低承台群桩基础竖向承载特性及优化设计

针对等刚度群桩基础易出现差异沉降、承台弯矩增大等问题,考虑总桩长一定且土体刚度沿深度线性增加的条件下,设定8种典型的群桩基础方案。运用PLAXIS 3D有限元软件建立群桩基础分析模型,结合现场大比例尺群桩载荷试验验证文中数值模拟法的合理可行性,进而针对5×5低承台群桩基础分析桩土刚度比、桩间距等因素对基础轴向刚度比和差异沉降比的影响。研究结果表明,当桩长配置为10、32、16、32、10m时,桩长配置有利于增加基础刚度;当桩长配置为14、24、24、24、14m时,桩长配置有利于减小基础差异沉降。研究为群桩基础的桩长优化设计提供一定的参考。

可液化场地桥梁群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验研究

针对两种土层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩-独柱墩结构形式,完成了两个试验体的群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验,很好地再现了自然地震触发场地液化及结构反应的各种宏观现象。结果表明,桩的最大加速度反应位置与地层结构关系密切且随场地液化发展而不断变化;低承台条件下,三层土场地较二层土场地对墩顶的加速度反应放大作用更显著;场地液化过程中,承台附近或液化与非液化土层分界处桩发生最大或较大动应变;低承台下,二层土场地中柱墩反应较小、桩反应较强,三层土场地中柱墩反应较强。

承台型式对可液化场地桥梁桩-柱墩地震响应影响振动台试验

基于相同土层结构地基条件下,分别采用低承台群桩-独柱墩与高承台群桩-独柱墩结构,完成了两次可液化场地群桩-土-桥梁结构地震反应振动台试验,据此研究了承台型式对桥梁桩-柱墩地震反应的影响。研究表明,与高承台桩相比,可液化场地中低承台桩的抗震性能更优;地震中砂层尚未液化或液化不充分时,低承台更多表现出减弱桩尤其桩上段的加速度反应的作用,相反高承台更多起到放大桩的加速度作用,而高承台桩与低承台桩的峰值应变自下而上更多表现出逐渐增大趋势;即使砂层完全液化时,低承台桩的峰值应变自下而上仍以渐增为主;与低承台桩相比,高承台桩更有助于放大墩顶加速度、位移反应,对结构体系整体稳定性产生了不良影响;虽然低承台桩未出现严重破坏,但砂层中部桩的应变却很大,液化砂土-桩运动相互作用对桩的抗震性能影响不容忽视。

可液化场地桥梁群桩基础地震响应振动台试验研究

针对上覆黏土层、下部饱和砂层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩—独柱墩结构,完成了可液化场地群桩–土–桥梁结构地震相互作用振动台试验。试验表明:在小幅震动阶段孔压仅有少量积累,孔压积累主要发生在强烈振动段;孔压随震动幅值增大、持时延长而变得更高;最强烈液化作用滞后于峰值加速度时刻。砂层加速度反应受场地液化影响较大;随着砂层液化的发展,土层位移峰值时刻与输入地震波峰值时刻、土层加速度峰值时刻之间表现出明显的时滞特征,而土层位移对桩的弯矩反应起着越来越明显的作用,且液化砂层位移对桩土相互作用力影响效应已凸显;完全液化砂层的承载力并未全部丧失;无论砂层液化与否,桩与砂层加速度反应规律保持一致;地震中土层分界附近桩的加速度、弯矩出现突变。振动台试验无疑为可液化场地桥梁群桩抗震性能研究提供必要铺垫。

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。

低承台群桩基础工作性能数值模拟研究

采用ANSYS有限元软件建立了4桩和9桩两种群桩基础的力学计算模型;对4桩基础模型试验结果进行了拟合分析,验证了计算模型的适用性;对不同桩距的4桩和9桩足尺寸低承台群桩基础进行了数值模拟试验分析,研究了不同桩数、不同桩距、不同承台尺寸对群桩基础工作性状的影响;获得一系列具有参考价值的结论。

桩基承载力与变形统一设计模式的探讨

考虑群桩效应系数 ,采用荷载传递函数分析方法 ,建立起低承台群桩承载力与变形的统一设计模式 .

降水引起的低承台群桩沉降特性分析

对沪杭城际高铁某桥墩低承台群桩桩基在承台上部加载及地下水位下降导致的沉降特性进行了研究,并对桩-土摩擦系数和群桩的桩间距对群桩沉降影响进行了分析。地下水位下降对群桩的影响机理分析表明:群桩周围一定范围内的水位下降土体所受浮力消失是导致桩体受到向下附加摩阻力及群桩附加沉降的起因;桩-土摩擦系数增大时,降水导致的桩体最大附加轴力出现位置深度越浅,因此,桩体受到向上附加摩阻力的区段长度越大,桩端的附加荷载与附加沉降越小;桩间距增大时,水位下降导致的桩体附加压缩量越大,同时桩端的附加荷载与附加沉降也越大。

黄土中低承台群桩承载性能的试验研究

根据两次模型群桩试验的结果，对黄土中群桩承台─桩─土共同作用做了分析，井提出了黄土中低承合群桩基础承载力的经验公式。

三维群桩-承台-墩的自振特性分析

提出了三维群桩－承台－墩的一种自振特性分析方法，其计算模型不但将群桩－承台－墩作为三维的整体结构来分析，而且考虑了桩－土的相互作用，同时简化了动力分析中承台的刚性模型。

不同土层条件下斜直交替群桩-土-结构地震响应特性研究

为研究地震作用下斜直交替群桩-土-结构特性,采用El Centro地震波作为动荷载,FLAC 3D软件为研究工具,分别针对黏土-砂土、黏土-砂土-黏土中建立了数值模型并对这两种工况下土层加速度、桩基受力与位移、上部结构位移等进行了分析。研究结果表明:砂土层对加速度峰值的放大作用比黏土层大,砂土层中加速度峰值比动力荷载峰值的出现时刻明显滞后;弯矩最大值均出现在桩与承台交界处;三层土模型的斜桩最大弯矩比两层土模型小。不同模型之间直桩弯矩的差别较小,桩端土层的构造对桩身弯矩的影响较大,桩端非液化黏土层的嵌固作用能够显著减小斜桩桩身最大弯矩。斜桩与直桩的水平位移基本相同,桩端非液化土层的存在对斜桩竖向位移具有显著影响并对桥墩顶部水平位移具有减缓作用。

低承台桩基墩柱式结构水平荷载作用下的桩基计算

某船闸靠船墩结构采用低承台桩基墩柱式结构。按照《建筑桩基技术规范》考虑承台、基桩协同工作和土的弹性抗力作用计算受水平荷载的桩基内力及位移,内含大量插值查表,计算复杂,具有一定的人为偏差。采用STAAD.PRO软件建立桩基、承台及土单元模型,并将上部墩柱结构及荷载进行力学转换后作用于承台,分析低承台桩基墩柱式结构桩基内力及位移,并与工程实例计算结果对比。结果表明,STAAD.PRO计算结果与规范计算结果基本一致,工程实践中可使用该软件方便地计算低承台桩基墩柱式结构水平荷载作用下的内力及位移。

超长群桩基础的有限差分数值分析

承台-桩-土的相互作用使群桩基础的受力变形特性复杂,而超长桩由于桩身很长,加深了这种相互作用的复杂性。本文通过有限差分数值软件FLAC3D对承台标高不同、桩端土层不同及桩距不同的超长群桩基础进行了分析。计算结果表明,低承台对群桩基础的受力更有利。超长群桩因为桩身弹性压缩引起的沉降不容忽视。桩距越大,群桩效应的影响越小,但基桩桩顶的差异沉降越大力。本文采用有限差分数值软件FLAC3D计算,为超长群桩的设计计算提供了一种新的途径,计算结果对工程实际具有指导意义。