层状土场中冲刷作用下部分埋置单桩动力响应分析

桩周土场受冲刷作用的变化是部分埋置单桩结构失效的主要原因之一。工程中土场多呈层状,此类场地中桩基的力学特性研究日益受到关注。为精确揭示冲刷作用对层状土场中部分埋置单桩动力响应的影响,基于改进Vlasov地基模型,利用Hamilton原理建立层状土场中横向受荷单桩的动力学模型。利用有限差分法求解受冲刷作用单桩的固有频率,实现对冲刷作用下土-结构相互作用系统的准确建模,进而用Green函数法求得单桩受迫振动的解析解。通过数值计算和参数分析,研究了层状土场的物理特性对受冲刷作用部分埋置单桩动力响应的影响。结果表明:基于改进Vlaosv地基模型建立的层状土场中部分埋置单桩动力学模型可精确预测冲刷作用对桩基动力学特性的影响。随冲刷程度加剧,层状土场中单桩的第一阶固有频率显著降低,改进Vlasov地基模型中各层土体的地基反力系数均减小,剪切系数则增大。当冲刷至非埋置段桩长l_(1)≥L/2(L为桩长)时,部分埋置单桩在动荷载作用下出现横向失稳现象。随底层土体厚度增加,各冲刷等级下单桩的第一阶固有频率均增大。如果第1层土的弹性模量增大了约0.43倍、1.14倍、1.86倍,则冲刷等级为0时单桩第一阶固有频率分别增大了约8.9%、19.5%、27.1%。

复杂水平荷载作用下部分埋入单桩的计算方法

在Winkler地基梁模型和有限单元法理论的基础上,提出了一种在复杂水平荷载作用下求解部分埋置水平受荷单桩弯矩和位移的计算方法。将该方法计算结果与经典算例结果和现场试验结果进行对比,验证了该方法的正确性。通过算例分析了水流冲刷作用和桩顶约束条件对部分埋入桩桩身弯矩和位移的影响,分析结果表明,在研究冲刷对桩基水平承载力的影响时应结合桩顶的约束条件。该方法可有效开展复杂水平荷载下部分埋置水平受荷桩的计算分析。

基于Green函数法的受冲刷作用单桩横向动力学特性分析

基于横向受荷部分埋置单桩的动力学模型,利用有限差分法实现对土-结构相互作用系统的准确建模,从而获得受冲刷作用单桩更为准确的固有频率;运用Green函数法求解桩基受迫振动的解析解,揭示冲刷作用下单桩横向动力学特性的变化。通过数值计算和参数分析,研究了土体特性、桩身长细比等对受冲刷作用单桩横向动力学特性的影响。结果表明:随冲刷程度加剧,桩基的各阶频率均显著降低。桩基的第一阶频率随桩身长细比增大而减小,而高阶频率的变化规律则较复杂;桩基的各阶频率均随土体弹性模量的增大而增大;若土体弹性模量增大了1倍(4倍),桩基的第一阶频率约增大了20%(40%)。

基于改进p-y曲线法的单桩水平受荷计算

在Winkler地基梁模型的基础上,基于改进p-y曲线法提出了一种在复杂水平荷载作用下求解部分埋置水平受荷单桩在软黏土中弯矩和位移的计算方法。该方法考虑了土体的塑性、土抗力与水平位移之间的非线性,且采用差分法进行求解并编写相应的Matlab程序,便于给出精确的理论解答。通过构制不同的地层结构,对比桩身位移、弯矩的变化,获得了最佳的地层结构,结果表明地表表层土强化处理很重要。最后将计算结果与现场试验数据进行对比,吻合程度较好。说明所提方法可在达到工程精度要求的基础上,减小所需土体参数的获取难度,降低工程成本。