桥梁基桩的屈曲荷载计算

在桩土共同作用的理论框架下 ,即考虑桩侧土反力和土摩阻力的影响 ,以及计入桩身自重的作用 ,采用 Rayleigh- Ritz法 ,计算基桩的屈曲荷载与相应的计算长度 .计算过程中选用 4种地基基床系数模型及两种摩阻力分布模式 .算例部分把文中所得结果同实验数据进行了比较 ,并对各影响因素进行参数分析 .结果表明 ,影响基桩屈曲荷载的主要因素是桩侧土反力 ,桩侧摩阻力的影响相对较小 ,而桩身自重的影响通常可以忽略 .4种地基土抗力模型在基桩自由长度较大时影响相对较小 .基桩的几何条件对屈曲荷载系数也有一定的影响     

摩擦桩的屈曲分析

为结合我国工程设计要求，采用地基反力法理论，应用最小势能原理，变分导得了计入桩侧摩阻力时，桩顶桩端可能出现的各种边界条件下摩擦基桩屈曲问题的理论解，大量计算表明，桩侧摩阻力对基桩屈曲分析的影响是很小的，一般情况下忽略不计。     

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.     

基于能量法的斜坡中楔形基桩屈曲稳定性分析

考虑了桩侧摩阻力以及桩后土体滑坡推力的影响,采用非线性桩侧土水平弹性抗力分布形式,基于Rayleigh-Ritz法,对斜坡中楔形基桩的屈曲稳定性问题进行了研究,得出了斜坡中楔形基桩屈曲临界荷载的表达式.分析了坡角、桩后土体滑坡推力分布形式、桩身埋置率、桩侧摩阻力及桩身嵌固率对斜坡中楔形基桩屈曲稳定性的影响.研究结果表明:与等截面桩相比,桩端直径不变时,不同桩径变化率下的斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载均有了不同程度的增加;桩径变化率越大,斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载增加的幅度也随之增大.坡度、桩身埋置率以及桩身嵌固率对斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载影响较大;桩侧摩阻力能够提高斜坡中楔形基桩的屈曲临界荷载,但是提高的幅度有限.桩后土体滑坡推力的大小和分布形式对斜坡中楔形基桩屈曲临界荷载影响很小,以上两者均可以忽略不计.     

考虑桩自重及侧摩阻力影响的超长桩屈曲分析

同时考虑桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重的影响,通过选择合适的桩身挠曲变形函数及桩侧土弹性抗力模式,基于最小势能原理,应用瑞利-里兹法求解超长桩的临界荷载,给出了超长桩屈曲荷载和计算长度的解析表达,最后分析了桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重对超长桩屈曲荷载和计算长度的影响.研究结果表明:桩侧土抗力是影响超长桩屈曲荷载的主要因素,而桩侧摩阻力对超长桩屈曲荷载的影响甚微.当桩身埋置率较低时,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响不容忽视,但是随着埋置率的增加,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响逐渐降低.     

竖向和水平荷载共同作用下PHC管桩受力分析

考虑桩身摩阻力、桩身自重及土抗力的影响,从弹性桩的挠曲线微分方程出发,假定均匀地基土层中地基系数按m法线性增大,推导了在竖向和水平向荷载共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答.公式规律性强,意义明确,容易编制成程序来求解问题.通过计算桩身挠曲线、转角和弯矩,竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能.     

单桩桩侧阻力强化退化效应影响因素的有限元分析

桩侧阻力是设计阶段中计算基桩承载力的一个重要参数,研究和揭示桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥规律及其强化弱化的机理,对更好地预测单桩竖向极限承载力具有非常重要的现实意义.针对上述问题,运用大型有限元软件ABAQUS,通过控制变量的方法对影响桩基竖向承载力的主要因素进行了具体研究,得到桩端土与桩周土的弹性模量比(Eb/Es)以及桩基的长径比是对桩侧摩阻力的强化退化产生影响的最主要因素,即上述两项也是对桩基竖向承载力产生影响的重要因素:随着(Eb/Es)的增大,桩侧摩阻力增大,随着长径比的增大,桩侧摩阻力减小.     

刚性长短桩复合地基竖向传力机制研究

利用三维有限元弹塑性分析方法,建立刚性长短桩复合地基模型进行模拟计算,分析了刚性基础下褥垫层对复合地基中长短桩的上刺入变形及桩侧负摩阻力的发生发展规律,以及不同位置短桩侧摩阻力和端阻力对长桩侧摩阻力发挥水平的影响规律,研究了刚性长短桩复合地基的荷载-沉降特性及长、短桩的竖向传力机制,建议了复合地基中长短桩的设计原则.     

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.     

劲性搅拌桩的荷载传递规律

劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中,形成复合受力桩的一种新桩型.采用堆载反力法,加载方式为慢速维持荷载法,对桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩进行了现场载荷试验,旨在研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力等特性,进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状,并提出该桩型单桩竖向极限承载力标准值的计算公式.研究结果表明:芯桩的置入提高了水泥土搅拌桩的桩身刚度和截面承载力,使极限状态下水泥土的侧摩阻力和桩身混凝土的材料强度得以充分发挥.劲性搅拌桩兼有水泥土搅拌桩和预制桩的优点,具有承载力高、沉降小、造价低和侧摩阻力大的优势,是软土地基中极具潜力的一种桩型.     

摩擦桩单桩承载力数学模型的建立及其应用

文章根据摩擦桩的荷载传递机理,对摩擦桩进行受力分析与计算,从而建立起摩擦桩单桩承载力的数学模型。该模型可用于计算机进行优化设计,并从该模型的影响因素出发,有效地选择相应的施工方法,可更好地指导施工,并就此模型对施工中出现的瓶颈桩问题和桩周土的含水量对承载力的影响问题作初步探讨。     

软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型

考虑了桩土的相互作用,利用太沙基固结理论建立了桩侧表面负摩阻力非线性解析模型,在此基础上分析了软土地区桩倒表面负摩阻力的影响因素．结果表明,桩体特性、土体特性、桩土界面强度、堆载及土体结构性等对桩基负摩阻力均有不同程度的影响．为类似地层条件下桩基础承载力的设计提供有益参考．     

基于可靠度理论的嵌岩桩自平衡转化系数研究

嵌岩桩作为桩基础的重要分支，在基础工程领域已得到广泛使用，其竖向承载力通常认为由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。统计了5个实际工程中合计62组分别采用传统静载法和自平衡法的嵌岩桩竖向极限承载力对比测试数据。对测试数据进行了归一化处理之后，采用贝叶斯优化计算了服从对数正态分布的模型因子统计参数。挑选了合适的可靠度指标求解方法计算了不同自平衡转换系数对应的嵌岩桩竖向承载力的可靠度指标，分别探讨了活载效应与恒载效应比值、安全系数以及荷载效应统计参数等因素对可靠度指标的影响。结合各行业规范并考虑最不利原理确定了嵌岩桩竖向承载力合适的目标可靠度，给出了该目标可靠度对应的自平衡转换系数推荐值。     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

大直径超长混凝土灌注桩受力特性试验研究

选取郑州市某32层高218.5 m建筑物的3根大直径超长灌注桩进行静载荷试验,并对桩的荷载与沉降的关系及桩身应力测试结果进行了分析.结果表明,大直径超长灌注桩为纯摩擦桩,桩侧摩阻力大小取决于桩土相对位移大小和桩周土的种类、密实程度等因素,桩顶沉降主要来自于桩身压缩和压屈变形,无刚体位移,采取无限制增加桩长的方法很难达到提高桩基承载力的目的.     

考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法

依托在高填方夯实地基上进行的桩侧负摩阻力现场试验,根据负摩阻力测试结果,提出考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法。该方法对高填方地基强夯加固区与非加固区分段进行侧摩阻力计算,采用太沙基一维固结理论计算桩侧土沉降,反映固结效应对桩侧摩阻力的影响,利用土-混凝土界面直接剪切试验得到桩土荷载传递函数,反映桩土相对位移对侧阻力发挥程度的影响,采用有限差分法求得计算公式的数值解,并将计算结果与现场试验结果对比分析。结果表明,采用文中推导的公式计算的桩侧负摩阻力沿深度的变化趋势与现场试验测试结果一致,现场实测桩侧负摩阻力值约是理论计算值的1/2,工程应用时可将理论计算的桩侧负摩阻力值乘以0.5的折减系数。     

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.     

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。     

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.