斜坡段桥梁基桩受力与变形分析的传递矩阵法

根据斜坡段桥梁基桩的水平承载特性,建立了考虑斜坡效应的桩-土相互作用模型及挠曲微分方程;基于m法和传递矩阵法,推导了桩身内力与位移分析的传递矩阵解答;通过模型试验,测得了黏土和砂土斜坡地基比例系数,拟合得到了斜坡地基比例系数与坡度间的关系式,验证了理论解答的合理性;以某工程实例为基础,分析了斜坡坡度和桩顶水平荷载对斜坡基桩受力与变形的影响.研究表明：斜坡地基比例系数随桩土交界面处桩身水平位移增大而呈非线性关系减小;黏土和砂土斜坡地基比例系数均随斜坡坡度增加而减小;基桩桩顶水平位移和桩身最大弯矩均随斜坡坡度和桩顶水平荷载增加而增大;当斜坡坡度由0°增加至60°时,桩顶水平位移约增大86.4%,桩身最大弯矩约增大4.6%,桩身最大弯矩位置约下移2.0 m;桩顶水平荷载每增加50 kN,桩顶水平位移平均增大48.5%,桩身最大弯矩平均增大41.6%.     

斜坡地基桩前土抗力的应变楔模型修正

针对斜坡地基桥梁基桩承载特性,引入斜坡地基水平极限承载力模型及平地应变楔模型,提出适用于斜坡地基桩前土抗力计算分析的桩前土楔模型,包括上部土楔及下部修正应变楔2部分。根据不同的土体强度发挥程度,提出桩前土楔的3个发展阶段。讨论下部修正应变楔与平地地基应变楔的区别,并基于静力平衡方程,推导上部土楔提供的土抗力随深度变化的计算公式。研究结果表明:桩前土楔模型地基土抗力计算结果与模型试验及工程实例的数值模拟结果均较吻合,可用于合理预测斜坡地基桩前土抗力;当桩顶水平荷载增大时,应变楔深度增大,应变楔层数也不断增加;内摩擦角发挥值不断增大,近似呈非线性增大,增大速度逐渐变慢。     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性的试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

挡墙转动对既有刚性桩复合地基荷载分配影响研究

目的探究挡墙转动对邻近刚性桩复合地基荷载分配机制的影响.方法采用室内模型试验分析对比挡墙静止和转动模式下4桩复合地基的荷载分配机制.结果挡墙转动使墙后土体发生移动,进而使土体先发生沉降,上部荷载由此向桩顶转移.桩顶应力不断增大,桩间土应力不断减小,使得桩土应力比持续增大;桩顶应力和桩端应力在转动角度10~(-3)rad以内变化较大,后期趋于稳定,总体趋势呈现二次抛物线形状;转动导致土体位移量由近而远减小,后桩应力增长率明显大于前桩,且后桩应力增长速率约为前桩应力增长速率的3倍.结论桩顶应力、桩端荷载承担比和桩土应力比随转动量的增加而逐渐增加,且后桩桩顶应力增加快于前桩;桩间土应力随转动量增加而减少,且靠近转动挡墙处桩间土应力下降最快.     

排桩支护明挖隧道基坑桩侧极限抗力系数研究

为了研究单排桩支护明挖隧道基坑桩侧土抗力系数特性,首先,建立了考虑桩侧土体受力状态的基坑桩侧土压力力学模型和位移模式;其次,根据虚功原理和位移场模式,建立排桩支护明挖隧道基坑桩侧土体功和速度场计算公式,引入极限上限方法,提出了考虑桩-土界面粗糙度系数的排桩支护明挖隧道基坑排桩的水平承载力系数计算方法,将该方法应用于计算实例,通过与已有理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;最后,利用本文建立的方法,分析了桩间距、桩-土接触面系数以及埋置深度对基坑排桩水平抗力系数的规律.结果表明:排桩的水平承载力随着桩距的减小而减小,直到达到一个最小值.排桩的水平承载力系数Np随着桩-土界面粗糙度系数α的增大而增大;当桩-土界面粗糙度系数α一定时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加而增加,当埋置深度率Z/D7时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加趋于定值.     

负斜桩顶部水平受拉响应及p-y曲线特征试验研究

为研究倾斜桩的水平受拉响应特征,在模型砂土中设置0°、10°、20°倾斜桩及桩底嵌岩20°倾斜桩,桩顶施加水平拉力,拉力方向与倾斜方向相反,测试4根模型桩的水平位移、应变片与土压力盒应变,获得桩身水平位移、弯矩、土抗力和p-y曲线特征随倾斜角和桩底约束条件的变化规律. 结果表明：1）桩顶水平受拉时,随着倾斜角的增加,负斜桩顶部水平位移逐渐增大,弯矩峰值随之增大,而土抗力峰值逐渐减小,土抗力峰值点位置逐渐降低,单桩的水平承载力随之降低,抗弯能力减小;2）随着桩底约束程度的提高,负斜桩顶部水平位移减小,桩身弯矩峰值、土抗力峰值减小,单桩水平承载力增大,抗弯能力增强;3）水平荷载作用下,本模型的负斜桩破坏模式为“转动+弯曲”,转动点位置随倾斜角的减小或桩底约束程度的提高而下降;4）0°～20°负斜主动桩p-y曲线可采用p/pub= α（y/y50） β进行拟合,倾斜角与桩底约束程度对α影响不大,倾斜角对β值变化幅度影响较小,β值变化幅度随桩底约束程度提高而降低.     

成层地基中考虑桩桩相互作用的 双排桩受力变形分析

基于成层地基中的双排桩支护结构的受力变形特点，将前、后排桩视为竖直插入成层地基中的弹性地基梁，以不同刚度的水平弹簧模拟前、后排桩与其间成层地基土体的相互作用. 以各个土层接触面为水平分界面，将前、后排桩支护结构分为若干单元段，以朗肯土压力理论计算作用于后排桩的主动土压力，以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的土体抗力，且考虑地基反力系数沿深度的线性变化. 基于Euler-Bernoulli双层地基梁理论，考虑桩桩及桩土相互作用得到成层地基中双排桩支护结构的挠曲微分方程，并采用幂级数法求解，然后根据界面处内力与位移的连续条件及桩顶、桩底的边界条件，得到任一深度桩身的水平位移、转角、剪力与弯矩计算式. 最后通过一工程实例分析，将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析，验证了本文方法的正确性.     

非均质地基中V-T联合受荷桩承载力分析

为研究非均质地基中单桩基础在桩顶竖向力(V)和扭矩(T)联合作用下的承载特性,假定桩侧地基土剪切模量和极限侧摩阻力沿深度呈指数函数非线性增加,并考虑桩-土接触面上位移的非协调性,根据剪切位移法和桩身荷载传递函数建立桩身位移控制方程,引入相应的力和位移边界条件,导出桩周土体处于理想弹性和塑性受力状态时的桩身内力位移解答,由此求得不同桩顶载荷工况(不同V-T组合与加载顺序)下的桩身承载力及其包络线。在此基础上,进一步采用ABAQUS对V-T联合受荷桩进行数值模拟对比分析,获得不同工况下的桩身破坏机理、影响桩身承载力的关键因素及其规律。研究结果表明:桩身承载力随桩身长径比L/D的增大而增大,但随桩土刚度比λ的增大而逐渐减小;桩顶可承受的竖向力V(扭矩T)随扭矩T(竖向力V)增加不断减小而趋于零。     

考虑m弱化效应的水平循环受荷桩分析

现行规范采用m法分析水平受荷桩的内力和变位时,将地基系数的比例系数m视为定值。承受水平循环荷载作用的桩,当桩周土体发生较大位移时,其m随桩在地面处位移增大和加载次数增加均呈减小趋势。基于现场原型试验结果,分别建立m随桩在地面处位移y0及循环加载次数T的幂函数关系式;考虑m的上述弱化效应,构建水平循环受荷桩桩身挠曲微分方程,编制其内力与变位有限差分求解程序,通过与现场试验对比分析,验证该计算方法能较好地适用于深厚软土地区在地面处水平位移大于4 mm的水平循环受荷桩的内力与变位计算。     

考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁双桩结构受力分析

深入分析了陡坡段桥梁桩基受力的P-Δ效应形成机理.依据土压力理论与弹性地基梁理论,通过对坡体剩余下滑力和土体抗力的合理简化,建立了陡坡段桥梁双桩结构体系的桩土相互作用模型.在此基础上,导出不同特征桩段微分方程的幂级数解答,从而提出了一种可考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁桩基受力计算方法.与文献算例对比分析表明了该方法的合理性.最后,对双桩结构内力与位移的影响因素及其敏感性进行了探讨,结果表明:前桩P-Δ效应的影响不容忽视,当桩顶荷载水平及地基抗力比例系数相同时,后桩桩身最大弯矩比前桩大,且最大弯矩作用面均位于边坡滑动面附近,陡坡上的桥梁桩基同样具有嵌固深度效应.     

高原山区碎块石土地基微型桩单桩下压荷载下的受力特征

采用双折线荷载传递函数,推导山区碎块石土地基微型桩在下压荷载作用下单桩受力的理论解,建立该类地基微型桩抗压承载力随桩长与桩径间的变化关系,评价不同下压荷载下桩端桩侧承担的荷载比例.结果表明:碎块石土地基中的微型桩,桩端承担的荷载比例随着下压荷载、桩径的增加而增大,随着桩长的增加而减小;下压荷载与桩顶位移的关系可分为两段...     

滩涂极软地基托板桩法处理技术研究

为研究滩涂极软地基上托板桩的工作特性,开展了现场试验和有限元分析.现场实测了地表沉降及土压力,并据此建立了二维平面应变模型,进而对不同时期的地基土超孔隙水压力、土压力、沉降、水平位移等问题进行了研究.研究结果表明:随着填土高度增加,桩顶与桩间土差异沉降增大,产生土拱效应和拉膜效应,桩身轴力、桩体荷载分担比和桩端附近土体超孔压增大;填筑完成后超孔压消散,地基土逐渐固结,桩间土与桩顶差异沉降增大后趋于稳定,桩体荷载分担比逐渐稳定在80％左右;土工格栅拉力较小,传递荷载的能力有限;浅层地基土对桩体有负摩阻力,桩身轴力沿深度先增大后减小;托板桩法可有效控制地基土水平位移.     

微型抗滑群桩受力特性模型试验

通过模型箱试验,对微型抗滑群桩工作受力性状和桩顶连梁的作用进行了分析。分析结果表明:微型桩各排桩最大剪力在滑裂面附近,且从前排向后排依次减小,最大剪力截面位置依次上移。滑坡推力在微型桩上近似呈三角形分布,桩身中下部滑坡推力较大。桩身变形经历了一个整体弯曲到滑裂面附近的局部剪弯的过渡,抗滑合力下移,各排桩承担滑坡推力比例为1.00∶0.64∶0.44。桩顶连梁使极限承载力提高了11%,并且减小了坡体位移和桩身整体弯矩。连梁使前排桩上拔,后排桩下压,且能增大桩前桩间土压力,减小桩前桩身土压力。     

PHC管桩单桩水平静载荷试验研究与分析

结合PHC管桩水平静载试验结果,研究了PHC管桩的水平承载性状,确定了单桩水平临界荷载、水平极限荷载和地基土水平抗力系数的比例系数m,并分析了m值与水平荷载和水平位移的关系.     

橡胶轮胎散体桩群桩复合地基有限元分析

目的分析橡胶轮胎散体材料桩(RGP)群桩的承载性能,为橡胶轮胎散体桩复合地基的实际应用提供设计参数.方法通过ABAQUS有限元软件建立桩土三维有限元模型,研究不同桩长、桩径、桩间距及褥垫层厚度等对橡胶轮胎散体桩群桩承载性能的影响,得到载荷-位移、桩身应力等关系曲线.结果 RGP桩复合地基的沉降随桩长的增加而减小,但存在有效桩长.随着桩间距的增加,RGP桩复合地基的承载力、桩顶应力和桩身最大应力增加,桩土应力比先增大后减小.随着桩径的增加和褥垫层厚度的增加,RGP桩复合地基的承载力均呈增加趋势,桩土应力比减小.桩径的增加在提高复合地基置换率的同时也使得橡胶轮胎的环箍能力降低,所以RGP桩复合地基设计时应综合考虑桩土承载能力和橡胶轮胎的环箍作用.结论合理调节桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度等参数会促进桩土协同作用的发挥,进而改善RGP桩复合地基的承载能力.     

水平激振下饱和土中楔形桩动力阻抗分析

基于Biot饱和多孔介质理论，将桩体简化为Euler梁，建立水平稳态激振下楔形桩-土耦合振动模型.首先通过引入势函数，求解平面应变条件下桩周土振动控制方程，并利用分离变量法和算子分解法求得各桩段土反力.再结合桩土耦合及位移连续条件，求解得到楔形桩桩顶阻抗解析解.通过算例分析，研究了楔角、长径比以及土体渗透性等因素对楔形桩桩顶阻抗的影响.结果表明：1）在低频范围内，楔形桩阻抗会随楔角增大而减小；2）桩底尺寸一致时，桩顶水平阻抗、摇摆阻抗随长径比的增大而增大；3）对于桩长相同、楔角不同的等体积楔形桩，在低频阶段水平动刚度随楔角增大而减小，而高频阶段则相反；4）土中液相的存在对桩顶动力阻抗有显著影响，忽略土中液相作用会低估桩顶动力阻抗；5）表层软土会降低楔形桩桩底动阻抗.     

基于ABAQUS软件的桩水平承载特性研究及“m”法应用

光热发电项目主要组成部分之一为定日镜,对精度与稳定性要求极其严格,因此作为定日镜基础的钻孔钢筋混凝土灌注桩对桩顶水平位移与桩顶水平转角要求十分严格。结合实际工程,使用自行设计的加载装置通过慢速维持荷载法进行原位试验选取出合理的桩型。用ABAQUS有限元软件分析在砂类土地区桩长对桩水平承载特性的影响。并运用"m"法结合实测值进行计算得出适合该地区的地基水平抗力系数的比例系数的取值范围在50～60(MN/m4)之间,为以后在该地区桩基础的设计提供参考。     

广东地区超长旋挖灌注桩桩端注浆试验

目的分析常规桩和注浆桩的荷载传递特性,对比常规桩和注浆桩在不同桩顶位移下承载力的提高幅度,提出了设计大直径超长单桩极限承载力的建议方法,并验证其适用性.方法通过广东某大桥大直径超长旋挖灌注桩桩端注浆现场试验得出荷载-沉降曲线,根据预埋的应力计测出桩身侧摩阻力值,通过计算得到桩身轴力、桩土相对位移以及桩端位移.结果注浆桩S2的桩端阻力比常规桩S1发挥较早,浆液技术更有利于侧阻和端阻的同步发挥;注浆桩总承载力、侧摩阻力和端阻力提高系数随桩顶位移呈先增大后减小趋势,总承载力和侧摩阻力的提高系数变化平稳,增加速率远远小于端阻力.结论桩端注浆不仅有利于端阻的发挥,还有效减小了桩顶沉降,从而提高单桩极限承载力;常规桩下部土层侧摩阻力和端阻力未达到极限,建议计算时乘以折减系数;桩端注浆桩桩端附近土层的侧摩阻力和桩端阻力均乘一定的增大系数.