极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。

静压桩引起的超孔隙水压力及单桩极限承载力预测

引入时间、深度参数 ,分析饱和软土中静压桩单桩引起的超静孔隙水压力 ,给出了超静孔隙水压力及其消散的准三维解析解。基于有效应力原理 ,从超静孔隙水压力的消散和桩周土的固结出发 ,结合桩土接触面的破坏形式 ,获得了考虑时间效应的单桩承载力的解析解 ,实现了对其任意时刻单桩承载力的预测。通过两个工程实例表明了计算方法的正确可行。

卸荷状态下黏性土的变形和强度试验研究

南京河西地区原状黏性土应力路径试验表明,不排水情况下,侧向卸荷试验得到的割线模量E5′0要大于轴向加荷试验得到的割线模量E5 0,且大致有E5′0=1.7 E5 0关系;轴向加荷和侧向卸荷条件下得到的有效抗剪强度指标基本一致。上述结论在工程实例数值模拟分析中的应用明显改善了地面沉降预测结果与实测结果的吻合程度。

自适应调节下广义复合基础设计方法与工程实践

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、基础板厚与配筋增加的根源,因此,保证筏板的零差异沉降是建筑物结构体系保持最优状态的根本措施,而实现这一措施最有效的方法就是合理布置与调整地基与桩基的支承刚度。另外,端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力仍然是桩土共同作用理论应用的一大难题。为此,专门研制了置于桩顶的变形调节器,并报导了它的构造和工作特性,通过它对桩土支承体系支承刚度进行人为干预下的自适应调节,提出了广义复合基础的设计方法。一项工程实践表明:本方法不仅成功解决了上述问题,而且取得了良好的经济效益。

按变形控制确定中、低压缩性地基土承载力的研究

现行规范规定载荷试验中按沉降宽度比(相对变形)s/b的取值来确定地基承载力特征值,所依据的线性变形理论与现场试验和工程实测结果多有不符,往往导致地基承载力不能充分利用。Terzaghi.K.等仅给出砂土地基中的经验公式,且未能考虑荷载水平的影响。对砂性土和黏性土地基进行变直径圆板载荷试验的非线性数值模拟计算与分析。结果表明,随着基础宽度B的增大,基础沉降s增大的趋势迅速平缓,沉降宽度比s/B最终将收敛于零,表现出显著的非线性。据此,就中、低压缩性均质土,对规范中s/b的取值规定,按承压板面积提出初步的建议。几项工程实例表明,可将确定出的承载力特征值提高20%～40%。此外还针对Terzaghi.K.等的经验公式提出考虑荷载水平的修正计算式。

群桩-土-承台非线性共同作用固结过程分析

基于固结有限层的考虑提出了土体固结的桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序 CPRI 的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序 CPRI 检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序 CPRI 可以给出不同时刻桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况,从而模拟了非线性共同作用下固结的全过程。

全过程的沉降量预测方法研究

根据全过程的沉降量与时间关系的特点，建立了泊松曲线预测模型，然后将该模型应用于某些具体的工程，证实了该方法的合理性，最后指出了值得进一步研究的问题。

端承桩复合桩基及其设计方法

对于采用端承桩(或摩擦端承桩)的桩基础,由于基桩沉降很小,即使加大桩距也很难发挥桩间土的承载作用,因此上部结构荷载几乎全部由桩来承担,桩间土即便有很大的承载力也无法参与工作,从而造成很大的浪费。通过采用专门研制的桩顶变形调节装置,来协调端承桩与桩间土之间的变形,从而实现端承桩与桩间土的共同作用;并对使用端承桩同时考虑地基土承载力,特别是以地基土承载为主,辅以少量端承桩的端承桩复合桩基,提出设计方法。该方法经工程实践验证是合理的,具有良好的应用前景。

考虑土与结构相互作用效应的非弹性结构主动抗震控制研究

本文以一幢六层框架结构为研究对象，分析了土与结构相互作用（ＳＳＩ）效应对脉冲发生器和锚索两种控制系统的主动抗震控制效果的影响。结果表明：脉冲控制比锚索控制更为有效；有软土地基条件下，ＳＳＩ效应有可能使结构主动锚索控制失效；与刚性地基假定的结果相比，ＳＳＩ效应将显著降低脉冲控制所需要的控制力，地基越软，降低的幅度越大，可达１／３～１／２；若结构抗震设计时计及ＳＳＩ效应的影响，则按刚性地基假定需设置的主动抗震设施有时可能是不必要的。

按单桩极限承载力设计复合桩基方法的可靠度分析

从按单桩极限承载力设计复合桩基的总安全度方法出发,运用可靠度理论,结合工程实例,建立了用该法确定的承载力极限状态方程,进行了可靠度分析与验证。对抗力及各基本变量的敏感性、设计参数不同组合时的安全系数与可靠度指标的关系进行了全面的分析,研究了天然地基承载力满足率ψ 的合理取值范围,证实了天然地基满足率ψ ≥0.5 的必要性。

复合桩基承台下土的极限承载力提高值理论解

基于条形和圆形基础下土的极限承载力研究，结合滑动土体绕桩时极限阻滑力的理论解答，导出了复合桩基承台下土的极限承载力由于桩的遮帘作用而获得提高值的理论解，并给出相应的计算图表。算例和实例分析表明了理论解的合理性。此外。

复合桩基地基土中附加应力分布特征及沉降计算简化方法

利用有限单元法模拟分析了复合桩基在竖向均布荷载作用下的工作状态,经与常规桩基的计算结果分析对比,并结合有关试验结果以及经典的Boussinesq解答,得出了复合桩基地基土中附加应力的分布特征和变形规律。复合桩基桩间土存在较大的附加应力,并且沿桩身分布较为均匀,桩间土存在压缩变形,复合桩基沉降计算应同时考虑桩间土和桩端以下土体的压缩,最后提出了复合桩基沉降计算的简化方法并应用到工程实例计算中。

等积变换近似积分法及其应用——三相土固结沉降预测研究

半空间点源问题的结果积分往往不能表达为有限形式,经济上未必可行,且不便于工程应用。如与数值法结合,将区域Ω适当分割并变换为特定的形式,则可降低积分重数,甚至得到解析解。本文将讨论以解析解为基础辅以数值法的近似积分方法,并将其应用于改进扎列茨基解,进而求解三相土的固结沉降问题,并进行参数敏感性分析,得出渗透系数、泊松比以及模量比对固结沉降均有较大的影响;另外该近似解能够较好的求解三相土固结沉降,具有一定的应用价值。

有限层法求解三维比奥固结问题

提出了层状横向各向同性地基土比奥固结问题的有限层计算方法 ,并编制了相应的计算程序 ,计算结果同理论解一致 ,证实了方法的有效性。

三维横观各向同性土体开挖问题有限层求解

首先探讨了有限层法求解开挖问题的难点:开挖等效荷载的有限层表达和开挖后刚度矩阵的有限层计算,并在此基础上建立了三维横观各向同性土体开挖问题的有限层求解格式,并编制了相应的计算程序。计算结果同实测值一致性证实了方法的正确性和有效性。

桩筏基础非线性共同作用数值分析

平面壳体单元模拟筏基 ,用一维杆单元模拟桩体 ,用广义剪切位移法和有限层法模拟桩的非线性工作性状和桩 -土、桩 -桩、土 -土之间的非线性相互作用 ,建立了考虑筏板实际刚度的桩筏基础非线性共同作用分析方法。通过算例分析 ,探讨了筏板刚度、布桩方式等因素对桩筏基础非线性共同作用的影响规律。

泊松曲线的特征及其在沉降预测中的应用

根据全过程的沉降量与时间关系的特点 ,建立了泊松曲线预测模型 ,并且从机理上作了详细的分析 ,然后将该模型应用于某些具体的工程 ,证实了该方法的合理性 。

塑性支承桩——卸荷减沉桩的概念及其工程应用

在复合桩基的基础上提出了塑性支承桩———卸荷减沉桩的概念 ,并给出了其沉降量计算的方法及工程应用的基本原则 ,工程实践验证了塑性桩概念的正确性和差异沉降控制的可能性 。

对土-结构动力相互作用研究若干问题的思考

就目前土-结构动力相互作用研究中几个重要问题的研究现状进行了总结,并提出了需要进一步研究的几个课题和研究方法.这些问题包括:(1)深厚软弱地基上土-高层建筑的动力相互作用;(2)软弱地基土-大型地下结构的动力相互作用;(3)拟建建筑对周围已建建筑物抗震性能的影响;(4)土-结构动力相互作用效应对结构主、被动控制的影响;(5)土-结构动力相互作用涉及的材料和接触面非线性特性;(6)土-结构动力相互作用的试验研究.

复合桩基沉降计算的最终应力法及其应用

提出复合桩基沉降计算的最终应力法 ,包括简化应力调整法、压缩区域分解法和应力与沉降分解法 ,并给出了两个工程实例。