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.     

低承台小群桩共同作用诱发变形特征

基于弹性理论法的桩、土位移方程进行了部分改进,使其计算精度提高;利用改进后的位移方程用Digital Visual Fortran语言编写低承台小群桩共同作用分析程序,研究桩径、桩长、桩距、承台底基床系数对低承台小群桩的荷载-沉降关系的影响.研究结果表明:低承台小群桩的荷载-沉降关系呈缓变特征;基桩承载力及沉降量均比单桩的大,随着桩长、桩径、承台底基床系数的提高,群桩承载力及基桩承载力相应提高,但同时产生较大的沉降;桩数增加,群桩承载力及基桩承载力也相应增加,当桩群总体受荷相同时,若桩数较多,则群桩的沉降较小,但当基桩受荷相同时,若桩数较多,则群桩的沉降量增加.     

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。     

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。     

大面积堆载作用下饱和土中的桩基工作性状

软粘土地基在大面积堆载作用下会产生大量沉降,并影响区域内桩基和邻近桩基的正常工作.采用有限元方法分别研究大面积堆载作用下负摩擦桩的受力与变形性状,并通过算例分析讨论了不同接触面对桩土沉降差、侧移以及桩身轴力的影响.现场试验的数值分析结果验证了本方法的有效性,并得到大面积堆载作用下土体沉降、桩身轴力和弯矩的变化规律,为计算与设计提供了依据.     

桩距对陡岩河岸墩式码头群桩基础竖向承载特性影响研究

采用ABAQUS有限元软件建立陡岩群桩系统三维模型,通过改变桩距、桩嵌岩深度等参数,分析陡岩群桩(四边形四桩)的竖向承载特性.研究表明,不同桩距和桩嵌岩深度条件下陡岩群桩(四边形四桩)竖向承载能力,是群桩径向膨胀与桩前岩体缺失效应、桩后岩体增强效应、承台刚度综合作用的体现.当桩距S≥4D时,不宜将承台作刚性假设.当桩距S≥5D时,群桩竖向极限承载力减小幅度、竖向承载群桩效应系数减小幅度均已超过10%(与桩距S=3D的群桩相比).在竖向荷载作用下,随着桩距的增加,承台更易于受压变形,群桩体系空间效应增强,各桩桩顶沉降的差异亦逐渐明显.     

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%.     

正断层作用下高承台群桩基础的破坏机制数值模拟

基于FLAC^3D有限差分软件,模拟正断层错动下高承台群桩基础的破坏过程,分析上覆砂土和群桩的相互作用,对比相同条件下1×3群桩和3×3群桩破坏机制的差异.计算结果表明:正断层错动作用下,1×3群桩的存在对土体破裂带的扩展影响较小,土体剪切带仍保持80°倾角向上发展,在地表形成一条陡降带,而3×3群桩则明显改变破裂带的发展轨迹,使得土体剪切带在中间基桩的桩端位置发生分叉,在地表形成两条陡降带;正断层错动使得群桩向上盘一侧倾斜,1×3群桩和3×3群桩的承台位移和倾斜没有明显差异,其数值计算结果和理论计算结果保持一致;基岩错动使得基桩间承担的竖向荷载发生重分布,中间基桩受拉,竖向荷载向两侧基桩转移;随着基岩错动量的增加,1×3群桩和3×3群桩具有相同的轴力和弯矩发展规律.     

隔离桩对堆载下群桩下拉荷载的屏蔽效应

目前关于隔离桩对堆载下群桩负摩阻力及下拉荷载屏蔽效应的研究甚少,我国规范也未对隔离桩的设计参数给出建议。定义下拉荷载屏蔽效应系数这一概念;建立考虑桩-土作用的三维有限元模型,通过数值计算结果与模型试验数据的对比,验证数值模型的准确性。以群桩效应系数和下拉荷载屏蔽效应系数为评价指标,研究隔离桩对堆载下基桩负摩阻力与下拉荷载的屏蔽效果,分析隔离桩桩长、边长、与最外侧基桩间距3个因素对屏蔽效果的影响规律,对隔离桩的设置给出参考。研究成果可为堆载时群桩负摩阻力的消除及隔离桩的优化设计提供参考。     

粉土中刚性长短桩复合地基承载力发挥度参数影响研究

通过有限元分析,研究了相同承台板沉降下短桩桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度变化对长短桩复合地基中桩与土承载力发挥度的影响.研究表明:相同承台板沉降下,增加桩长、桩径、桩间距,减小褥垫层厚度会提升长短桩复合地基承载力.短桩桩长变化对长、短单桩承载力发挥度的影响较小.增加桩径和褥垫层厚度,会提高单桩承载力发挥度.随桩间距增大,长桩单桩承载力发挥度增加,短桩单桩承载力发挥度减小.短桩桩长、桩间距、褥垫层厚度增大,桩间土承载力发挥度增加;增加桩径,桩间土承载力发挥度减小.     

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。     

水泥搅拌桩联合堆载固结法对海相软土不同处理方式的试验研究

借助中山市某变电站的软基处理工程,结合水泥搅拌桩和堆载固结法,在现场试验进行“先堆载后成桩(DZ)”及“先成桩后堆载(ZD)”两种工艺的处理效果对比。试验过程中通过地表沉降、孔隙水压力、侧向位移、桩的承载力等监测及检测手段,探究了两种工艺条件下的工程特性,分析了各自优异性及其适用的工况条件。结果表明：“先堆载后成桩”工艺对软土的固结度更高,但对堆载边界及外侧环境的影响相对较大,且沉降达到稳定所需时间较长;两种工艺的桩体承载力相差较小,在满足承载力设计要求的前提下,可采取“先成桩后堆载”工艺,该工艺更有利于保护周边建筑环境,且施工工期短,节约成本,具有一定的应用价值。     

路堤荷载下刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究

文章依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,开展了刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究,研究结果表明:路堤填土中"土拱效应"的强弱取决于桩体与桩间土体两者差异刚度的大小;褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,且MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;采取"刚柔长短组合桩网复合地基"联合堆载预压法加固深厚软土路基能满足高速铁路运营期间的稳定性要求。     

CFG桩横向荷载作用下竖向沉降和承载力的试验研究

通过室内模型桩试验,分析了水平力对CFG桩竖向沉降和极限承载力的影响.运用三维有限元的方法,考虑了土体的弹塑性(Prandtl-Reuss模型),以及在桩土界面处设置接触单元来考虑桩土的滑移和开裂,对模型桩进行了模拟分析.通过现场原形实验,对分析结果进行验证.结果表明,水平荷载的存在,既增加了附加沉降量,也提高了极限承载力.     

不平衡堆载下单桩水平承载性状的数值分析

工程桩周围经常会存在不平衡的堆载现象,大面积填土引起的荷载对相邻建筑物桩基的影响主要集中在三个关键问题：负摩阻力问题、被动桩问题和土体的蠕变效应与时变效应问题.本文采用有限元软件ABAQUS对新吹填区不平衡堆载的桩土模型进行有限元计算,从堆载高度、距离和宽度三个方面对不平衡堆载的单桩水平特性的影响进行了比较分析,可为实际工程提供一定的参考.     

PHC管桩群桩效应数值模拟分析

本文运用FLAC模拟在承台竖向荷载作用下PHC管桩群桩,得出其荷载-沉降曲线,再与现场载荷试验所得曲线进行对比分析,结果证明二者数值吻合较好.然后进一步采用该FLAC模型讨论了在桩数不变的情况下,桩长L、桩间距Sa等对群桩效应及群桩效应系数η的影响.     

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...     

竖向荷载作用下倾斜桩的承载力特性

针对桩身整体倾斜且无初始弯曲应力的倾斜桩,采用室内模型试验对竖向荷载作用下不同倾斜程度的桩进行了研究,发现模型桩在倾斜度不大于4%时,在相同的竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降比竖直桩小且倾斜桩的竖向承载力不比竖直桩低,但当倾斜度达到8%时,相同荷载下桩顶沉降大于竖直桩沉降且因桩身发生弯曲破坏导致加载终止.基于工程实例对桩身整体倾斜的单桩进行了数值分析,得出了与模型试验类似的结论.对特定土质条件和桩条件,存在着基于桩身倾斜度对桩顶沉降影响的沉降影响门槛值和基于桩身倾斜度对桩体破坏模式影响的破坏模式门槛值.当桩身倾斜度在沉降影响门槛值以内或以外时,在相同竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降分别小于竖直桩沉降或大于竖直桩沉降.当桩身倾斜度在破坏模式门槛值以内时,倾斜桩的竖向承载力主要由桩身侧阻和端阻决定,桩身弯矩不起控制作用;当倾斜度大于该门槛值时,在竖向荷载作用下倾斜桩的竖向承载力主要由桩体抗弯强度决定,随着竖向荷载的增大桩最终将发生弯曲破坏.土质条件、桩身刚度和强度、桩顶约束条件等均会影响门槛值大小.     

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.     

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.