竖向荷载作用下复合材料桩承载性能的数值分析

根据有限元分析原理，结合工程实例分析了竖向荷载作用下复合材料桩的承载力、荷载传递特性和水泥土桩环侧摩阻力的传递扩散规律．研究和实践表明，复合材料桩具有协同工作、受力均匀合理、沉降变形小、承载力大和造价低等优点，具有重要的应用价值．     

砂土场地中组合荷载下单桩竖向承载特性研究

考虑砂土场地中单桩承受水平和弯矩荷载的共同影响,完成了五组共十根单桩的室内模型试验,分析了在组合荷载作用下砂土中单桩的竖向承载特性.研究表明:在不考虑竖向荷载作用的情况下,随着水平荷载作用点高度的增加,由于出现了弯矩荷载,单桩的水平极限承载力降低,但降低幅度逐渐减小;水平或弯矩荷载的增大,均会导致单桩沉降的增大和竖向承载力的降低,但只有当水平荷载达到相应位置水平极限承载力的0.5倍以上时,这种变化幅度才较明显;预先施加的水平和弯矩荷载在产生水平位移后,再施加竖向荷载,将会出现P-Δ效应,造成单桩水平位移的增大和水平承载力的降低;水平和弯矩荷载共同作用时对单桩的沉降和桩端阻力的影响程度,与水平和弯矩荷载产生的桩顶水平位移的大小正相关.     

竖向力与扭矩共同作用下单桩承载特性试验

为研究竖向力(V)和扭矩(T)共同作用下单桩的承载特性及内力分布规律,通过自主设计的试验装置,进行了一系列的竖向力和扭矩组合加载试验.为方便推广应用,对试验结果进行拟合,得到了竖向力和扭矩共同作用下单桩承载力计算公式.研究表明:在V-T组合荷载的作用下,单桩的承载力较单一荷载作用下降低,且当先施加的荷载(V或T)大于其...     

既有竖向荷载对微型桩水平承载特性的影响

运用ABAQUS有限元软件,分析了微型桩在既有竖向荷载作用时施加水平荷载,桩体的水平位移、桩身弯矩、土体的横向抗力、侧摩阻力等的变化情况;对比不同既有竖向荷载作用对微型桩水平承载性能的影响。结果表明:竣工后桩基础中分担竖向荷载较大的桩,抵抗水平荷载的能力较强;不同施工阶段,随着上部竖向荷载不断增加,桩抵抗水平侧移的能力增强。     

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.     

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。     

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.     

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.     

经排水固结的中心排水注浆混凝土桩承载特性数值分析

为获得经排水固结的中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载性状,通过数值分析手段,对中心排水注浆混凝土桩和普通预制混凝土桩进行单桩复合地基静载荷试验对比研究,以此分析荷载-沉降曲线、桩体轴向应力、桩体侧摩阻力以及桩-土应力比等特征规律。结果表明,相比普通预制混凝土桩单桩复合地基,中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载力提高了约120%,可见应力集中现象显著降低,桩周土承载力得到增强,桩周土载荷能力发挥程度得到改善。研究成果可为中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基工程应用提供理论指导。     

侧向荷载作用下单桩计算的有限元法

为克服现行侧向荷载作用下桩计算方法的缺陷，推出有限元法．本方法 可计算多层地基中的桩、变截面的桩，以及桩身受有分布荷载的桩．给出有关 算例表明与理论解的结果相差甚微．     

复合桩基桩土非线性相互作用的数值分析

为了对复合桩基桩土非线性相互作用的工作机理进行深入分析,利用ABAQUS对常规桩筏基础(3D桩距)和复合桩基(6D桩距)进行了三维弹塑性分析.利用无厚度接触面单元模拟筏板桩土的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特性,桩设为弹性,得到了沉降、桩土荷载分担比、土体绕桩流动等变化情况,并对二者进行了对比分析.分析结果基本反映了桩土筏的实际工作性状,并验证了复合桩基理论的正确性.     

桩顶竖向荷载作用下桩土响应的数值分析

为了研究桩土之间的相互作用机理,利用数值方法建立桩土计算模型,分析桩顶荷载作用下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置的变化规律以及桩周土体的位移.研究结果表明:桩侧负摩阻力沿桩身先增大后减小,并逐渐过渡到正摩阻力;随着桩顶荷载的增大,桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点位置上移;桩体轴力沿桩身呈现先增大后减小的趋势;受到桩侧摩阻力的作用,位于地表的桩周土体沉降受到一定影响,其影响范围随桩顶荷载的增大而减小.     

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。     

考虑负摩阻力的回填土地基单桩承载力计算

回填土地基的桩基设计若忽略负摩阻力的影响,将使设计有不安全因素。根据负摩阻力产生条件和作用机理,通过现场静载荷实验,研究了考虑负摩阻力的回填土地基中端承桩单桩承载力计算问题。实例分析表明,由于桩侧负摩阻力的影响,单桩承载力大为降低。产生负摩阻力的土层,不宜采用端承型桩基。该结果可为回填土地基的桩基设计提供理论依据。     

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.     

复合锚固桩的承载特性及工程应用

利用数值模拟方法对复合锚固桩的加固机理以及其承载性能进行了比较系统的分析,并将复合锚固桩技术成功地应用于多处地基加固工程.数值模拟结果及工程检测结果均表明:复合锚固桩改善了单根锚固桩桩体局部承载特性,桩体承载综合有效因子明显增加,桩体承载能力大大提高.     

竖向承压螺旋桩基础极限承载力判定

通过对三种桩型的异型螺旋桩基础的静载荷试验,绘制了12条P-s曲线,分析了竖向静载荷作用下螺旋桩基础的桩土相互作用和承载性状特征,使用LogP-s方法判定了具有明确物理意义的承压螺旋桩基础极限荷载,讨论了地基土材料密实度、叶片距宽比(叶片间距与叶片净半径的比)对螺旋桩承载性状的影响.当叶片间土柱压密后,P-s曲线光滑,极限荷载增加,桩顶沉降减小;随叶片距宽比的增大,螺旋桩基础的极限荷载和桩顶位移均增大.     

桩顶与承压板新型构造方式下的单桩承载特性

首次提出在桩顶黏贴一块10 mm厚的聚苯乙烯泡沫板,并在泡沫板上铺设150 mm厚砂垫层的一种新型构造方式.在山东省东营市伟浩中央花园,通过不同状态下的现场静载荷试验,对竖向荷载作用下,承压板与桩顶新型构造方式下的粉喷桩单桩复合地基以及自由单桩的承载特性进行了对比研究.结果表明:承压板与桩顶新型构造方式下的粉喷桩单桩复...