220 kV变电站场地地基单桩沉降时间效应数值模拟

以某地区220 kV变电站场地地基单桩作为试验对象,构建桩土系统相互作用模型,利用行波分解的波动分析程序,通过拉普拉斯变换、波动分析程序和梯形积分等方法求解出相关数值,模拟静荷载作用下桩土参数、弹性模量、下层土厚度、蠕变量对220 kV变电站场地地基单桩沉降时间效应的影响。试验结果表明:桩土参数对220 kV变电站场地地基单桩沉降的影响较大,地基单桩周围土体受到地基单桩桩顶静荷载力作用时,随着时间增加,会发生一定幅度的沉降,当桩侧土体剪切波速最大时,短时间内单桩桩顶沉降量会趋于平稳且沉降量最小;内摩擦角和地基单桩沉降量成反比;当弹性模量增加时,单桩桩顶沉降量会随之降低;下层土厚度与沉降稳定时间成反比;蠕变量随自重应力作用时间增加而逐渐降低,当作用时间为2000 d时,桩顶沉降量最大。

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.

单桩沉降的一种解析解法

本文对桩侧及桩端采用不同的荷载传递函数 (t z曲线 ) ,并考虑桩侧土体强度沿深度线性变化的特性 ,推导了一系列单桩沉降的解析表达式 .计算结果可直接用于单桩分析 。

考虑应力扩散时桩端土性对单桩沉降影响分析方法

基于虚土桩模型,分析了层状地基中桩端土性对单桩沉降特性的影响。首先,以虚土桩扩散角反映桩端土层应力扩散效应,将桩端一定锥角范围内由桩端至基岩面的土体视为虚土桩,并根据其变截面特性,将虚土桩沿纵向划分为有限个微元段。然后,对桩及虚土桩桩侧土体采用理想弹塑性荷载传递模型,利用荷载传递法,推导了层状地基中以桩侧土塑性发展深度为变量的单桩荷载-沉降递推计算方法,并进一步得到了桩身轴力及桩侧摩阻力递推计算式。在此基础上,给出了荷载传递模型参数选取方法,并分析了虚土桩临界深度的影响因素及由实测荷载-沉降曲线反演虚土桩扩散角的可行性。最后,利用该方法分析了桩端沉渣和软弱下卧层对荷载-沉降曲线的影响。结果表明,考虑桩端土层应力扩散效应时,通过计算得到的桩顶及桩端荷载-沉降曲线与实测曲线吻合较好;当桩端存在沉渣或软弱下卧层时,采用虚土桩模型的单桩沉降计算方法可以在一定程度上反映沉渣特性及软弱下卧层埋深等因素对桩顶荷载-沉降曲线的影响。

软土地区单桩沉降的简化计算方法

根据300根有桩顶和桩端沉降的单桩荷载试验结果,研究了软土地区的单桩变形特性.将单桩分成预制混凝土方桩、空心混凝土桩、钢管桩和灌注桩四大类,利用弹性理论解对实测资料进行分析,得到基于桩长径比的桩身压缩量简化计算方法.结果表明,预制桩的桩身压缩量最大,空心混凝土和钢管桩其次,灌注桩最小,说明挤土效应对单桩的压缩变形有较大影响.用分层总和法分析桩端沉降,在此基础上改进了预估工作荷载下单桩沉降的简化计算方法.300多根试桩的分析结果表明,本方法能较好地预估单桩在工作荷载下的沉降.

单桩沉降计算理论研究

以Geddes应力解为基础,考虑土体的三向应力分布,并根据土的Duncan-Chang本构模型和基础沉降计算的修正分层总和法,建议了单桩沉降计算新理论。该理论与以往基于Geddes应力解计算单桩沉降方法相比,作了如下改进:(1) 考虑了地基土的三向应力分布对单桩沉降计算的影响;(2) 考虑了土本构模型(Duncan-Chang模型),因而能计及土体非线性特性对单桩沉降计算的影响;(3) 采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。因而该单桩沉降计算方法在理论上更趋完善,而且计算量适中,适合工程应用。

用荷载传递法计算深长大直径嵌岩桩单桩沉降

考虑到嵌岩桩所处土层、岩层特点 ,采用双折线荷载传递函数 ,用荷载传递法导出深长大直径嵌岩桩单桩沉降计算的解析公式。利用导出的单桩沉降解析公式 ,根据所收集的 35根南京地区深长大直径嵌岩桩试桩资料 ,采用非线性优化方法 ,进行了荷载传递函数参数的识别分析 ,得到了南京地区大直径嵌岩桩沉降计算荷载传递函数参数值 ,所导出的参数值可用于单桩沉降计算。

嵌岩桩单桩沉降计算的一种简化模型

鉴于嵌岩桩所处土层、岩层的性质差异，桩侧土层、岩层及桩端岩层采用不同的双折线荷载传递函数（ 弹性 全塑性模型、弹性 硬化模型） ，导出了嵌岩桩单桩沉降计算的一种解析算法．并利用所得公式对深长嵌岩桩沉降曲线特点，影响嵌岩桩单桩承载力、单桩沉降的因素等进行了讨论．讨论表明：桩身弹性模量 Ｅ、桩端岩石刚度 Ｃｂ 是影响桩端阻力发挥的重要因素，也是影响单桩承载力、单桩沉降的重要因素．

基于数学规划算法的单桩沉降计算分析研究

基于荷载传递法的土弹簧模型,提出了新假设,并建立了用于单桩沉降计算的数学规划模型。该数学模型以离散的最小势能方程为目标函数,桩顶荷载为约束条件,拟解决如何对各土弹簧进行荷载分配使整个系统势能最小的数学问题。不同于传统的土弹簧模型,论文提出的模型假设某一桩单元沉降值为该桩单元顶部平面沉降与底部平面沉降的平均值。通过算例验证,文章推出的计算方法可行有效,计算得出的Q–s曲线、轴力分布与实测数据吻合较好,并对比发现在桩单元较少的情况下,通过该数学规划模型求解单桩沉降可以达到比位移协调法更高的精度。

近似解析解与杆系单元有限元耦合分析单桩沉降

在单桩沉降计算理论系统分析的基础上 ,提出杆系结构有限单元法与近似解析解相耦合的混合法 ,并编制计算程序SPSA2。采用双曲线模型 ,考虑桩身与桩周边界上的剪切滑移非线性。采用指数函数 ,模拟桩周介质的非均质性。提出LDBPs有效桩长的概念 ,系统分析有效桩长与桩顶容许变形的关系。

单桩沉降可靠度的配点谱随机有限元分析

基于配点的谱随机有限元方法(CSFEM)可以实现随机分析与确定性有限元分析的解耦,并通过采样,重复多次确定性有限元分析,从而得到随机有限元的解。本文以处于粘土中的柔性单桩为例,用CSFEM方法对线性土弹簧及非线性土弹簧时的单桩沉降进行随机有限元分析,计算了沉降可靠度指标,并与蒙特卡罗模拟的结果对比。算例结果显示,CSFEM方法所用到的配点数远少于蒙特卡罗模拟的样本数,但CSFEM计算结果与蒙特卡罗模拟计算结果非常接近。

单桩沉降可靠度的随机有限元分析

对土性分布参数随机场模型和轴对称随机场的离散技术进行了研究 ,给出了计算和组集随机变量自协方差矩阵的方法 ,提出了多维相关正态分布随机数的产生技术 ,用 Neumann随机有限元法进行单桩沉降的可靠性分析 。

成层地基中单桩沉降的时间效应研究

为研究成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应,采用Voigt模型来考虑桩侧土对桩的作用,根据桩侧土的成层性,将桩土系统从下至上划分为若干层,对每层桩土系统建立控制方程。运用阻抗函数递推方法求得了频域内桩顶位移响应的解析解,进而利用Fourier逆变换和卷积定理求得了静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解。运用该解析解讨论了两层和三层桩侧土工况时桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将计算结果与工程桩的实测数据进行了对比,验证了本文解的合理性。

静荷载作用下粘弹性地基单桩沉降的时间效应

利用广义Voigt模型来考虑桩侧土体的线弹性性质和粘性特性,研究了成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应。首先,根据桩侧土的成层情况,将桩土系统从下至上划分为有限层,对每层桩土系统建立静力平衡方程;然后,利用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法求出了频域内桩顶位移响应的解析解,进一步利用Fourier变换技术和卷积定理求出了相应静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解;最后,采用参数研究方法,分析了桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将工程桩的实测数据与本文计算结果进行了对比。结果表明:在工程桩受荷初期,本文得到的解能较好地计算出单桩沉降性状。

用单桩沉降估算群桩沉降的计算方法

由于群桩沉降计算时参数的选取不易把握,而单桩沉降较易得到,找到一种用单桩沉降来代替群桩沉降的方法无疑会使得问题变得简单。单桩沉降由桩身压缩和桩端沉降组成。采用桩身线弹性的假定计算单桩桩身压缩,利用分层总和法计算单桩桩端沉降。同时在群桩沉降计算时考虑桩身压缩对沉降的贡献,并用承台下的平均附加应力乘以桩端荷载传递系数后作为桩端的附加应力。根据单桩和群桩沉降计算时的异同,提出了一种用单桩的沉降估算群桩沉降的方法,使得在群桩沉降计算时,参数选取较为容易,且计算较为简单。最后介绍了该方法在桥梁工程桩基础沉降计算中的应用。

GM(1,1)模型在单桩沉降量预测中的应用

基于桩基静载荷试验所得的沉降量数据具有一些灰色特征,将荷载Q看作广义的时间,建立了荷载序列的等步长及非等步长GM(1,1)预测模型。工程应用结果表明,所建立的GM(1,1)模型在预测单桩沉降量方面具有较好的实用性和可靠性。

竖向荷载作用下粘弹性地基的单桩沉降

将流变理论引入桩基分析 ,采用 Merchant粘弹性模型来描述地基土体 ,并通过推广的李氏比拟法 ,推导出在竖向荷载作用下粘弹性地基中的单桩沉降计算公式 .理论分析和工程实例都表明 ,地基土体采用粘弹性模型比弹性模型更合理 ,更经济 ,流变理论在桩基分析中的应用值得进一步研究和发展 .

基于现场载荷试验的单桩沉降简化计算

基于桩在竖向荷载作用下的桩轴力分布函数,分析了钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的承载特性、桩身荷载传递规律、桩的截面轴力分布规律和桩侧阻力分布规律,其计算结果与实测结果较为一致。从单桩Q-s曲线入手,确定各级荷载下桩端平面以下地基土的变形特性曲线,利用该变形曲线可以方便地计算单桩沉降量,其计算结果与实测的单桩载荷试验曲线一致。利用轴力分布函数计算各级荷载下的桩身压缩量和桩端沉降量,进而获得单桩沉降量,其计算结果与按现场测试的轴力分布和侧阻力分布计算的单桩沉降量规律一致,计算结果偏小,能够满足工程要求。

单桩沉降计算方法综述

系统地阐述了单桩沉降计算的方法和各自的优缺点，这对岩土工程师们了解和促进单桩沉降计算方法的发展有一定帮助。

多层土中的单桩沉降

将剪切位移法推广用于计算多层土中的单桩沉降,推导出相应的理论计算公式。利用该公式可方便地计算多层土中的单桩沉降以及桩身轴力、位移和桩侧摩阻力。