砂土中单桩基础冲刷的修正应变楔计算

由冲刷引起的深水结构物桩基础周围土体损失致使基础水平承载性能下降的问题越发受到重视。应变楔方法假设桩前土体抵抗为三维楔形体,其尺寸发展与楔形体区域土体发挥的内摩擦角有关,从而得到水平受荷桩的p-y曲线。本文对应变楔方法进行修正和拓展,建立非线性位移假设以考虑桩前楔形体区域土体应变沿深度的非均匀分布,将冲刷坑底以上土体的有效自重作用等效为竖向荷载,对楔形体的深度进行修正,以解决楔形体方法只适用于地表水平的情况,得到砂土中单桩基础冲刷的修正应变楔计算方法;并通过与模型试验及三维有限元分析的对比来验证该方法的合理性。分析结果表明:冲刷深度增加会显著降低桩基水平承载性能,冲刷深度3.2D和6.4D情况下的桩顶位移比平均值分别趋近于1.8和3.0;相比有限元方法,本文修正SW方法计算的p-y曲线结果与实测结果更为接近。

砂土中边坡附近单桩水平抗力的模型试验研究

针对平地p-y曲线对临近边坡桩基的不适用性,开展了砂土中边坡存在对单桩水平抗力影响的室内物理模型试验。依据边坡坡角及边坡到单桩距离的不同,共进行了11次3组试验。采用分段3次多项式对实测桩身应变分布进行拟合,以推算桩身变形和桩侧抗力,有效克服了数据拟合点的奇异。对比无边坡时的试验p-y曲线、美国API规范曲线和双曲线模型,确认了平地p-y曲线的计算表达式。其次获得了边坡条件下的单桩荷载-位移曲线,揭示了边坡坡角和边坡到桩的距离对水平受荷单桩桩身弯矩分布的影响规律。根据试验结果采用折减系数修正浅层桩侧极限抗力,并引入边坡对桩侧初始刚度的削弱表达式,得到边坡条件下水平受荷单桩浅层区域双曲线p-y曲线表达式。最后通过与离心试验结果对比,验证了给出的p-y曲线考虑边坡影响时的合理性。

水平循环加载下冲刷对沉井加桩基础的影响

沉井加桩基础作为深水地区大型桥梁常用的基础形式,其稳定性直接关系到桥梁的安全。为分析砂土中水平循环加载条件下冲刷对基础水平承载力和滞回圈刚度的影响,本文对沉井加桩复合基础进行了冲刷条件下的静载和循环后静载模型试验,得到了基础的水平荷载位移曲线和循环滞回圈。试验结果表明:冲刷对沉井加桩复合基础的水平承载力削弱严重。试验在中密砂、低围压条件下,循环加载会提高基础的水平承载力。对比循环后的静载曲线得知,无冲刷条件下的循环后基础水平承载力高于有冲刷条件下的该值。比较循环加载中的荷载位移曲线得到,无冲刷时滞回圈水平刚度高于有冲刷时的水平刚度,随着循环荷载次数的增加,滞回圈的水平刚度有所提高,但趋势减缓,并逐步稳定。