考虑固结流变的软土地基单桩下拉荷载计算

为研究大面积堆载作用下软土地基中单桩下拉荷载计算方法,基于非达西流动定律引入软土流变模型,建立了拉格朗日坐标系中考虑固结和流变共同作用下软土地基大变形长期沉降非线性计算模型.模型中考虑了固结流变过程中孔隙比与渗透系数随孔隙水的排出而发生变化.进而以荷载传递法为基础,重点研究了固结流变土体中桩土相互作用时界面抗剪强度的时间效应,提出了软土地基在大面积堆载作用下考虑非达西流动固结与流变耦合效应时单桩下拉荷载理论计算方法,通过假定桩顶变形进行迭代求解,获得了桩身下拉荷载分布与中性点长期变化规律.最后与传统固结计算方法进行比较,并分析了平均固结度、非达西流固结参数、流变参数以及堆载大小对下拉荷载变化的影响.研究结果表明,基于传统土体固结理论的计算结果偏于保守,考虑固结流变共同作用对单桩受力的不利影响极为必要.     

考虑竖向荷载的Timoshenko模型桩水平振动响应解析解

考虑饱和土应力和位移沿深度的变化,将桩基等效为Timoshenko模型,对饱和土中竖向荷载作用下的端承桩水平振动响应进行了理论研究。基于Biot动力固结理论,通过引入势函数解耦土体方程。利用Laplace变换和分离变量法求得桩周土体频域响应解析解。考虑桩基的剪切变形和转动惯性效应,结合桩土接触连续性条件,得到桩体位移和桩顶动力复阻抗频域解析解。通过数值算例,比较了竖向荷载作用下Euler-Bernoulli模型与Timoshenko模型桩顶振动特性;并研究了长径比和竖向荷载对桩顶动力复阻抗的影响。结果表明:采用Euler-Bernoulli模型计算桩顶动力复阻抗偏于危险;长径比增大到临界值后,长径比对桩顶动力复阻抗影响较小;竖向荷载导致桩顶动力复阻抗突然降低,对桩基承载能力有不可忽视的影响。     

双荷载共同作用下土体变形影响机理及计算方法

在明确给出化学荷载定义及其表征变量的基础上,考虑力学荷载的共同作用,将土体的变形分为由力学荷载引起的力学固结变形以及由化学荷载引起的化学-渗透固结变形.提出了化学和力学双荷载共同作用下考虑化-力耦合的土体变形计算方法,并从微细观作用机理角度,分析了双荷载作用下土体变形影响机理.推导了宏观孔隙体积变化量的计算公式,在此基础上结合室内渗透试验结果对2种荷载共同作用下土体的变形开展了定量化分析.结果表明,化学物的存在会引起土体发生固结变形,但土体宏观孔隙体积却并非一定减小.由于吸附水解吸到宏观孔隙空间中,也可能造成孔隙通道变宽,孔隙比增大.     

土体侧移作用下轴向受荷单桩承载性状数值分析

地下工程开挖引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前还缺乏充分的研究.采用有限差分软件FLAC 3D(fast Lagrangiananalysis of continua 3D)进行分析,讨论轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体强度、桩身刚度以及桩顶不同约束条件下的单桩性状.数值分析表明,在竖向荷载和侧向土体位移耦合作用下,轴向荷载的增加或者侧向位移的变大,对桩身变形和弯矩有着明显的影响,而土体强度、桩身刚度以及桩顶约束条件也会对桩的受力特性产生不同程度的影响,在工程实践中应予以充分重视.     

扩径体直径对钻扩混凝土桩桩周土体影响的试验研究

基于室内砂土半面模型桩竖向加载试验,采用VIC-3D非接触全场应变测量系统实时记录荷载作用下桩周土体变形的动态发展过程,结合数字图像相关技术,获取了荷载作用下桩周土体位移场分布特征,探究了扩径体周围土体破坏状态,研究了钻扩混凝土桩扩径体直径对单桩承载力、位移分布规律、压缩区及沉陷区等的影响,并对主要压缩区和主要沉陷区范...     

真空预压有限元计算方法研究

为进一步了解真空预压的加固机理，对真空预压时地下水位的变化情况以及边界对加固效果的影响进行了分析，并导出了考虑井阻和涂抹的双向渗流和变形的砂墙地基固结度计算公式．在有限元计算中，将殷宗泽的双屈服面模型与修正的考马拉一黄模型相结合，并改进了边界条件和初始条件的处理方法，考虑了砂井阻力的影响．工程实例表明，该分析计算方法考虑了土体的剪胀性、剪缩性和黏弹塑性，可以较好地模拟真空度在砂井和地基土中的传递规律．     

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。     

灌注桩单桩沉降计算的改进算法

根据灌注桩的受力特性及变形规律,建立了桩端土层较软和桩底沉渣较厚条件下的桩端荷载沉降数学模型.基于假设的桩侧土荷载传递函数,对灌注桩沉降过程中桩侧土体的变形规律进行了研究,建立了桩侧土荷载传递线性软化模型条件下桩端土硬化非线性模型的荷载沉降关系;依据桩侧土体完全弹性、弹性+软化、弹性+软化+残余、残余+软化、完全软化状态下的桩端土非线性模型的荷载传递关系,导出了单桩荷载传递公式,得到了桩侧土体多种状态下的桩顶荷载沉降规律,并通过算例验证了该公式的合理性.     

吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

连续排水边界条件下饱和软土一维大变形固结解析解

基于XIE等提出的饱和软土一维大变形固结的假设,通过引入连续排水边界条件研究瞬时荷载下饱和软土的一维大变形固结问题。利用变量代换、分离变量法和Laplace变换得到连续排水边界条件下饱和软土一维大变形固结解析解,通过退化解析解和有限差分数值解对比分析,对该解析解的正确性进行验证。基于所得解析解,分析土体的界面参数及荷载参数对土体一维大变形固结性状的影响。研究结果表明:界面参数α和β越大,土体的透水性越好,超孔隙水压力消散越快,地基的固结速度越快;当界面参数增大到一定程度后,连续排水边界可退化为完全排水边界;连续排水边界下以孔压定义的固结度Up随荷载参数λ_q的增大而减小,以沉降定义的固结度Us则随荷载参数λ_q的增大而增大;对比土体的界面参数和荷载参数对土体大变形固结的影响可知,界面参数对土体固结的影响更大。     

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。     

考虑地基固结效应的储罐力学性能分析

基于轴对称Biot固结理论,地基土采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,对地基基础与储罐共同作用问题进行了非线性固结弹塑性有限元数值分析。计算结果表明,地基中孔隙水压力的消散与储罐底板的内力变形特性的时间效应具有密切的联系,底板的最大环向应力和最大径向应力都发生在边缘板附近,壁板最大环向应力发生在壁板底部,这和抗震计算中的"象足"现象相似,该位置容易发生屈曲破坏。所得结论对于地基基础储罐的设计具有一定的参考价值。     

球面各向同性圆球土样的Biot固结模型

利用B iot固结的基本理论和球面各向同性弹性力学的一般理论,建立了球面各向同性圆球土样B iot固结问题的数学模型,在此基础上,应用Fourier,Laplace,及Hankel变换等数理方法求出其解析解;也可应用数值分析的方法进行编程计算。因此,模型的建立对其后的求解工作及B iot固结理论的扩展有重要的意义。     

软土地基固结的三维数值模拟

结合Biot三维固结理论运用有限元分析程序ADINA对软土地基的固结进行分析计算,地基土体采用弹性—理想塑性Mohr-Coulomb本构模型,计算中考虑侧向变形及空间渗流的影响,通过秦沈客运专线路堤断面实例的分析,计算数值与实测数据吻合较好。     

潮位对桩基础沉降影响的研究

深水环境中,大型桥梁的群桩基础沉降的影响因素是复杂的,其中包括有利的和不利的。通过实测数据分析潮位对桩基础受力的影响,借助数值分析的方法对潮位引起的群桩基础沉降进行定量。采用Duncan-Chang非线性模型与Biot固结理论相结合的方法建立群桩基础有限元模型模拟潮位对群桩基础沉降的影响。研究结果表明,潮位有加速桩基土体固结的作用,潮差越大这种作用越明显,沉降也就越小,对群桩基础的受力是有利的。     

基于实数编码的遗传算法在软土路基沉降预测中的应用

采用基于实数编码的遗传算法与Biot固结理论相结合,建立了适用于饱和软土地基固结的土体参数反分析方法和沉降预测方法,并编制了相应的计算机程序.工程实例表明,该模型是合理的,并能够很好地应用于工程实践.     

软土地基Biot固结损伤有限元分析程序的实现

论述了一软土地基损伤有限元分析程序的实现.该程序引入一个改进的土结构损伤模型描述土体结构的演化发展,并通过与太沙基一维固结问题的结果相比较来检验程序固结问题的功能,与单向压缩试验的结果相比较来检验程序分析弹塑性损伤问题的功能.检验发现有限元计算值与太沙基一维固结理论计算值、单向压缩试验值吻合较好.     

真空预压法加固高速公路软基的有限元分析

根据高速公路路基的变形特点，提出了真空堆载联合预压法处理高速公路软基的三维Biot固结有限元计算模型，将砂井按照实际尺寸划分单元，避免了平面计算方法中砂井处理的问题，较以往的平面数值方法更接近实际情况．结合修正剑桥模型，对某真空一堆载联合预压试验段进行了计算、分析，取得了令人满意的结果．     

桩-土-承台共同作用的模型试验研究

在低承台摩擦桩基中,桩-土-承台之间存在着复杂的共同作用,为了在设计中能够方便地考虑这种作用,设计了一个模型试验来研究桩筏基础的承载机理,通过对试验结果的分析得出了一些有实用价值的结论.     

劈裂灌浆改善土坝坝体应力状态研究

山东黄前水库粘土心墙土坝采用劈裂灌浆技术加固，本文根据Ｂｉｏｔ固结理论，利用有限元方法对坝体的变形和应力状态及坝轴线附近劈裂缝的变形进行了计算分析，并与现场实测资料比较，计算中对坝体土料的应力应变关系采用椭圆－抛物双屈服而弹塑性模型，以反映坝体劈裂灌浆加荷的复杂性。