考虑桩土滑移和整体刚度动态调整的群桩分析方法

在分析了大型群桩研究现状的基础上,提出了考虑桩土滑移和群桩桩顶整体刚度动态调整的分析计算方法。并将本文方法与一个离心模型试验结果进行了对比,论证了本文方法的正确性。在此基础上,分析了刚性承台条件下超大群桩基础的荷载位移曲线变化规律以及桩顶荷载分布规律受桩土刚度比、桩长、桩径、桩距、桩数、土性等因素的影响规律。

竖向激励场下考虑桩土滑移的单桩动力性态

较大竖向地震激励下,桩土间有可能发生桩土相对滑移。为了考虑这种强震条件下桩土动力响应性态,提出了考虑该桩土滑移的桩土界面力的传递模型,并建立动力微分方程进行求解,得到桩基动力响应的位移显式表达式。定义了桩基动力响应系数,得到无限桩长、纯摩擦桩和端承桩等几种情况下的桩基动力响应系数的表达式。数值计算结果表明:考虑桩土滑移的桩基动力响应与不考虑桩土滑移的计算结果差距较大,尤其是在桩土模量比较大的情况下,差距更大;考虑桩土滑移的计算结果在低频段就不接近1,且出现振荡的临界频率点较低。因此,更为精细的桩土动力接触机理的研究尤其是试验研究十分必要。

考虑桩土滑移和鼓胀影响的碎石桩复合地基沉降分析方法

本文在深入研究柔性基础下碎石桩复合地基变形力学机理的基础上,结合单元体桩周土位移模式建立出柔性基础下碎石桩复合地基沉降分析方法。首先,根据柔性基础下碎石桩复合地基桩土界面上存在相对滑移的特点对现有竖向位移模式进行改进,然后,考虑到碎石桩复合地基桩体侧向鼓胀不可忽视的特征,在位移模式分析方法中计入径向位移的影响,并且由此得到桩侧摩阻力的分析方法,最后,通过对该模型的受力分析得到复合地基加固区压缩变形分析方法。该方法不仅能反映桩土间的相互作用以及复合地基桩土滑移的特征,而且能考虑碎石桩体鼓胀变形对复合地基沉降分析的影响。最后通过工程实例分析,表明了本文方法的可行性与合理性。

桩土滑移的饱和土中海洋高桩竖向振动特性研究

海洋工程深水基桩下段埋置于土中,基桩上段暴露于水中和空气中,基于一维杆理论建立了饱和土中深水基桩的竖向振动简化计算模型。利用阻抗传递法,获得了深水基桩的桩顶竖向振动频域解析解和时域半解析解。计算结果表明,桩土接触相对滑移模型在接触刚度很大时与完全黏结条件下的深水基桩竖向振动响应基本一致,当接触刚度减小时,基桩动力响应增大,说明完全黏结条件过高地估计了土层的阻抗,造成桩顶响应减弱;频率相关的阻尼系数可以抑制导纳的发散效应,能够更好地模拟桩土动力相互作用。分层模型计算表明,暴露段对基桩振动产生明显影响,时域反射信号在泥面处会产生同向反射,此外,上、下土层的模量比也会对桩的振动响应产生一定的影响,这些不加以甄别会引起基桩检测误判。

考虑桩土滑移的路堤下刚性桩复合地基沉降计算

为建立能考虑桩土滑移特性和桩间土非均匀压缩变形特征的路堤下刚性桩复合地基沉降计算方法,以均布荷载下等桩长刚性桩复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,基于桩土相互作用的上部负摩阻塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区三区段模式,采用剪切刚度和极限摩阻力随法向应力变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,建立了弹性区非线性和塑性区非均匀的桩侧摩阻力分布模型;考虑桩土滑移特性及桩间土非均匀压缩变形特征,根据单元体桩土荷载传递微分方程,导出了表征路堤下刚性桩复合地基性状的沉降和桩土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数对沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明:沉降随路堤荷载及垫层柔度系数的提高而增大;桩土应力比随垫层柔度系数的增加而减小,随路堤荷载的提高呈先增大后减小的变化趋势,据此提出了采用最大桩土应力比进行路堤下刚性桩复合地基承载力及沉降设计的技术原则。

考虑桩土相对滑移的单桩和群桩的非线性分析

建立了考虑桩土界面可以滑移、土体存在极限阻力的单桩分析模型,采用位移协调法分析了单桩的荷载传递特性.在此基础上,研究了桩顶荷载水平对两桩相互作用系数的影响,建立了考虑桩顶荷载水平的相互作用系数计算公式.并将上述方法应用于群桩的分析,获得了群桩的荷载沉降特性.本文提出的单桩和群桩弹塑性分析方法克服了目前应用较多的弹性理论法夸大桩土相互作用的缺点.单桩和群桩荷载沉降曲线的分析结果和实测数据吻合,说明了该方法的合理性.

考虑桩土非完全粘结及桩底土波动效应的浮承桩纵向振动特性研究

为合理考虑浮承桩纵向振动问题中桩端土作用及桩-土界面相对位移条件,同时引入动力Winkler模型和虚土桩模型,建立了一种适用性更广的浮承桩纵向振动特性研究方法。引入分离变量法对三维土体位移控制方程进行求解,结合土体表面及基岩处边界条件得到三维土体位移基本解;通过将动力Winkler模型相关参数考虑为桩-土界面边界条件在频域内解析求解了桩纵向振动特性,并将所得频域解析解拓展到时域,采用离散傅里叶逆变换方法(IFT)求解了桩顶速度时域响应;开展参数化分析探讨了桩-土界面非完全粘结条件及虚土桩参数对浮承桩动力响应的影响,计算结果表明:桩-土界面完全耦合假定会过高估计桩侧土对桩的约束作用,无法合理评估桩基的抗振性能,并会对桩基抗振防振设计及桩底反射信号识别产生不利影响;另外,针对浮承桩纵向振动问题,采用虚土桩模型描述其桩底土作用具有合理性和必要性。

桩-土承载性能剪切流变分析新理论

充分考虑岩土力学性质的时间相关性,研究土的流变特性及桩-土的空间效应问题及复杂地质条件下桩-土和土-土相互作用的时间效应和空间效应对承载性能的影响机制。将土的流变学理论应用于桩基础工程中,建立一套完善、实用的桩-土体系时空效应模型,并对多种桩型、桩径及不同受力特点单桩的桩-土相互作用机制随时间的变化效应进行分析研究。提出一套桩-土承载性能时空效应剪切流变分析的新理论,并推导出单桩承载性能时空效应理论的闭合解析解和半解析解。结合试验研究进行验证。该理论可用于指导桩基础设计时预估承载力的变化趋势,有效地控制基础沉降;同时用于桩基础施工质量的验收,计算基础的荷载-沉降关系,弥补目前桩基础检测技术的不足。

带承台滑移桩的竖向振动冲击特性研究

高速公路、铁路、桥梁、码头等桩基结构的稳定性受冲击荷载的影响是不可忽视的。桩土的不完全接触是在一些较强荷载引起振动和冲击作用时的一个重要条件。本文通过饱和多孔两相介质理论与动力学方法,考虑桩-土间的滑移接触,建立了带承台桩在竖向撞击荷载下的桩土耦合计算模型,并获得了桩身轴力竖向振动的频域解析解。通过桩基模型试验的方法研究了不同撞击能量作用下的沿桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩体位移的特性。模型可以更好地验证桩体受竖向冲击荷载作用的桩土耦合振动问题。

格栅套筒加筋碎石桩复合地基沉降计算方法

为研究格栅套筒加筋碎石桩复合地基的变形特性及沉降计算方法,开展加筋碎石桩复合地基承载变形机理分析。将复合地基划分为加筋段、非加筋段和下卧层三部分:基于空间问题的胡克定律和分层总和法思路,考虑加筋段桩土存在相对滑移但不出现塑性区,采用桩体单元并利用分层迭代法予以计算;由于非加筋段桩土竖向和径向变形协调,引入桩土单元体模型予以分析;下卧层沉降量则通过分层总和法计算,从而推导出格栅套筒加筋碎石桩复合地基沉降计算公式。工程实例分析结果表明,上述沉降计算方法所得结果与实测值较接近,且克服了现有分析方法所得结果偏于危险的缺陷,具有较好的合理性与可行性。

柔性基础下筋箍碎石桩复合地基变形机理及其沉降分析方法

筋箍碎石桩复合地基是一种新型的软土地基处理方法,其沉降分析是地基处理加固设计的重要依据。因此,首先结合柔性基础下筋箍碎石桩复合地基的工程特点,通过深入研究筋箍碎石桩复合地基变形力学机理,将复合地基划分为碎石桩筋箍段、非筋箍段和下卧层三部分,建立出筋箍碎石桩复合地基沉降计算模型。然后,通过考虑筋箍碎石桩复合地基筋箍段桩土相对滑移和非筋箍段桩土径向变形即"鼓胀效应"特点,引入典型桩土单元分析模型,分别建立出碎石桩筋箍段和非筋箍段压缩变形计算方法,进而提出了柔性基础下筋箍碎石桩复合地基沉降分析新方法。最后,通过工程实例计算,并与实测值及现有方法计算结果进行对比分析,表明该方法更能反映工程实际情况,克服了现有方法分析结果偏于危险的缺陷。

柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析方法

碎石桩加筋复合地基是一种新型的软土地基处理方法。在深入研究柔性基础下碎石桩加筋复合地基变形力学机理的基础上,首先,依据碎石桩与桩周土相对滑移量的不同,将碎石桩加筋复合地基加固区区分为加筋区、非加筋塑性区和非加筋弹性区,从而建立出柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析模型;然后,根据碎石桩加筋复合地基不同分区的变形力学机理,分别建立出相应的压缩变形分析方法,从而建立出了柔性基础下碎石桩加筋复合地基沉降分析新方法,该方法不仅能反映柔性基础下碎石桩加筋复合地基桩土滑移的特征,而且能反映非加筋弹性区碎石桩侧向鼓胀对沉降分析的影响;最后,通过工程实例计算以及与现有相关沉降分析方法的比较分析,表明了该方法的可行性与合理性。

单桩冲击特性模型试验研究与理论分析

单桩冲击特性研究是基桩高应变检测技术和打桩工程的理论基础。本文首先通过基桩模型试验方法研究了在不同荷重和落距的冲击荷载作用下的单桩贯入度、桩身轴力和桩侧摩阻力特性,然后采用弹性动力学方法建立了桩土滑移条件下单桩在冲击荷载作用下的动力模型,获得了桩身轴力的解析解,计算结果表明理论解与模型试验结果能较好的吻合,说明不考虑滑移的完全黏结模型过高的估计了桩土间的摩阻力,桩土滑移模型可以更好地模拟单桩的冲击作用。

钻孔灌注桩抗压静载试验分析

通过对杭州某工程三根埋设有钢筋应力计的钻孔灌注桩试桩进行静载试验,分析了三根试桩的荷载沉降曲线及受力特性,对比了破坏性试桩与非破坏性试桩侧阻发挥的差异。试验结果表明,在最大荷载的作用下桩身上部土的侧阻已发挥到最大值并出现滑移,非破坏性试桩桩身下部土的侧阻仍处于强化状态。而破坏性试桩在最大荷载作用下桩下部侧阻力也出现了下降,反应出桩身下部出现了较大的桩土滑移。

单桩沉降计算的荷载传递法讨论

在对现有的单桩沉降计算的荷载传递法进行了详细讨论的基础上，着重对荷载传递法在桩－土滑移、桩端沉降计算等问题处理上，提出了新的看法，并对荷载传递法进行了改进。

加筋碎石桩复合地基沉降分析方法

结合加筋碎石桩复合地基工程特点和承载变形特性,研究其桩土相互作用形式和受力变形机理,将复合地基分为加筋段、非加筋段和下卧层三部分,并根据各段的受力变形特点建立相应的沉降计算模型,进而提出加筋碎石桩复合地基沉降分析方法,以反映加筋段桩土相对滑移特征及非加筋段竖向和径向变形对沉降的影响;最后通过工程实例计算,并与其他计算方法及实测值进行比较分析,说明该方法的合理性与可行性。

考虑桩-土滑移的柔性基础下复合地基沉降分析方法

为了考虑柔性基础下复合地基桩-土相对滑移特性和桩间土竖向应力变化对其沉降计算的影响,在分析复合地基沉降变形机理基础上,根据桩-土界面剪切变形特性,假定桩-土界面剪应力和剪切相对位移关系服从理想弹塑性模型,并将复合地基沉降视为由塑性区、弹性区和下卧层压缩变形区3个部分组成;根据塑性区桩-土界面剪应力与相对位移的关系特性,通过分析桩与桩间土竖向应力,建立塑性区压缩量分析方法;针对桩间土竖向应力变化特征,在对现有桩间土竖向位移模式进行改进的基础上,建立了考虑桩间土竖向应力变化和桩-土相对位移的弹性区压缩量计算模型,并采用已有复合地基下卧层压缩量分析方法计算下卧层的压缩量,从而建立柔性基础下复合地基沉降计算新方法。研究结果表明:该方法可反映桩-土相对滑移和桩间土竖向应力变化对沉降的影响;通过工程实例计算与其他同类方法进行对比分析,表明该方法合理、可行。