成层地基中倾斜受荷群桩的非线性有限元分析

针对轴、横向荷载共同作用或倾斜荷载作用下群桩基础受力问题的复杂性，引入无厚度型接触面单元和“无拉力”分析方法，采用非线性有限元法对倾斜受荷群桩的受力变形特性进行探讨，开发考虑材料非线性、桩-土-承台共同工作机理、桩周地基土体的分层性及不同桩项荷载形式等因素的计算程序，并由此讨论初始应力场及桩项荷载大小、倾角变化对桩身内弯矩与轴力分布的影响曲线。研究结果表明：刚性承台顶的荷载不变而倾角增大时，中桩桩项的弯矩逐渐增加，边桩的弯矩则逐渐减小；当荷载倾角不变而荷载增加时，承台下各基桩的弯矩变化规律则随荷载倾角的不同而变化。     

水平受荷倾斜群桩模型试验及受力机理研究

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用,其水平承载能力和桩周土体行为受到关注．设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验,针对6桩承台,对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形,相较于群直桩,同向10°、对称10°和对称20°的倾斜群桩水平承载力分别提高了13.3%、28.3%和75.0%,桩顶最大水平位移依次减小了21.3%、35.6%和53.9%,倾斜群桩的桩身内力较小,侧摩阻力较大,桩顶土体水平位移最多减少了48.9%,桩底土体竖向位移最多减小了56.4%．建立了承台-倾斜群桩-土体在水平荷载作用下的精细化有限元模型,进一步分析了足尺条件下不同布桩方式倾斜群桩与土体的相互作用．直桩抵抗水平荷载的作用主要由土体沿桩身法向抗力提供,而倾斜群桩在水平荷载下产生较大的侧摩阻力,且斜桩侧摩阻力水平分量在抵抗水平荷载中发挥重要作用,对称20°倾斜群桩中侧摩阻力水平分量占比高达35%,所以其水平荷载能力更强,显著提高结构的抗侧刚度．承台与桩连接方式的改变没有影响其受力模式,刚接时桩顶存在负弯矩,更有利于减小桩身弯矩和桩顶位移．合理布置的倾斜群桩可以在水平荷载下发挥显著作用...     

路堤挡土墙截面型式的选择

设置路堤挡土墙既可以加固路基坡脚,也可以节约占地,是公路工程中最常见的路基支挡构造物。本文通过对三种不同截面形式挡墙的受力特征、施工特点及经济性等方面进行对比分析,合理选择路堤墙截面型式。     

Pasternak地基中H(t)-V受荷桩水平响应有限杆单元法分析

为探讨桩顶水平动荷载H（t）与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应,基于 Pasternak地基和Euler梁理论,建立了桩-土相互作用水平振动分析模型,采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程,结合桩土连续边界条件得到桩身内力与位移解答.通过与已有解析解、有限元解和模型试验的结果比较,验证了计算方法的合理性.最后,对影响桩身内力与位移的主要因素进行分析.结果表明：1）传统Winkler地基相较于Pasternak地基模型,忽略了地基土体的剪切效应,将夸大桩体结构的实际受力,使得计算得到的桩身水平位移和弯矩均大于Pasternak地基所得结果,且随着桩土弹模比Ep/Es的降低,两种地基模型计算的桩身最大水平位移和弯矩的差异性呈现出增强趋势;2） 随着桩顶竖向荷载的增加,桩身水平位移和弯矩受P-Δ效应的影响显著.当桩顶竖向荷载特征参数λ由0增至2时,桩身最大水平位移和弯矩分别提高40.85%和78.57%;3） 相较无限长桩（L>20dp）,有限长桩的水平位移和弯矩的动力响应受桩身长径比L/dp影响更大;桩身最大水平位移和弯矩随着水平简谐荷载幅值H0的增加而增大,随着无量纲频率a0的增大而减小.     

基于ANSYS的组合荷载作用下水平受荷桩的有限元分析

根据泰州市郊某一拟建工程中桩的水平静载试验数据,运用有限元分析软件ANSYS,对水平荷载单独作用下的单桩进行了三维有限元数值模拟与分析,并在此基础上对模型进行改进,研究了组合荷载作用下桩的工作性状。主要分析了水平荷载、轴向荷载、桩的抗弯刚度、桩径以及自由段桩长对桩身响应的影响。研究结果表明:桩身水平位移和弯矩随着水平荷载和轴向荷载的增加而增大,且当水平荷载较大时,轴向荷载作用引起的P–?效应(轴向荷载引起的附加位移)比较明显,其随自由段桩长的增加而增大,随抗弯刚度和桩径的增加而减小。     

碎石桩单桩受荷模型试验的离散单元法数值模拟

为了克服连续介质模型无法有效反映碎石散体特性的缺陷,将碎石桩视为凸多边形离散块体集合,桩周软土视为理想弹塑性材料,采用二维离散单元与有限差分耦合数值方法建立了软土地基中碎石桩单桩竖向受荷模型,对碎石桩单桩受荷变形破坏及桩土相互作用全过程进行了模拟,通过荷载-沉降曲线、桩体及土体变形场应力场讨论了碎石桩单桩承载破坏机制.数值模拟结果与室内模型试验实测的荷载-沉降曲线、桩体鼓胀变形吻合良好,验证了本文数值模型的合理性.利用离散单元法建立的碎石桩模型无需复杂的本构模型假设便能较好地反映其鼓胀变形和失稳特性,同时讨论了模型的不足与有待进一步研究的问题.     

竖向受荷单桩细观工作性状

在单桩室内模型试验提供宏观依据基础上,通过对颗粒流程序的二次开发,建立单桩的三维颗粒流分析模型,对竖向受荷单桩的承载特性、荷载传递特性、桩周土体位移场、应力及孔隙率变化规律进行研究。颗粒流数值分析结果表明:单桩桩侧摩阻力的发挥先于端阻力,加载后期在桩身中下部存在一侧摩阻力弱化区,单桩桩侧摩阻力的分布与桩表面的法向应力一致;单桩桩身接触力上小下大,桩侧接触力方向以斜向下为主,桩端下土体孔隙率的变化趋势与土体应力的发展趋势保持一致。颗粒流数值模拟研究完善了对单桩细观工作性状的认识。     

双参数层状地基受水平荷载长桩的水平位移计算

基于能量变分原理推导了双参数双层地基中受水平荷载长桩平衡微分方程和相应的边界条件以及中间各层地基相互联系的弯矩平衡、剪力平衡、位移以及转角连续条件.同样多层地基也可以用这些条件来联系.将平衡微分方程的解-位移函数代入弯矩平衡、剪力平衡、位移以及转角连续条件可以求得分段位移函数的系数,从而确定多层地基中受水平荷载长桩的水...     

变截面桩水平承载规律研究

基于变截面桩水平承载计算理论,考虑不同异化深度、有效截面面积等因素,对变截面空心方桩、变截面管桩和变截面加翼管桩这3种类型变截面桩在淤泥质土中的承载性状进行了规律性研究,结果表明:变截面桩桩顶位移均随异化深度的增大而非线性减小,减小速率先增大后趋缓;桩身最大弯矩随异化深度的增大均呈先减小后增大的趋势,当异化深度为(3~4)d时桩身最大弯矩值最小;变截面桩的水平承载力均随异化深度增大而非线性增大,异化深度小于7d时变截面加翼管桩的承载力较其他2种变截面桩有明显优势,异化深度大于7d后则开始情况相反;异化深度相同时,变截面空心方桩承载力较变截面管桩有优势。综合考虑承载力及桩身弯矩随异化深度的变化后,建议变截面桩异化深度(3~4)d为宜。     

承台形状对桩水平承载力影响的有限元分析

在单桩水平承载力研究中,通常忽略承台的作用。利用计算机可以很方便地模拟单桩的水平受力情况,节约大量试验经费和工期,也能保证一定的精确度。文中用ABAQUS模拟没有承台及承台长宽比、大小和厚度不同时桩的水平受力情况,分析表明,承台对提高桩水平承载力的贡献很大,且形状不同时,这种贡献也不同。     

水泥粉煤灰碎石桩复合地基对于软基的加固效果研究

基于福州市一个路桥过渡段CFG桩复合地基工程,运用MIDAS GTS/NX建立纵断面模型,分别建立天然地基与CFG桩复合地基模型,进行静力固结分析。提取相同位置的沉降值,与横断面模拟沉降值以及现场沉降监测数据进行对比分析,结果显示：CFG桩复合地基的沉降比天然地基减小了13.6cm,且纵断面模型模拟沉降结果与横断面模拟沉降值以及现场监测结果基本一致,沉降变化趋势也相近,说明CFG桩复合地基加固软基的有效性以及有限元模拟的可靠性。研究结果可为软土地基的加固工程提供一定的理论参考与借鉴。     

钻孔灌注桩荷载传递机理试验研究

通过桩基静载试验实测数据,分析了桩身轴力的荷载传递机理.结果表明:桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力逐渐向下传递,具有明显的摩擦桩特点,桩侧摩阻力所占比重较大,而桩端阻力所占比重较小;桩底沉渣厚度显著影响桩顶沉降量与极限承载力.     

成层地基中薄壁管桩水平承载性状数值分析

针对成层地基中薄壁管桩受水平荷载的问题,基于有限元理论,编制了薄壁管桩全桩位移和内力的计算程序,利用该程序结合工程算例对影响薄壁管桩水平承载性状的因素进行了分析.结果表明:桩径是影响薄壁管桩水平承载性状的主要因素,其次是桩长和地基土性质,而桩身刚度和桩身壁厚的影响相对较小.     

建筑基桩在振动荷载作用下的响应研究

常规地震荷载下对桩基础的研究方法多为拟静力方法,大多没有考虑地震动荷载的影响。与真实情况相差较大,随着建筑抗震设计要求的提高,拟静力已经逐渐不适用当代抗震设计理念。针对地震动荷载对单桩的作用展开研究,采用温克尔(Winkler)弹性地基模型,考虑上部结构与桩基的相互影响,给出单桩在动荷载(主要是水平正弦荷载)作用下的微分方程。在Visual C++6.0软件平台上编制了相应的计算程序,得出了单桩在动荷载下的解析解。通过某框架结构工程实例,说明了提出的方法与理论的可行性与实用性。为分析单桩受动荷载提供了一种应用性较强的解析方法。除此之外也可以为分析距震中较远处的高层建筑的振动检测提供数学力学计算。     

侧向荷载作用下斜坡地基加趾桩研究

位于斜坡地形上的桩基础,由于斜坡的存在使其向下坡一侧的土体缺失,水平抗力系数下降,桩基础更容易发生倾覆;但目前对于斜坡上的桩基础并没有针对这一点进行专门的优化设计。针对这一点,通过分析了斜坡桩土相互作用的特点,结合已有的斜坡m值折减研究与挡土墙墙趾的抗倾覆原理,设计了一种针对斜坡地形的抗倾覆加趾桩。加趾桩通过类似于挡土墙墙趾的结构,在水平力作用下利用桩身的重量产生弯矩以对抗水平荷载,以补偿斜坡地形造成的抗倾覆力损失。对刚性桩和弹性桩分别设计了两种形态的加趾桩,并利用数值模拟对其结构和稳定性进了验证。     

水平荷载下桩基受力特性研究综述

通过对水平荷载下桩基受力特性研究的综述,对国内外相关研究的理论方法等进行总结,详细介绍了目前国内外常用的弹性地基反力法以及p-y曲线法等理论方法,分析了其各自的特点及适用条件,给出了水平荷载下桩基受力特性分析中有待研究的问题,为进一步研究大直径现浇混凝土薄壁管桩(PCC桩)在水平荷载下的受力特性提供研究思路.     

堆载加芯搅拌桩复合地基荷载传递与变形特性

加芯水泥土搅拌桩常被用于软土路基加固,为研究堆载作用下加芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递规律、变形特性以及芯长比对其影响,结合实际工程案例进行现场基底沉降、地基深层水平位移、分层沉降、内芯桩竖向应力监测,构建不同芯长比三维有限元复合地基数值模型进行验证、对比分析,研究结果表明：①在堆载作用下,软土路基加固区存在中性点,在中性点上下,钢筋砼内芯桩与水泥土外壳桩荷载传递方式有所不同,钢筋砼内芯桩主要承担上部竖向应力,而水泥土外壳桩由传递剪切应力转换为承担上部竖向应力;②增加芯长比可以增加桩体的有效桩长,增长水泥土外壳桩承担传递剪应力功能的长度,减少作用在桩土界面的负摩阻力大小,有利于控制沉降;③增加芯长比能有效减少基底桩顶以及桩间土的沉降量,减少桩间土的竖向应力分担。     

基桩的临界屈曲模态跃迁

考虑桩侧土摩阻力和水平抗力,建立基桩在轴向压力作用下的平衡方程.通过假设桩侧土阻力沿桩长均匀分布,水平抗力为弹性地基模型,采用级数法对基桩的屈曲问题进行求解.通过数值算例,分析水平抗力沿桩长分别为均匀分布和线性分布的情形下,两端铰支基桩的稳定性问题,重点讨论基桩在桩侧土抗力和摩阻力作用下的临界模态跃迁的现象.结果表明,由于桩侧土水平抗力的存在,使得基桩的临界屈曲荷载不一定是一阶屈曲模态所对应的屈曲荷载值.     

柔性桩与刚性桩复合地基处理效果比较探讨

阐述了柔性桩与刚性桩复合地基受力机理与沉降变形,分析了实际工程柔性桩复合地基失稳的原因和刚性桩复合地基处理成功的经验,并对两种类型复合地基的设计提出建议.