饱和土中变截面大直径桩纵向振动理论解和数值解对比分析

基于饱和多孔介质理论,对饱和土中变截面大直径桩的纵向振动特性进行研究。首先根据饱和土动力控制方程,得出大直径桩侧土体复刚度,桩底采用黏弹性支承,再将桩身按变截面分段,采用能考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的动力方程。结合初始条件、边界条件和连续条件,利用阻抗递推法求解变截面大直径桩-土动力方程耦合方程得出桩顶频域解析解,通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。然后利用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,将数值解和理论解在桩身存在软硬夹层、变截面以及变截面段桩的长度和位置变化等情况进行了对比分析,利用数值计算解验证了理论计算模型的正确性。     

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。     

水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡机理研究

针对传统的复合地基加固软基边坡时水泥土桩身易拉裂破坏和弯折破坏的问题,为更好地发挥水泥土高抗压强度的特点,对新型边坡加固结构水泥土连拱抗滑墙设计并实施了大比例模型试验。分析了各级荷载下软硬土层所分担的水平推力,发现水泥土连拱抗滑墙能够有效地把推力传递到下层硬土中。采用有限差分软件FLAC3D对水泥土连拱抗滑墙与水泥土搅拌桩复合地基两种边坡加固结构进行数值模拟,分析了水平应力、剪应力的分布情况及土体塑性区分布的对比,比较两者的加固效果。结果表明,在相同条件下,复合地基中的水泥土桩易发生弯折,水泥土连拱抗滑墙能够有效发挥水泥土抗压性能,避免桩身出现拉裂破坏和弯折破坏。水泥土连拱抗滑墙加固效果明显优于水泥土搅拌桩复合地基。     

挤扩支盘桩抗拔承载性能试验研究与数值分析

为进一步探讨挤扩支盘桩的承载性能及桩土相互作用机理,依托输电线路实际工程,开展了挤扩支盘桩上拔现场静载试验及有限元数值模拟,得到了支盘桩单桩抗拔承载性能,分析了支盘桩荷载传递规律、桩周土体变形规律、桩土相对位移变化情况等,探讨了支盘数量、支盘间距及水平荷载对支盘桩抗拔承载力的影响规律。结果表明:同等条件下单盘支盘桩抗拔承载力比等径灌注桩提高15.3%;轴力分布曲线及桩土相对位移在支盘位置发生突变;塑性应变主要发生在支盘上部的土体中;水平荷载的存在能提高支盘桩的抗拔承载力;一定范围内支盘桩的抗拔承载力随支盘数量及支盘间距的增加而增大,支盘间距不宜小于2.5倍支盘直径,在实际工程应用时,应予以考虑,合理确定支盘的数量或支盘间距。     

不同刺入深度下桩端受力的模型试验及数值模拟

通过自行设计的可视化模型试验,采用高清相机、显微数码及图像分析等技术,对纯砂中桩端埋入持力层不同深度的桩端刺入试验进行宏、细观研究.对随桩端刺入深度不同而产生相应的桩端刺入的受力、砂土的位移场和应变场及其细观机理进行分析研究.通过开发三维非圆颗粒,重点对纯砂中桩端刺入的室内试验进行PFC软件三轴数值模拟,将土体细观参数变化与宏观力学响应相联系,揭示桩刺入过程中桩端砂土的宏、细观演化机理.指出端阻力的发挥在细观上主要表现为桩端附近颗粒接触力的变化:桩端下部颗粒的压密范围、桩脚附近土体孔隙率和接触数变化趋势是端阻随埋深而变化的主要因素;达到极限端阻后,承载力的略微增加在细观上主要表现为持力层中桩侧颗粒孔隙率减小、接触力增大.     

抗滑桩锚固深度的可靠性分析

利用刚性桩设计中桩侧应力必须符合的条件,建立了锚固深度可靠性分析的计算模型,通过实例分析研究了可靠性分析法在锚固深度修正中的应用,认为在锚固深度修正中,若把计算参数当作定值处理,有时不一定能满足可靠性设计的要求,出现误判现象,若把计算参数当作随机变量,以失效概率来校核锚固深度修正结果,即可避免对真实现象的误判.     

软土地区深基坑帷幕缺陷处理方法探讨

目前,城市中土地开发愈加深入,地下建设越建越深,基坑越来越深、越来越复杂,基坑开挖时,坑内进行抽水或者排水,导致周边地下水位下降,对周围土体中的地下水影响也越来越大。因帷幕失效引起的基坑事故越来越多,帷幕缺陷的补强加固对于发生事故的基坑尤为重要。处理的及时妥当,可有效减少损失,若处理方法不对,会导致事故愈发严重,引起更大的损失。通过南京河西某基坑帷幕漏水的处理措施及效果,总结了软土地区基坑帷幕漏水的处理方式及设计参数,对南京及江苏地区存在软土的基坑帷幕设计、施工及补强均有一定的指导意义。     

嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法研究

嵌岩桩因其单桩承载力高、群桩效应小等优点,已被广泛运用至工程实践中。而其单桩承载力作为重要参数,常规的静载荷试验方法耗时费力,故而多种计算便捷的估算方法在很多情况下也得到了推广应用。但考虑到工程实践中如何选择相适应的嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法缺乏系统研究,本文归纳总结分析了不同的规范法、理论法及经验公式法的优缺点,并结合工程实例对多组实测数据进行不同方法下嵌岩桩承载力的计算应用分析比较。结果表明,三种嵌岩桩承载力估算方法的准确程度和其所表达的嵌岩桩受荷性状和实际受荷性状的接近程度存在较强的关联性,而和需要参数的多少关联性较小。理论分析法由于物理意义更为明确,其计算结果也更为接近实际值。而经验公式方法由于缺乏明确物理意义,计算结果和实际值相差较大。规范中,《建筑桩基技术规范》及《公路桥涵地基与基础设计规范》规范计算公式体现的桩体受荷性状中最为接近实际且考虑影响因素较为全面,估算准确性较高。根据该研究成果,可对工程实践中嵌岩桩竖向承载力计算方法选择提供可靠的优选建议及误差来源分析。     

复合地基的褥垫层设计

为了从理论上确定褥垫层的设计参数,桩与褥垫层的关系可以看成倒置的桩对地基土的作用,桩体上刺可能引起褥垫层产生整体剪切破坏、局部剪切破坏或刺入破坏,而能够调节应力比的合理模式是整体剪切破坏,据此提出了褥垫层内摩擦角理论上限值的迭代公式·同时根据Terzaghi滑移线理论,证明了对数螺旋滑移线与基础底板相交时褥垫层的厚度为最小设置厚度,低于最小设置厚度,调节桩土应力比能力减弱·褥垫层的宽度设置应按照应力扩散原则,防止褥垫层失效·     

珊瑚礁地层桥梁基础钢管打入桩承载特性

钢管桩基础作为桥梁、港口码头、海上风机、近海钻井平台等领域广泛应用的基础型式之一,单桩竖向承载力是钢管桩基础设计的关键内容之一。但由于珊瑚礁地质条件复杂性,珊瑚礁地质钢管桩承载特性尚未明确。对中马友谊大桥28根钢管桩基础开展试验研究与数值计算,结果表明中等-强胶结的礁灰岩地层取芯岩样具较高抗压强度,能提供一定桩端承载力,可作为临时结构打入桩基础的持力层。揭示了珊瑚礁地质钢管桩承载机理,提出了改进的钢管桩竖向承载力设计方法,为珊瑚礁地质区域的工程建设提供有力支撑。