基于桩-土软化模型的单桩荷载传递规律研究

桩身侧摩阻力是桩基设计非常重要的参数指标,而桩侧摩阻力的软化行为会引起桩承载能力的降低。基于桩-土软化模型推导出了单桩荷载传递规律的解析解。通过单桩静载荷试验,对比分析了解析解和桩荷载试验结果之间关系,结果表明桩的轴向力和桩-土界面应力应变吻合良好,验证了所提解析解的合理性。传统的解析解是通过经验法将桩端承载力当作已知边界条件使用,而本文提出的解析解可以通过不同的外加荷载和侧摩阻力来计算桩端承载力。由于考虑了桩侧土体的软化特性,在桩基加载过程中,从桩身归一化的侧摩阻力分布图中可以观察到桩身摩阻力的软化行为,桩基承载力有所下降。     

基于扰动状态概念的桩-土接触面荷载传递模型

基于扰动状态概念(DSC),假定桩-土接触面单元中相对完整(RI)状态部分的抗剪强度服从线弹性理论,完全调整(FA)状态部分的抗剪强度服从理想塑性理论,进而建立桩-土接触面荷载传递模型.针对桩-土接触面进行了大型直剪试验,试验结果表明:桩-红黏土接触面剪切过程中,接触面表现出应变软化特性,且随着法向应力的增加,软化现象越明显;桩-粉质黏土接触面剪切过程中,接触面表现出轻微应变硬化特性.利用桩-土接触面荷载传递模型计算得到的剪切应力-剪切位移曲线(τ-s曲线)与直剪试验得到的τ-s曲线吻合较好,验证了基于DSC的桩-土接触面荷载传递模型具有较好的准确性与适用性.     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型,基于传递矩阵法,利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩顶荷载 沉降关系的解析算式.研究结果表明:对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩,当桩土相对位移达3～7mm时,桩侧摩阻力达到极限状态,此时,桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40%～50%;随着荷载的进一步增大,桩侧摩阻力减小,当桩土相对位移约为20mm时,桩侧摩阻力几乎全部丧失.同时,利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数,运用该算法对某工程试桩进行了计算对比,其计算值与实测值吻合.     

采用位移模式的柔性桩单桩荷载传递规律分析

根据桩土的位移协调条件、改进李海芳位移模式和有效桩长的定义,分析桩侧摩阻力在桩顶处最大时的柔性桩单桩荷载传递规律,得到柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力和有效桩长的计算表达式.实例计算结果表明:桩身应力和桩侧摩阻力均是在桩顶处最大,沿桩长的分布形式与试验结果较一致;有效桩长与试验值非常接近,且比段继伟的建议取值稍大.     

基于桩土位移协调的柔性桩荷载传递机理研究

基于桩土的位移协调,通过引进并加以改进的Alamgir位移模式和弹性理论分析柔性桩的荷载传递.根据桩侧摩阻力在桩顶以下1/3有效桩长处达到最大的条件,推导出有效桩长的计算式,进一步获得柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力的简化计算式.通过实例分析,验证计算公式的合理性.结果表明:桩侧摩阻力理论值与试验实测值相差较大,但沿桩长的分布二者较一致;桩身应力理论值与试验实测值吻合非常好;有效桩长理论值非常接近实测桩身应力几乎为0的深度.因此,推导出的柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力和有效桩长的计算方法具有一定的工程参考价值.     

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.     

基于指数模型的能源桩热-力耦合荷载传递法

能源桩技术的推广应用促进了能源桩分析理论的发展,但现有能源桩热-力耦合荷载传递法的研究尚不够完善。基于桩侧-土荷载传递的指数模型,改进了温度效应下能源桩热效应中性面确定条件,在荷载传递分析中叠加温度效应引起的桩身位移,建立了基于指数函数模型的能源桩热-力耦合荷载传递分析方法。结合能源桩的现场测试案例,利用本文方法进行了模拟,验证了本文方法的可行性。计算结果表明:温度效应引起了能源桩的桩身轴力及侧阻力的重分布。     

基于扰动状态概念的砂土-混凝土桩接触面荷载传递模型研究

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土接触面的力学特性的影响规律,分析接触面模型初始剪切系数、模型扰动参数(A和Z)对桩-砂土接触面荷载传递模型的作用机制。研究结果表明：1)混凝土桩-砂土接触面易呈现应变软化,在低法向应力条件下,混凝土桩-密砂接触面的应变软化程度最大。2)模型扰动参数Z在数值上近似等于孔隙比。模型扰动参数A越大,砂土与混凝土桩接触面的软化显著程度越大。参数A随着密实度增大而增大。随着法向应力增大,密砂的扰动参数A呈近似线性衰减,松砂和中密砂的扰动参数A近似呈双折线衰减。3)初始剪切系数k_s随着法向应力增大而增大,密实度越大,增速越快。4)基于扰动状态概念的桩-砂土接触面荷载传递模型可靠、参数的物理意义明确且易确定,能很好地表征桩-砂土接触面的应变软化及硬化等力学特征。     

桩侧土软化对单桩承载力及沉降的影响

用分段线性函数模拟桩侧剪应力与桩土相对位移的关系,用应力跌落描述了峰值剪应力和残余剪应力之间的关系,运用力学理论推导出单桩荷载与沉降的关系,并通过算例分析了软化系数的大小对单桩承载力、沉降、桩身轴力和位移的影响.研究结果表明若桩土之间剪应力和相对位移的关系满足软化模型(即应力-应变关系曲线上有明显的峰值,峰值后应力随位移增大而降低),则根据p-s曲线确定单桩承载力时,必须综合考察软化系数大小、桩端土的性状及单桩沉降和p-s曲线的形状,才能合理地确定单桩承载力.     

桩身参数对单桩荷载传递影响的模拟分析

假定不同的桩土参数和加载工况,采用修正的指数曲线模型作为荷载传递函数,应用MATLAB语言编制程序,以矩阵位移法分析桩身荷载传递特性,模拟桩身参数的变化对单桩荷载传递机理的影响.分析结果显示,当长径比较大时,大部分荷载由桩身侧面传递,桩端分担比例不大;在其他条件不变时,仅提高桩身刚度或长径比,对桩端分担比例或桩体承载性能的提高并不显著.     

单桩荷载与位移曲线规律分析

首先提出利用分层位移迭代法计算单杠荷载与位移（桩顶沉降），即Ｐ－ｓ曲线的方法，然后分析单桩Ｐ－ｓ曲线随桩长Ｌ、直径Ｄ、桩身材料弹性模量Ｅ和极端阻力Ｒμ的变化规律，发现一些重要特征和新的规律，最后利用实测结果进行了验证。文章对制定桩的静载试验规则和合理设计桩基础，具有重要意义。     

用荷载传递法分析超长单桩的竖向承载性状

简单介绍了荷载传递法的原理,利用该法对超长单桩的荷载传递规律进行了非线性分析,并得到一些有关桩的轴力和侧摩阻力的分布规律。     

桩土软化作用特性的研究

根据静力学理论,研究了线性软化和非线性软化模式的桩土系统在外荷载作用下,桩身位移满足的微分方程解释解。提出了相应的桩土系统分布参数的正反演方法,已知桩土力学参数时,可计算不同桩顶沉降下对应的荷载、桩身内力和位移;也可根据实测的静荷试桩数据,通过作理论计算与实测曲线拟合分析处理,确定桩土系统的力学参数。试验桩的综合对比结果表明了本方法有较好的应用效果。通过实例,研究了软化模型的桩基承载力和桩径的非线性相关特性以及摩阻力和端承力发挥过程的不同步性,该研究结果对桩的承载力机理研究有重要意义。     

带承台摩擦单桩荷载传递特性的原位试验研究

在地基表层铺设约1．5m厚砾石砂替换耕植土后，对3根带承台摩擦单桩进行荷载传递特性试验．承台尺寸分别为1．25，1．50，1．75m，桩长分别为10，17，25m．得到了各种桩-承台-地基共同作用特性的观测成果．3个试验结果表明：承台荷载分担比随总荷载的增加而增大，最终均分担了50％以上的荷载；桩长不同的复合桩基，通过调整承台平面尺寸或桩距，可以使平均地基刚度接近；带承台单桩的上部摩阻力传递函数均近似于弹塑性关系，极限位移只有1-2mm．     

柔性桩荷载传递机理研究

运用弹性半空间无限体的明德林解签和浅基础中的分层总和法，桩土间滑动采用刚塑性模型，分析了柔性桩的荷载传递规律，提出了柔性桩有效长度的概念，计算了结果经与实测资料对比，证明是正确的。     

桩侧土软化时群桩变形研究

在沿海软土地区修建高重大建筑物，以及海洋工程中大型采油平台的建造中，所使用的桩一般具有较大的长径比，而长径比较大的桩易使桩侧土出现软化．当桩侧土出现软化后，使用常规设计方法确定的桩基承载力偏于不安全．基于修正的双曲线模型，推导了适用于桩侧土出现软化时群桩变形研究的计算公式．利用该算法能正确预估桩侧土出现软化后群桩的ｐ－ｓ曲线，从而为合理确定桩侧土出现软化时群桩的承载力提供理论依据．将该算法用于预估桩侧土出现软化后的现场实测群桩变形曲线，所得结果令人满意．     

夯扩灰土挤密桩荷载传递规律及沉降分析

通过非线性有限元分析,在灰土桩顶部逐级施加荷载模拟了夯扩灰土挤密桩单桩复合地基的实际工况。对夯扩灰土挤密桩荷载沿深度方向的传递规律及沿桩体径向的土压力分布规律和夯扩挤密桩的沉降变化规律进行了分析研究,得出夯扩挤密桩的有效加固范围和土压力沿桩体径向呈钟型分布的规律等结论。     

FLAC3D在分析单桩竖向荷载作用下桩—土相互作用规律中的数值模拟研究

FLAC3D是以拉格拉日差分法为基础的一种数值模拟,近几年已广泛的应用于工程领域,本文旨在用FLAC3D对桩土材料模拟进行简单的介绍,结合单桩在竖向荷载作用下桩对“昔格达”回填土的影响,利用FLAC3D来模拟单桩竖向荷载下桩土作用的变化规律,数值模拟结果表明FLAC3D对单桩竖向荷载下的桩侧摩阻力、桩体轴力和中心点的分布规律进行模拟时效果良好。