粉喷桩复合地基附加应力的Boussinesq-Mindlin联合解法

粉喷桩复合地基常用的沉降计算方法精度较低,主要原因是附加应力计算方法不合理。针对粉喷桩桩身荷载传递规律及其受力特点,提出采用Boussinesq解和Mindlin解联合求解的方法计算附加应力场,推导了相应的计算公式,并进行了多种计算方法对比分析了加固区和下卧层附加应力分布特点。计算结果表明,提出的联合求解法计算精度高,合理可行。

关于BOUSSINESQ解取代MINDLIN解条件的探讨

以圆形面积均布荷载为例,根据弹性力学的圣维南原理,找出了布氏解取代明氏解的条件。同时指出了将布氏应力分布用于深基沉降计算,导致理论计算值大于实际沉降观测值的原因所在。

圆形均布荷载下基于Boussinesq及Mindlin解的压力型锚索应力分析

为了从理论方面丰富压力型锚索的研究内容,结合Boussinesq解及Mindlin解的叠加解,推导了在圆形均布荷载作用下注浆体所受到的压应力表达式以及锚索孔壁所受到的剪应力表达式;探讨了承压板半径、锚索孔半径、预应力荷载大小及泊松比对压力型锚索锚固机理的影响。研究结果表明:应力分布曲线随着承压板半径或锚索孔半径的增加而变得平缓;应力值与预应力荷载大小成正比变化;随着岩体泊松比的增加,注浆体所受到的压应力分布曲线变得陡峭,而锚索孔壁所受到的剪应力分布曲线则变得平缓。研究成果可进一步为压力型锚索设计提供参考。

桩-网复合地基附加应力的Boussinesq-Mindlin联合解法

桩-网复合地基是近年来发展起来的一种有效的软土地基加固方法,通过桩-加筋垫层-桩间土三者协同作用,共同承担上部荷载,其相互作用机理复杂。在简要分析桩-网复合地基作用机理的基础上,应用Mindlin解和Boussinesq解推导出了复合地基中附加应力的计算公式。结合具体算例,计算复合地基的沉降变形量,计算结果与沉降观测数据吻合较好,可以为类似无砟轨道等对沉降要求严格的铁路工程复合地基沉降计算提供参考。

Boussinesq解及Mindlin解在预应力锚固中的简化应用

在三维有限元计算证明的基础上,本文将Boussinesq解及Mindlin解进行简化,并应用于含软弱结构面的岩体预应力加固中,从而提出预应力锚索加固岩体软弱结构面时,锚孔深度、锚孔间距的计算公式,为工程设计提供理论依据。

Mindlin应力解的应用理论研究

通过对已有繁杂、冗长的明氏应力公式的整理与简化,给出了若干种工程荷载分布条件下的明氏应力分布实用理论解。经对附加应力系数公式的无因次化,推出了工程荷载条件下便于制作数据表格的应力系数计算公式,将该系数表达为长—宽比、计算点深度—基宽比、基础埋深—基宽(半径)比和泊松比的函数解析式。作者通过对明氏解计算结果的分析,深入细致地研究了布氏解取代明氏解的条件,明氏应力分布的拉应力区开展范围及其与工程的关系,明氏解中反映地基土质条件的泊松比对应力计算的影响,布氏解用于深基沉降计算导致理论计算值大于实际沉降观测值的原因等一系列问题。得到了一些有指导意义的概念和认识。对明氏解的推广应用具有重要的理论意义和长远的实用价值。

Mindlin应力解的应用理论分析

针对明氏解计算参数众多、公式繁杂和冗长,基于Mindlin课题,以圆形面积上均布载荷作用为例,对布氏解与明氏解作了对比分析,讨论基础相对埋深对地基中竖向附加应力的影响。实例结果表明,在条件相同时,按两种方法计算所得结果的误差在允许范围之内时,用布氏解取代明氏解计算附加应力要方便得多。

Mindlin应力解的应用理论分析

基于Mindlin课题,以圆形面积上均布荷载作用为例,通过布氏解与明氏解的对比分析研究,讨论基础相对埋深对地基中竖向附加应力的影响,同时得出布氏解取代明氏解条件.

高速铁路刚性桩网复合地基沉降计算方法与实测数据对比分析

为研究适合高速铁路荷载作用下刚性桩桩网复合地基沉降计算方法,采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法对高速铁路刚性桩桩网复合地基进行沉降计算,并与现有复合地基计算方法及现场实测数据进行对比分析。计算结果与研究分析表明:现有规范采用方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩网复合地基,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有所局限;Mindlin-Bouss-inesq联合求解刚性桩复合地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Bouss-inesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降方法的计算沉降值与实测值较接近,并能考虑刚性桩复合地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素。

粉喷桩处理高速公路软土地基地基内附加应力及沉降计算分析

考虑高速公路路基承受柔性荷载的特点 ,采用弹性力学中Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性荷载下粉喷桩复合地基中及复合地基下卧层土中应力及沉降。计算表明由于桩的作用 ,加固区的附加应力大大减少 ,而下卧层的附加应力有所增加 ,从而导致下卧层的沉降增大。将此方法计算沉降与工程中常用计算方法及实测结果比较 。

带褥垫层桩体复合地基沉降计算改进弹塑性分析法

带褥垫层桩体复合地基,在荷载作用下桩会向褥垫层刺入,且在桩侧上部产生负摩阻力。针对复合地基中桩–土间存在相对滑移以及桩、土之间相互作用特性,引入Boussinesq解和Mindlin解改进基桩弹塑性分析法,并分别以双折线和双曲线函数模拟桩侧与土以及桩端与土接触面的非线性荷载传递关系,通过构建以桩、土结点位移为未知量的矩阵方程组来计算桩体复合地基沉降,同时可得到复合地基复杂的应力和位移分布规律。通过与室内模型试验和工程实测结果对比分析发现,本文方法计算结果与现场实测和室内试验结果比较一致,这证明了本文方法的可靠性。

考虑土拱效应的路堤荷载下刚性桩复合地基应力与沉降计算方法

将路堤填土和刚性桩复合地基加固区、下卧层作为一个整体考虑,取路堤中心处一单桩加固单元为研究对象,设定桩土荷载分担比和桩侧摩阻力分布形式初值,运用Mindlin和Boussinesq联合求解法计算内外土柱应力和沉降,根据路堤与复合地基表面交界处位移连续条件,迭代求得实际侧摩阻力分布。建立的复合地基的桩土荷载分担与桩土相互作用的耦合模型具有较严密的理论基础,解决了M&B联合求解法需要预先已知桩土应力比以及桩侧摩阻力分布形式的问题,计算得到的桩土荷载分担、桩土沉降与工程监测数据较为吻合,验证了模型的正确性。

路堤荷载作用下高强度桩复合地基土中的应力

为掌握高强度桩复合地基的荷载传递特性,基于桩土分离的建模原则,采用Mindlin和Boussinesq联合求解法,对路堤作用下地基土中的应力进行了计算,并通过工程实例重点讨论了路堤中心附近地基中桩土应力的分布规律.结果表明:地基加固范围内,桩间土应力沿深度呈"蜂腰"形分布,与实测曲线一致;桩体应力明显大于桩间土应力,表明地基加固区的桩土荷载分担效应显著;下卧层中应力分布与Boussinesq解差别不大,表明在路堤荷载作用下,摩擦型高强度桩复合地基高应力区下移现象不明显.

柔性承台下复合地基应力和沉降计算研究

柔性承台下复合地基的受力性状与刚性承台下复合地基有很大差别,常用的复合地基应力和沉降计算理论均基于刚性承台下复合地基,使计算值与实际值相差较大。利用Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性承台下复合地基的附加应力,可以得到与实际较符合的应力分布。利用Vesic小孔扩张理论计算桩体刺入柔性承台的量,并对分层总和法求得的沉降进行修正,可以得到与实测接近的沉降计算值。

软土基坑引起下卧隧道隆起的非线性流变

软土地区深基坑开挖改变了周边土体的初始应力,引起周边土体的位移,对周边构筑物造成不均匀沉降、混凝土开裂等不利的影响,并且可能危及临近地铁隧道的安全。对基坑开挖引起的下卧隧道的隆起变形进行了研究并提出了实用的预测方法。基坑开挖土体卸载引起的土体变形采用了Boussinesq应力解进行求解,隧道反力引起的土体变形采用了弹性半空间Mindlin应力解进行分析。隧道本身变形采用了弹性的地下连续梁进行分析,并且考虑隧道与土体的相互作用。通过引入软土的非线性流变模型,考虑了软土变形的时间效应,因此可以对复杂开挖过程进行模拟分析。还对基坑开挖对隧道隆起的效应进行了讨论,通过上海市某重点工程实例的隧道隆起量的预测结果与实测值对比分析,隧道隆起的监测结果证实了该方法的有效性。

高速铁路桩承式结构路基地基沉降计算方法

采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,再根据e-lgp曲线法(e为孔隙比,p为土体压力)计算地基沉降的方法对高速铁路两种刚性桩桩承式结构地基进行了沉降计算,并与现行计算方法及现场实测数据进行对比分析.分析表明:现有规范计算方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩桩承式结构,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有局限性;Mindlin-Boussinesq联合求解刚性桩桩承式结构地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法的计算沉降值与实测值较为接近,并能考虑刚性桩复合结构地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素.

基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形及计算深度研究

目的基于弹性理论,采用二阶段法,研究基坑开挖对下卧隧道竖向隆起的影响.方法首先基于Boussinesq解与土体e-lgp模型、Mindlin解与土体e-lgp模型,采用分层总和法计算出隧道轴线处由于基坑土体开挖引起的土体位移,然后将土体位移作为被动荷载,作用于被动状态的弹性地基梁模型得到隧道竖向位移,结合4个实例确定合理的计算深度.结果基坑开挖引起的坑底土体隆起位移可以用高斯曲线来拟合;基于Boussinesq解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.89倍;基于Mindlin解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.72倍.结论基于弹性理论,采用二阶段法计算基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形是合理的,基于Mindlin解的计算结果更符合隧道隆起的规律.

考虑开挖卸荷影响的桩侧摩阻力等效计算方法

基坑开挖后的卸荷回弹会导致桩侧摩阻力减小,但这一影响仅局限于基坑底部一定深度范围内。在计算开挖后的桩侧摩阻力时,可将卸荷视为作用在坑底的均布上拔荷载。当荷载作用在地表以下,土体附加应力应采用Mindlin应力解。定义基于Mindlin解计算开挖后桩侧摩阻力与开挖前变化为5%时的深度为开挖影响计算深度Hc,开挖深度和宽度对Hc的影响明显,土体内摩擦角的影响较小,而泊松比的影响可以忽略。据此推导出Hc的计算公式。开挖卸荷导致的竖向附加应力,Boussinesq解求得的结果大于Mindlin解,但随着深度增加,二者差异逐渐减小。分别针对开挖深度、宽度和内摩擦角不同取值的216种组合进行计算,结果表明,Hc范围内基于Mindlin解求得的桩侧摩阻力与基于Boussinesq解结果的比值ω最大为1.124,最小为1.001。工程实践中为偏于安全,可直接采用Boussinesq解进行桩侧摩阻力计算。

基坑底分层回弹量的实用计算方法

基坑开挖后的卸载会引起基坑的回弹,基坑开挖越深,则回弹量越大,较大回弹量会造成各种工程问题。现有回弹量计算方法需要进行专门的回弹试验或特定应力路径试验以确定回弹计算所需的模量。为了避免进行专门试验,特研究了应用常规试验所得模量与常用Mindlin解和Boussinesq解相结合,得到一种计算回弹量的简便可行方法。通过对Mindlin解和Boussinesq解计算所得应力,与e-lg p模型和Duncan-Chang模型的变形计算方法进行组合,得到4种计算方法,然后应用分层总和法计算求解基坑的回弹量,通过与实测值对比,比较4种组合计算方法的精度,得出更适合于工程实际应用的、准确性更高的基坑回弹量计算方法。经3个工程实例检验,推荐采用Mindlin解和e-lg p模型分别计算应力和模量,再应用分层总和法累加变形量,可得到与工程实测值非常相近的坑底总回弹量和坑底分层回弹量。

基础埋深对地基附加应力的影响

以圆形面积均布荷载作用为例,将基于布辛奈斯克解和明德林解所得附加应力相比较,讨论了基础埋深及泊松比对地基中竖向附加应力的影响。所得结论,对改进现行地基应力与变形计算方法具有重要的理论意义和长远的实用价值。