桩土刚度比对群桩沉降的影响

主要讨论群桩沉降问题,分析了各种参数变化对群桩工作性状的影响,尤其是桩刚度比对群桩沉降的影响.数据分析表明,桩土刚度比k、桩长径比L/D、桩间距S/D、桩数n等因等变化对群桩沉降量、桩身压缩量、轴力分布、荷载分担比等均有显著影响,并得到了一些规律性的认识.     

变刚度布桩群桩基础的承载特性

针对大规模的等刚度群桩基础中不同位置的桩易出现蝶形差异沉降、桩顶反力马鞍形分布、承台弯矩增大等问题,采用有限元模型和数值计算方法研究等刚度九桩在施加均布荷载时的沉降、桩顶反力、荷载分担比等问题;通过改变群桩桩长、桩径、桩距、承台厚度建立4组单变量模型,与等刚度群桩模型的沉降、桩顶反力、桩土荷载分担比等数据进行对比,研究变刚度群桩对于差异沉降控制的作用。结果表明,群桩模型的中心桩所受承载力及沉降最大,在变刚度设计中增加中心桩桩长及桩径时,群桩差异沉降控制效果较好。     

基于差异沉降的复合地基沉降计算方法研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题,目前复合地基沉降计算均为计算复合地基的总体沉降,而研究差异沉降的关键问题是如何得到差异沉降值.提出了用桩体沉降法计算复合地基沉降的一种方法.该方法可以计算群桩中每根桩的沉降值,进而计算群桩的差异沉降.同时根据单桩沉降计算出群桩的总体沉降,通过模型试验和数值模拟提出了桩体沉降法的两个重要参数,并给出了这两个参数(桩顶应力比和桩端应力比)的经验公式.通过与模型试验和工程实测对比分析表明,采用桩体沉降法计算的沉降量与实测数据相吻合,可以认为是工程设计的一种可靠方法.图6,表4,参8.     

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。     

矩形桩的承载优越性及群桩中的干涉效应

本文分析了矩形桩的承载优越性.首次提出了群桩中干涉效应概念;群桩中的干涉效应更强调群桩中各桩荷载和沉降在整个群桩范围内分布的"不均匀性",而传统的群桩效应强调的是群桩中桩的受荷平均值,沉降平均值与独立单桩的比值的"大小".     

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.     

一种桩筏基础分析法及应用

介绍一种考虑桩筏相互作用的桩筏基础分析方法.将桩简化为作用在筏板下面的具有一定刚度的弹簧,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和桩顶沉降来计算.群桩中桩顶沉降包括桩身压缩和桩端沉降两部分.群桩中桩身压缩由单桩静载试验得到的桩顶沉降与桩端沉降之差求得,群桩的桩端沉降由分层总和法计算.采用有限单元法计算程序,结合算例,说明了本分析方法的应用特点.     

堆载下隔离桩对群桩承载及变形特性影响分析

工程建设和工业厂房日常使用中经常存在大面积堆载.隔离桩能阻隔堆载下的地应力传播,削减堆载对周边的影响,这一点已得到学者们的认可;但大面积堆载下隔离桩对群桩承载能力及其变形特性的影响,尚缺乏系统研究.本文通过建立多个考虑桩土相互作用的有限元数值模型,定义了隔离桩对群桩极限承载力提高效应系数和堆载下群桩承载力降低率两个指标,分析了隔离桩的存在对群桩竖向承载力、桩间地表土体沉降及承台沉降的影响.发现设隔离桩能提高群桩竖向承载力约15%,降低承台沉降约1/5,抑制桩间地表土体沉降达2mm,促使隔离桩与最外侧基桩间地表土体微拱.研究成果可为正确认识隔离桩的作用提供参考.     

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.     

群桩竖向荷载-沉降特性影响因素的数值分析

在采用三维数值模拟法对一群桩试验模型进行分析对比基础上,建立了与实际工程中相近的低承台群桩模型,用数值模拟手段揭示了在上部荷载作用下群桩的荷载-沉降特性,并对群桩基础荷载-沉降曲线的影响因素分别进行了分析与探讨.结果表明:桩长(长细比)、桩距(距径比)、桩土剪切弹簧刚度、桩端土刚度、承台刚度及其设置方式对群桩荷载-沉降曲线影响较大,而桩身刚度的影响不明显.     

基于差异沉降的变刚度复合地基方案研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题.通过国内最新研制的大型试验台--中国矿业大学城市地下工程相似模拟试验系统,完成了2组模型试验.试验表明:在竖向荷载作用下等桩长群桩复合地基存在着较大的差异沉降.在模型试验和数值模拟的基础上研究了群桩复合地基差异沉降的形成原因,主要包括不同桩位、荷载和下卧层.对采用改变桩长、桩径、桩体模量等方法实现变刚度复合地基的方案进行分析和讨论,结果表明通过改变桩长的方法是实现变刚度的最佳选择.图7,表9,参10.     

基于单桩Q-S曲线实测数据的群桩沉降分析

群桩沉降预测一直是桩基设计中的难点,在国家地基规范、桩基规范和一些地方地基规范中均引入了沉降地区经验系数来加以修正,而这些修正系数变化范围太大。实际上,群桩基础沉降与桩基实际特性、施工方法和实际土层状况等密切相关,而单桩试桩曲线包含了丰富的桩土相互作用信息,在一定程度上直接反应了现场土质的力学性态且包含了桩土相互作用信息,但目前单桩试验曲线一般只应用于验证单桩承载力设计值,很少直接用于群桩沉降计算中。本文基于此提出了利用单桩Q-S曲线来推求群桩沉降。考虑到目前桩基理论计算出来的相互作用系数夸大了群桩间的相互作用,因此本文收集了77组单群桩沉降实测资料,其中71组用于统计分析得出群桩沉降比公式,最后通过6组实例分析,将本文方法计算结果与实测值进行了比较,其计算值与实测值比值的均值为1.46,计算值与实测值符合程度较好,表明该法具有较强的适用性。     

补桩后群桩承载力与效应系数计算及应用

大型基础设施使得群桩基础得以广泛应用,而群桩基础的承载力计算、群桩效应系数的影响因素以及群桩基础沉降等主要问题成为研究群桩的关键。现实情况中会出现地基承载力设计变更,因此要对原有地基进行补桩处理。本文以弹性力学和应力叠加为基础进行理论公式推导,计算补桩后群桩效应系数以及群桩承载力;同时以实际工程群桩基础承载力为依据验证理论公式的正确性。     

基于实测沉降比的群桩沉降分析

由于单桩试桩曲线包含了丰富的桩土相互作用信息,在一定程度上直接反应了现场土质的力学性态,所以提出利用单桩静载试验来推求群桩沉降.考虑到目前桩基理论计算出来的相互作用系数夸大了群桩间的相互作用,因此收集了77组单群桩沉降实测资料,利用其中71组进行统计分析,得到了群桩沉降比公式,对其余6组进行实例分析,结果表明该方法合理,具有较强的适用性.     

基于Mindlin应力解的分层土中群桩基础沉降计算方法

为了考虑地基土的分层特性和桩端下卧层计算深度对群桩基础沉降的影响,基于Mindlin竖向应力解用分层总和的思想建立群桩的土体竖向位移柔度矩阵,参照弹性理论法的分析过程,建立了分层土中群桩基础沉降的计算方法.与工程实例对比表明,对于工后沉降量不大的群桩基础,本文方法可以给出较合理的沉降计算值.     

高承台支桩群桩效应模型试验

设计缩尺模型试验,通过改变桩间距、支部位置、支部数量的模型桩试验与等截面桩试验的对比分析,研究砂土中高承台支桩的群桩效应。试验结果表明,含有支部结构的模型桩,其Q-s曲线多呈缓和形态,其具有优异的承载性能及抗沉降表现;桩间距对支群桩的影响不明显,支群桩的承载力随着支数、支层数的增加而增大,其沉降呈现减小的趋势,支层数的影响最为明显;在弹性阶段,支群桩的桩端阻力、支端阻力与支群桩的沉降位移呈线性正相关;支群桩的各桩桩侧的支部结构有效的分担部分荷载份额,其边桩优先比中桩发挥作用;支桩的群桩效应系数η基本接近于1,其各桩的承载力基本等同于单桩承载力。     

埋深组合群桩复合地基的沉降模式与模型试验验证

采用理论分析和室内模型实验相结合的方法研究埋深组合群桩复合地基的沉降.研究结果表明:具有一定埋置深度的组合群桩复合地基受压后,桩间土顶面和桩顶面产生差异沉降,桩间土顶面沉降较大,长度和强度较大的桩顶面沉降较小:桩的长度和强度越大,桩顶面沉降越小,上刺入量越大:埋深组合群桩复合地基的沉降量等于桩顶沉降与桩顶垫层的压缩量之和,也等于桩间土顶面沉降量与土顶垫层的压缩量之和.具有一定埋置深度的组合群桩复合地基的p-s曲线呈缓变型,可以采用双曲线模型拟合,然后求得切线模量,再根据现行规范计算沉降.     

基于Mindlin位移解考虑桩径影响的桩基沉降计算

为弥补桩基沉降计算的Mindlin-Geddes法忽略桩径影响的不足,基于Mindlin位移解,按照Geddes应力解的假设,推导了在考虑桩径的影响下竖向承载桩基础沉降计算的解析表达式.将圆周分为若干等分,实现了解析表达式的数值积分解,可适用于等直径单桩、扩底桩和大桩距、布桩不规则或桩长不一样的群桩基础沉降的求解.算例结果表明,该方法对实际工程问题的计算精度是可靠的.     

群桩间"加筋与遮帘"相互作用研究

提出了桩间"加筋与遮帘"作用的计算方法.单桩的桩土作用关系采用荷载传递曲线,根据弹性理论Mindlin方程求解群桩间相互作用.依据弹性叠加原理,建立了杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合的群桩沉降计算混合法.在编制的群桩沉降分析计算程序GPSA1中,采用本文提出的计算方法成功地计算了群桩间的"加筋与遮帘"作用.同时,在计算桩间影响系数时,考虑了桩周介质压缩层厚度有限的边界条件.本文的计算方法,可作为群桩沉降分析研究的参考.     

群桩间“加筋与退帘”相互作用研究

提出了桩间“加筋与遮帘”作用的计算方法．单桩的桩土作用关系采用荷载传递曲线，根据弹性理论Mindlin方程求解群桩间相互作用．依据弹性叠加原理，建立了杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合的群桩沉降计算混合法．在编制的群桩沉降分析计算程序GPSAl中，采用本文提出的计算方法成功地计算了群桩间的“加筋与遮帘”作用．同时，在计算桩间影响系数时，考虑了桩周介质压缩层厚度有限的边界条件．本文的计算方法，可作为群桩沉降分析研究的参考．