考虑固结和流变的土-单桩-筏共同作用研究

利用Biot固结理论和积分方程研究了考虑流变的饱和土–单桩–筏的共同作用问题,首先应用积分变换方法得出了半空间表面作用环形荷载时的基本解、基于半空间表面作用环形荷载的基本解、半空间表面作用圆形荷载的基本解以及桩–土、筏板–土变形协调条件得出了饱和土–单桩–筏板共同作用在时间域内的第二类Fredholm积分方程。运用Laplace变换对上述积分方程进行简化,求解积分方程并进行相应的数值逆变换即可得单桩的位移、轴力、孔压以及筏板与土的接触正应力随时间的变化情况。

考虑侧阻分布特征的桩-土-筏板共同作用研究

基于桩基中的Mindlin-Geddes应力解,并结合Mindlin板单元有限元理论,提出了考虑侧阻分布特征的桩-土-筏板共同作用的计算方法。其中对于桩侧阻力按设计桩侧阻力分布或实测桩侧阻力分布条件下利用分段积分法进行计算。由于计算方法考虑了桩侧阻分布特征,因而其计算模型更接近实际状态,同时,该方法能够解决变厚度和变刚度板的计算以及变截面桩的计算,这将使得其适用范围更为广泛。通过对算例和工程实例的计算和对比分析,得出桩侧阻力分布越接近桩顶则桩顶的沉降量越小,这一特点说明侧阻力分布的改变可以引起基桩刚度的改变,因此可以利用这一特性进行桩筏基础设计中变刚度调平设计。分析认为,通过调整桩型或采取后注浆等措施,可以改变桩侧阻力分布形态,从而调整和优化桩筏基础的沉降及其分布。

往复荷载下层状地基柔性筏板-群桩共同作用分析

提出一种层状地基中柔性筏板-群桩共同作用分析方法,探讨筏板刚度对桩筏基础沉降的影响,并成功预测了往复荷载下桩筏基础的长期沉降。筏板刚度采用Mindlin板理论的有限单元法分析;桩-土体系的刚度矩阵中,桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面以及土表面-土表面的相互作用分析采用层状剪切位移法借助层状地基的Burmister位移解求得。基于层状地基中柔性筏板-群桩的沉降计算方法以及往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到了桩筏基础的长期沉降预测方法。与已有文献方法和离心模型试验结果的对比分析表明,柔性筏板-群桩共同作用方法得到的沉降值具有较高的精度。

考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用程序实现

提出了基于有限层理论的考虑土体固结的单桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序PRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以模拟不同时刻单桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况。

考虑桩-土-筏板的共同作用时受竖向荷载的桩筏基础分析

在考虑筏体非线性特性的基础上,将基础视为板,采用有限元分析方法求解筏板的应力分布,提出了考虑桩筏基础相互作用效应的设计方法。该方法是将筏板看作是由一组桩和土支撑的板,以桩弹簧和筏板弹簧的组合考虑桩和筏板的作用,计算大竖向荷载作用下的沉降,考虑了群桩的极限承载力。此外通过考虑桩的非线性特性,为桩筏基础的非线性特性估计提供了依据,也可同类工程设计商榷。

桩筏基础-土-上部结构非线性共同作用程序实现

基于子结构法提出了桩筏基础-土-上部结构非线性共同作用分析方法,介绍了相应的计算程序的实现过程,给出了程序计算框图。通过算例分析,验证了程序的正确性。研究了非线性共同作用中基础沉降和上部结构次应力的变化。考虑共同作用将减小基础沉降的最大值和沉降差,尤其对降低沉降差有明显作用,而优化布桩对沉降与沉降差的影响要比共同作用的影响大。采用不利布桩方式时,基础产生较大的盆形沉降,上部结构中产生了可观的次应力。提出了零差异沉降控制地基基础的理论和方式。

固结和流变的饱和土—筏板—单桩共同作用分析

根据Biot固结理论,采用Laplace和Hankel变换方法得到了半空间饱和土表面和土体内受垂直环形载荷作用下的变换域内基本解.再根据虚拟桩法,得出了土—筏板—桩的第二类Fredholm积分方程.求解积分方程并进行相应的数值逆变换可得单桩的变形、轴力、孔压以及筏板与土的接触正应力随时间的变化情况.数值结果表明:随着土体的逐步固结与流变,筏板与土的接触正应力将减小,而桩所分担的荷载比例增加;同时桩周孔压逐步消散;桩身位移随着时间的推移会增大.

桩-土-承台共同作用的简化分析方法

从桩与承台下地基土共同分担荷载的基本条件出发,提出了一种从单桩荷载沉降曲线入手的桩-土-承台共同作用简化分析方法。在给定单桩荷载水平下,假定承台下桩间土的变形量等于此时单桩沉降量,求解相应的板底应力,从而可以得到任意桩荷载水平下的承台荷载分担量,而不必将桩的受荷水平限制在极限荷载。将基础沉降分为桩间土变形量及桩端下卧土层的整体压缩量两部分进行分析。桩间土变形量等于单桩在给定荷载水平下的沉降量,而桩端下卧土层的整体压缩量则由承台与桩两部分荷载引起,可以相对准确地预测基础沉降量。工程实例分析与实测结果的比较表明该方法是可行的。

121m高办公楼砂土地基桩筏基础与上部结构共同作用实测研究

本文报道了德国柏林砂土地基上一座１２１ｍ高的办公楼，采用地基土－桩筏基础与上部结构共同作用设计方法，运用弹塑性本构模型进行了数值分析，并在桩顶，桩身与筏底埋设了土工量测仪器，进行了实测研究，实测结果与数值分析结果吻合良好。

桩-土-筏片体系的数值与半数值三维非线性分析模型

本文首次建立了一个分析桩-土-筏片体系共同作用的三维非线性有限元、棱柱元综合计算模型.主要特点是:1.引入“广义位移”概念以减少基本未知量的数目;2.由实验e-p曲线直接反映土壤的非线性性质;3.对分层分片的复杂地质条件,任意布柱形式均方便适用;4.建立无界元以考虑远场土的影响;5.用中厚板、深梁理论建立筏片刚度矩阵;6.利用分块迭代法对Winkler地基板的解进行逐步修正,以逼近桩-土地基板的真解;7.可在指定位移条件下求解,以研究与邻近建筑沉降差的影响.

桩土共同作用的予力分配原则

从桩基础的适用条件出发入手分析挤土桩和非挤土桩的承载性状,进而探讨桩基础和桩—筏(桩—箱)基础的桩土共同作用的予力分配原则,并阐明相应的设计程序方法和施工要点。

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。

单桩式海上风力机整体化地震反应

为了探讨风-波浪-地震共同作用下单桩式海上风机(OWTs)的动力行为,以National Renewable Energy Laboratory(NREL)5 MW风力发电机为研究对象,将风、地震作为独立事件,根据风-波浪统计关系确定波浪谱参数.改进FAST软件以模拟土-结相互作用,考虑停机、运行和应急停机3种工况,采用气动-伺服-水动-弹性耦合方法分析海上风机地震响应.算例表明,工作状态显著影响海上风机支撑结构的运动和内力,规律与地震强弱有关;地震动显著影响叶片挥舞振动速度;在风-波浪-地震的共同作用下,海上风机支撑结构危险截面剪力和弯矩峰值超过极端风-波浪作用效应.

温州鹿城广场超高层塔楼不同持力层长短桩基础实测与分析

温州鹿城广场超高层塔楼地处台风高发的深厚软土地区,采用框架-核心筒-外伸臂结构体系。塔楼桩基施工完成后建筑方案做了重大修改,在原有桩基础方案上进行补桩,综合评估后采用后补非嵌岩短桩与已施工嵌岩长桩协同受力的长短桩基础。由于存在桩距偏小、桩长差别悬殊、持力层差异大、土层分布复杂、上部荷载大等特殊情况,必须考虑上部结构-筏板-桩土的协同作用,并采用有限元方法进行分析。根据土工试验、试桩静载试验、试桩应力和变形等测试结果,拟合出土体本构模型及力学性质等计算所需参数。通过两个邻近超高层项目的有限元计算沉降与实测沉降对比,验证计算参数和分析方法的可靠性。将有限元分析与工程设计软件相结合,解决了塔楼长短桩基础分析设计难题。

高层桩基础设计的内在潜力

本文阐述基础设计中桩土共同作用机理,介绍了高层桩基础以沉降控制为主且同时考虑桩与浅基土强度。并引用高层建筑基础实例进行分析,说明其中蕴涵的显著经济效益,提出需要注意的问题。

膨胀土地基中单桩承载特性非线性分析

膨胀地基中桩-土共同作用较为复杂,膨胀作用影响桩基承载性能的发挥.为了探究膨胀作用对单桩承载性能的影响,该文基于桩-土相互作用机理,考虑土体剪切模量随深度的变化规律,利用剪切位移法推导出了单桩弹性理论解.在此基础上,结合荷载传递矩阵提出了膨胀作用下单桩竖向位移内力非线性分析方法,并通过与试验数据的对比验证其正确性.然后分析各参数对单桩性能的影响,发现部分桩身受到膨胀作用时,桩长的增加能够有效降低桩顶隆起量和提高承载力,但当桩长达到约为膨胀影响深度3倍后作用不明显;全部桩身受膨胀作用时,桩长的增加会增大桩顶隆起量,而承载力呈先增大后减小的趋势.桩径对浸水后的桩身隆起量的限制效果有限,并且对浸水前后的桩基承载力改变量的影响不明显.

某续建工程桩筏基础内力与变形特性分析

根据某续建工程桩筏基础加固方案的设计实践,利用ABAQUS软件建立了具有代表性的筏板-桩-土共同作用的三维有限元分析模型,分析了补桩桩长、补桩桩身强度和加固筏板厚度对桩筏基础的内力及变形特性的影响。分析结果表明:补桩桩长对筏板的沉降、弯矩均有较大的影响;补桩桩身强度对筏板沉降及原有桩的桩顶反力影响较小;加固筏板厚度的增大对筏板调节差异沉降和均衡原有桩筏系统内力有利,但同时也会导致整个筏板的自重增大、沉降增大。将桩顶反力和筏板应力的数值计算结果与实测结果进行了比较分析,两者较为吻合。