基于应变楔模型的堆载下被动斜桩受力变形分析

被动斜桩大多应用于开挖基坑的支护工程中,很少应用于填筑体抗滑工程中,且工程性状尚不清楚.为分析侧向堆载作用下被动斜桩受力变形特性,本文基于应变楔模型(SW模型),结合Boussinesq解进行双重积分及坐标变换,建立了侧向堆载作用下被动斜桩的挠曲微分方程,推导了其相应桩身内力与侧移的有限差分解,并通过与现场试验和室内模型试验对比验证了本文方法的有效性.结果表明:相同荷载作用下,负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值最小、正斜桩次之、直桩最大;正斜桩和负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值均随其倾斜角的增大而减小.侧向堆载下斜桩桩身变形模式为“平移叠加转动”.桩身常规倾斜角范围内(≤20°),坡脚处将桩设置成向堆载中心倾斜、倾斜角较大的负斜桩,可以取得更好的工程效果.

基于改进应变楔模型的固体–散体串联组合桩鼓胀变形及沉降分析

针对传统碎石桩易在桩顶1~3倍桩径的深度范围内发生鼓胀破坏的现象,首先,在现有工艺的基础上提出一种固体(混凝土)–散体(碎石散体材料)串联组合桩,并简要阐述其承载特性、施工工艺及破坏模式;其次,建立了串联组合桩鼓胀变形的计算模型,探讨串联组合桩的鼓胀变形机理;然后,对应变楔模型进行修正,并结合广义胡克定律,计算固体–散体串联组合桩的鼓胀变形值及桩身沉降值;最后,通过传统碎石桩及筋箍碎石桩鼓胀变形及沉降试验验证所提理论方法的合理性,结果表明:理论计算值与试验结果吻合较好,可为碎石桩复合地基设计提供一定的参考,具有理论及工程应用价值。

基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法

为反映水平循环荷载作用下桩侧土的弱化效应及桩身侧向位移发展规律,提出了基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法。首先,利用砂土刚度衰减经验公式计算桩侧土刚度的弱化程度,确定循环再加载过程中桩侧土体应力-应变关系;其次,将其引入到应变楔模型中计算桩基侧向位移响应,考虑循环荷载作用次数和荷载大小的影响;最后,通过试验对比分析,验证所提方法能有效计算桩基础在水平循环荷载作用期间侧向位移的发展趋势。结果表明:桩身侧向位移随荷载作用次数增大而增加,其发展模式与荷载幅值大小相关;循环荷载作用下桩基水平承载能力存在较大程度的弱化。

基于改进应变楔模型的大直径桩基水平承载力分析方法

针对传统分析方法对于大直径计算结果与实测结果存在偏差的问题,提出了一种基于改进应变楔模型的大直径桩基水平承载力的分析方法。该方法首先推导了考虑桩侧摩阻的桩身侧向位移微分控制方程,并基于改进的应变楔模型计算大直径桩基的桩侧径向地基反力模量;然后考虑桩端弯矩和桩端剪力的影响,将其作为边界条件代入微分控制方程对大直径桩基的水平响应进行求解;最后通过算例分析,并与现场试验的实测结果进行对比,验证了该方法的可靠性和准确性。结果表明:桩侧摩阻、桩端弯矩和桩端剪力有利于大直径桩基水平承载能力的发挥,不考虑上述因素时,计算结果将偏于保守;除桩身抗弯刚度外,桩基尺寸效应是桩侧摩阻、桩端弯矩和桩端剪力3个因素共同作用的结果,对于大直径桩基水平承载力的计算应综合考虑这些因素的影响。

水平荷载下单片地下连续墙基础的应变楔模型分析法

近年来单片地下连续墙被广泛运用于桥梁工程和高层建筑中,但其大部分研究均集中于单片地下连续墙的竖向承载性能试验研究和理论分析,只进行了少量单片墙的水平承载性能试验研究。通过应变楔模型把墙与土之间复杂的三维接触特性简化为一维的弹性地基梁中所需土体的参数,然后按照弹性地基梁的理论计算墙的内力和变形,利用室内模型试验实测数据验证了该算法的合理性。可为类似工程提供依据。

基于ABAQUS的水平受荷桩应变楔分析

为探讨应变楔模型中基本参数的变化规律,以水平受荷单桩为研究对象,基于现有应变楔理论研究及ABAQUS有限元软件,建立三维水平受荷单桩数值模型。利用ABAQUS提供的后处理功能,通过应变等值线云图,验证应变楔的存在,并通过桩周土体单元的应变值变化情况,确定应变楔模型基本参数(应变楔长度、应变楔深度、底角及伞角)。对比分析不同水平荷载、土体内摩擦角及土体弹性模量下应变楔模型基本参数,得出一些规律性结论;并对应变楔底面曲线、底角及应变楔长度进行回归分析,得到其拟合公式。通过算例,验证本文有限元分析及拟合公式的合理性。这些分析为应变楔模型提供了新思路,有利于深化及细化对应变楔模型的认识。