后,尤其是软土,上部结构的周期、地震作用力、顶层最大位移有较大变化.     

考虑土-结构动力相互作用的高层建筑地震响应分析

随着新版建筑抗震设计规范的出台,建筑物抗震设计要求也日益提高.在以往的高层建筑地震响应分析中,由于计算技术上的困难和经济上的约束,大多数时候工程师们都采用了固定基底假设.这样做对于建立在刚性比较大的地基上的结构,由于相互作用不是很明显,还是可以接受的,但是对于建立在软弱地基上的结构,由于相互作用比较强烈,在计算中是应该...     

考虑共同作用的刚性桩复合地基解析分析及其工程应用

 基于集中力作用下的Mindlin解位移公式,推导得到圆形和环形均布荷载作用下的地基沉降公式,将刚性桩复合地基视为桩、土、筏板体系,采用半解析法,通过筏板、桩以及地基相互之间力的平衡与位移协调建立方程,得到了刚性桩复合地基考虑共同作用的半解析解。文中方法未知量少,计算速度快,便于实际应用,工程实例结果表明,该方法具有较好的适应性。     

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.     

瑞利波作用下桩土相互作用横向动力响应计算研究

将采用Novak薄层法计算地基土动力阻抗的方法引入到瑞利波作用下桩土横向动力响应分析中,得到了单桩横向动力响应的计算公式.在此计算公式的基础上分析了长径比、桩土刚度比、地基土的泊松比对单桩横向响应的影响.结果显示,泊松比的变化对单桩水平动力响应有影响,桩土刚度比对单桩水平动力响应有较大影响,而桩长对桩底自由的单桩动力响应基本无影响.而且单桩水平动力响应随着频率的增大而减小.     

考虑土体结构劣化的高原山区桩-土体系数值分析

高原山区土体常年受冻融循环作用,结构不断劣化,导致桩-土界面作用削弱,对 构筑物稳定性产生不利影响 . 本文开展室内试验结合数值模拟,构建了土体在冻融循环作用 下的结构劣化模型,建立了考虑土体结构劣化的水-热-力耦合数学模型并验证了其可靠性 . 基于此,对服役期内高原山区桩-土体系稳定性进行了数值分析 . 试验结果表明,冻融循环条 件下,土体渗透系数及孔隙比随冻融次数增加呈对数型增大,土体黏聚力随冻融次数增加呈 指数型减小,内摩擦角随冻融次数增加呈对数型增大. 服役期内,桩周土体最大冻胀位移随服 役年限增加逐渐减小,最大融沉位移逐年增大,桩周土体整体呈融沉趋势;桩基冻胀位移随服 役年限增加逐渐减小,融沉位移逐年增大,冻胀融沉增长速率不断减小,但桩基融沉位移大于 其冻胀位移. 试验结果可为高原山区桩基础设计提供技术支持与理论指导.