桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法。首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC)。算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的。

群桩荷载位移特性研究

将杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合,形成一桩基沉降分析计算的混合法。采用近似解析解中RandolphandWroth’Model与双曲线模型相结合,模拟桩身与桩周介质边界上剪切滑移的非线性。桩间相互作用采用弹性理论Mindlin方程解答计算,并考虑了桩间“加筋与遮帘”作用。桩周土介质非均质性特征,采用指数函数模拟。分析了刚性承台下群桩桩数、桩长、桩间距和桩土模量比等群桩工作特性的影响。尤其是桩台基础沉降对群桩相互作用影响机制的研究,对桥梁拼接等对桩基础沉降要求严格的工程有重要的借鉴意义。

环境污染排放限额制度能有效降低企业污染排放吗?——一个政企动态博弈模型分析

文章针对环境污染排放限额制度这一环境规制措施的实践过程特点,构建了环境污染排放限额制度下的政府与企业动态博弈模型,研究分析不同情形下的政府期望社会成本与企业削减污染成本的动态平衡关系,给予实施环境污染排放限额制度为何难以有效降低企业污染排放合理解释。文章研究证明,政府无论是采取软性还是硬性限额方式实施环境污染排放限额制度,企业均可利用其信息优势争取到宽松的允许污染排放限额,并不能有效地降低企业污染排放。

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。

刚性承台下柔性群桩和桩周土荷载传递规律研究

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数 ,同时考虑桩周土所分担的荷载对基桩荷载传递规律的影响 ,利用力学理论及微分方程的近似解法—子域法 ,研究了刚性承台下柔性群桩及桩周土的荷载传递规律。得到了在刚性承台下 ,中桩最大侧摩阻力出现在桩端 ,边中桩、角桩最大侧摩阻力出现在桩顶附近 ,角桩桩顶反力最大 ,边中桩次之 ,中桩最小等有意义的结论。为了验证本文方法的可行性 ,作者将模型试验结果与本文计算结果进行了比较 ,对比表明

刚性承台下垫层-桩-土相互作用的近似解析法

基于桩基沉降分析中已被广泛接受的剪切位移法,考虑刚性承台下的垫层-桩-土相互作用,提出了带垫层桩体复合地基的一种近似解析方法,分析时假定垫层与承台接触紧密,根据变形协调和荷载平衡条件,可推导出了桩土分担比和基础沉降的显式解答。作者所求得的桩土荷载分担比与边界元解答具有较好的一致性,而在反映基础沉降特性的无量纲刚度上,两者还存在着一定的误差。该方法可以进一步推广用于非均质地基中的群桩沉降分析。

基于cut-off方法刚性承台下群桩基础优化分析

针对刚性筏板下群桩基础优化设计问题进行分析,通过改变桩长分布来调整各桩的荷载分担,群桩分析采用基于弹性理论的积分方程方法,并通过cut-off方法来反映桩的弹塑性特性,实现群桩基础的弹塑性优化分析,改进了常规弹性分析方法的缺陷。算例分析表明,随着外荷载的不断增加,角桩首先达到极限荷载,对角桩超出极限荷载的部分进行重新分布,继而使得边桩逐渐达到极限承载状态,继续加载直至内桩也达到极限承载状态,从而引起桩筏基础的整体破坏。采用cut-off方法可以改进基础变刚度优化设计,使之与实际情况更为吻合。

带帽刚性桩复合地基荷载传递机理研究

为了研究带帽刚性桩复合地基荷载传递机理,基于弹性理论和合理假定,采用荷载传递函数法,建立了带帽刚性桩复合地基中桩体沉降及其轴向应力、桩帽下土体竖向位移及其竖向应力、桩帽间土体竖向位移及其竖向应力、桩身侧摩阻力、桩帽边缘土体之间的侧摩阻力与荷载水平、深度之间的控制微分方程。采用微分方程的近似解法,推导出相应地解析表达式。利用桩体荷载沉降关系作为已知条件进行求解,计算结果能够反映带帽刚性桩复合地基荷载传递的一般力学性状规律。

T形刚构桥承台大体积混凝土温度应力分析及试验研究

介绍了大体积混凝土温度场的计算方法和有限元模拟原理,根据实际情况确定了求解的边界条件。对某桥承台大体积混凝土施工过程的温度场进行了模拟分析,同时对温度进行了监测。根据模拟分析结果和监测数据,分析了承台大体积混凝土温度及温度应力的变化特点,结合分析结果和现场情况提出合理的降温措施有效地减小承台混凝土的温差,防止了温度裂缝的出现,确保承台的施工质量。

带桩帽的刚性桩复合地基受力性能研究

针对沿海公路改造工程中遇到的困难,提出带桩帽的刚性桩复合地基概念。根据实际工程项目,采用ABAQUS有限元分析软件,建立分析模型。分析了带桩帽的刚性桩复合地基中,桩土应力比、桩身轴力、桩身侧摩阻力和路基、地基中的竖向应力分布情况。研究结果表明,由于桩帽的存在,能大大减小桩顶的应力集中,带帽刚性桩的承载力比单桩有所提高。但其侧摩阻力曲线存在中性点,与刚性桩有所区别。

刚性承台群桩沉降简化计算方法

基于考虑桩土滑移和桩顶整体刚度动态调整的群桩计算方法,分析平均端阻比与荷载水平、桩土刚度比、桩长、桩径、桩距、桩数以及桩侧、桩端荷载传递函数等因素影响规律,用统计方法拟合端阻比与上述参数的近似表达式。参考等代实体基础计算模式,提出考虑了桩身压缩量和桩端刺入变形的群桩沉降简化计算模式,该方法考虑了沉降与荷载非线性关系。最后,通过离心模型试验验证实用简化计算方法的准确性。研究结果表明:采用简化计算方法所得结果与精确计算方法所得结果以及试验结果均吻合;桩身压缩量和桩端刺入变形不能忽略。

刚性承台超大群桩承载性状的三维有限元分析

为了了解超大群桩基础的承载性状,用有限元分析程序ABAQUS,对土体采用莫尔-库仑模型,对桩土界面采用非线性弹簧模拟荷载传递,对超大直径超长桩组成的群桩基础的承载性状进行了参数分析。具体分析了桩数、桩距、桩长、桩径、土变形模量、土内摩擦角、土粘聚力等因素对群桩的荷载-位移曲线以及桩顶轴力分布的影响规律。

湘江特大桥双壁钢套箱围堰受力分析及优化处理

长湘高速公路湘江特大桥主桥为(115+195+115)m三跨预应力混凝土连续刚构桥,该桥58号、59号主墩承台采用无底双壁钢套箱围堰施工。为使围堰结构合理、施工安全,采用三维有限元软件ANSYS对该桥58号、59号主墩承台围堰进行结构分析,并结合施工现场的特点,对围堰结构进行优化处理。结果表明:围堰封底混凝土达到80%设计强度并进行堰内抽水时为最不利工况;增大环板厚度使围堰结构受力明显减小;围堰夹壁内填充混凝土较填充水可有效减少结构的最大应力和变形、提高结构的刚度和稳定性;围堰最可能的失效模式为钢围堰连同封底混凝土一起上浮,增加封底混凝土与桩护筒间的握裹力(采取围堰压重、堰壁内灌水等措施)有利于提高围堰抗浮稳定性。实践证明优化措施取得了良好的效果。

桥梁工程中LDBPs的群桩工作特性

将杆系结构有限单元法与荷载传递迭代法相耦合。形成一桩基沉降分析计算的混合法.采用近似解析解中Ran—dolph and Worth’Model和双曲线模型相结合,模拟桩身与桩周介质边界上剪切滑移.桩间相互作用,采用弹性理论Mindlin方程解答计算,并考虑了桩间“加筋与遮帘”作用.编制了群桩沉降分析计算程序GPSA1.通过计算分析,对刚性承台下群桩桩数、桩长、桩间距和桩土模量比等群桩工作特性的影响进行了系统研究.该方法和成果,可以作为今后群桩沉降分析研究的参考.

刚性承台下变截面柔性桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数,同时,考虑桩周土所分担的荷载对单桩荷载传递规律的影响,利用力学理论及微分方程的近似解法—子域法,推出了刚性承台下变截面柔性单桩与地基相互作用的系列近似解析算式,并通过算例,将承台下变截面柔性桩的情况与同体积的等截面柔性桩的情况进行了对比。对比表明:改变桩型能提高柔性单桩及单桩承台的承载力。将模型试验结果与计算结果进行了比较,验证了解析算式的可行性。

承台刚度的研究

以弹性支承的连续梁理论为基础 ,建立了任意荷载作用位置 ,任意布桩形式下承台刚度的计算方法 ,克服了以往计算承台刚度方法的局限性和近似性 。

基于刚性承台群桩沉降的可靠度研究

针对在总结目前的群桩可靠度设计理论完全是基于承载力,提出了对于超大超长群桩基础采用基于沉降的可靠度设计概念,其中沉降计算模式考虑了桩身压缩以及桩端刺入量。在讨论了计算参数的分布规律后,用蒙特卡罗方法进行了可靠度指标的计算。通过一个算例表明,荷载水平增加会导致群桩可靠度指标急剧降低;可接受位移增加,可靠度指标增大,但这种趋势逐渐变缓。

考虑承台刚域的基础梁受力分析

在考虑地下室基础承台刚域及抗拔桩布置的情况下,对基础梁的弯矩计算进行分析推导,得出了跨中弯矩的折减系数计算公式。通过实际工程的算例分析,采用简化计算得出四桩至六桩承台不同跨度、不同桩径的折减系数,从中可以看出,考虑承台和桩的作用能够降低基础梁高度及减少配筋,做到设计上的经济合理,从而节约了工程造价。

路堤下带帽刚性桩复合地基位移场数值模拟

采用非线性有限元方法,研究和分析了新建高速公路路堤填土过程中带帽刚性桩复合地基地表沉降、竖向位移和侧向位移的变形特征,分析结果能为带帽刚性桩复合地基的理论研究、工程施工和设计提供有益的指导。

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。