基于e–p曲线的软土地基非线性沉降的实用计算方法

软土地基侧向变形引起的沉降不可忽略。目前中国地基规范对软土地基的沉降主要是采用侧限压缩试验曲线进行一维压缩沉降计算,然后对该计算结果乘以一个经验修正系数来反映软土侧向变形等所产生的沉降,经验系数为1.1~1.7,变化大,缺乏量化取用方法。因此,侧向变形引起的沉降尚缺乏有效可靠的实用计算方法。基于e–p曲线和Duncan-Chang本构模型的概念提出了用e–p曲线求取软土的非线性切线模量Et的方法,然后把地基的沉降分解为有侧限的压缩沉降和侧向变形产生的沉降两部分。有侧限的压缩沉降采用传统的e–p曲线分层总和法计算,侧向变形的沉降用非线性切线模量Et进行分层总和法求得。模型简单、参数易获得,由此而建立了一个较简便实用的软土地基非线性沉降计算方法。并通过一个工程案例与实测结果、规范方法计算结果和有限元数值分析结果进行比较,说明方法的可行性。

尾砂压缩固结特性试验及e-P曲线模型分析研究

为探索压实度K和含水率ω对铅锌尾砂压缩固结特性的影响,采用WG三联高压固结仪对铅锌尾砂开展了标准固结试验,基于修正后的e—P曲线分析模型来分析铅锌尾砂的压缩固结特性。结果表明：（1）压缩系数av1-2随K增大而减小。当ω〈ωopt时,av1-2在0.034-0.092 MPa-1间波动;当ω≥ωopt时,av1-2随ω增大而增大。ω≥15%时,尾砂属中压缩性土;ω〈15%时,尾砂属低压缩性土。（2）固结系数Cv随K增大而降低,随ω增大而先增大后减小,ω=9%时Cv最大。（3）修正了e—P模型并优化模型参数,验证了模型的正确性与合理性。该研究结果为尾矿库（坝）的稳定性分析提供了试验和理论基础,为尾矿库的安全运行与回采利用提供科学依据。

基于e—p曲线的邓肯—张模型建立及参数灵敏度分析

邓肯—张模型是有限元计算中的常见模型,其模型参数一般需要做三轴排水试验来确定,但某些情况下,并不具备试验的条件。基于土体的e—p曲线,给出计算邓肯—张模型参数的简单方法,并与传统土力学方法计算结果进行对比,证明其可行性。对于未能确定的参数进行灵敏度的分析,给出其与土体沉降量之间的定性关系。为缺乏试验资料的一般岩土工程的有限元计算提供一些参考。

具有局部保形性的P曲线

P曲线是由基函数和控制多边形生成的一类C~∞连续的端点插值型曲线。由于已有基函数设计自由度低,局部不保形,本文引入椭圆域多边形和菱形域多边形作为P曲线的新基函数,提高了它的全局保形性并且使其局部保形和局部可控。

基于P-Y曲线法的水平受荷桩非线性有限元分析

P-Y曲线法是一种非线性地基反力法,它考虑了土的非线性特性、分层特性、不同土类及荷载类型等因素,适用于分析横向荷载作用下有较大变位的桩结构物。从Newmark方法弹簧支座的概念出发,建立了桩土相互作用体系的接触非线性有限元分析模型,采用复合地基反力法的P-Y曲线公式,推导了作用于桩上的非线性弹簧弹性系数的计算公式,基于marc有限元软件编制了相应的计算程序,基于一阶Taylor随机有限元的思想,给出了土性参数对泥面位移的敏感性计算公式,结合试桩资料的计算结果验证提出方法是合理可行的。

软黏土中水平受荷桩的静力和循环p–y曲线

首先介绍了构建软黏土中水平受荷桩静力p–y曲线的拟三维分析方法,该方法基于考虑土体特性的二维弹性虚拟加载上限方法和改进的三维极限承载力剖面。基于水平受荷桩的静力p–y曲线,引入土体不排水抗剪强度和塑性累积位移间的关系和Masing准则,建立了水平受荷桩的循环p–y曲线。采用考虑土体应力–应变关系及强度衰减的p–y曲线分析离心机模型试验,计算结果表明本文方法可较好地模拟黏土中水平受荷桩的静力及循环承载特性。经试验标定土性相关参数后,本文循环p–y曲线在不同循环荷载幅值下获得的桩顶荷载–位移滞回曲线及相应桩顶荷载衰减曲线均与离心试验结果基本吻合。

我国产业结构与碳排放强度的演进关系——基于“开口P型曲线”的解释

促进经济与碳排放脱钩发展已成为政府和学术界关注的焦点。在整合产业结构理论和工业化理论的基础上,提出了产业结构与碳排放强度演进的"开口P型曲线"假说,该假说得到了已实现工业化国家演进事实的数据支持。对我国二者演进关系的估算结果表明正处于"开口P型曲线"的拐弯阶段,产业结构仅有个别年份对碳排放强度起结构红利贡献,整体上是结构负担贡献。估算结果有两个政策含义一是在现有考核办法中新增碳排放总量的考核指标和相应管理办法;二是大力发展现代服务业。

基于p-y曲线分析隧道开挖对邻近单桩的影响

在分析隧道开挖对邻近单桩的影响时,基于Winkler地基梁模型的简化方法很难合理确定不同桩土刚度及地层位移条件下土体的等效参数。基于桩土界面非线性p–y曲线,提出了一种分析隧道开挖下邻近单桩响应的修正简化算法,结合有限差分原理,给出了非线性方程组的迭代法及增量法求解过程,同时将本文方法与既有研究成果进行了对比验证,并就相关问题进行了探讨。研究结果表明:在进行隧道开挖条件下邻近被动桩分析时,考虑桩土界面非线性特性是必要的,尤其是竖向;随着桩长增加,桩身在竖直方向上呈现出三种不同的受力性状;在cu/E p不变的情况下,桩身弯矩随着cu增加呈线性增长。

锚杆p-s曲线的双折线荷载传递解析算法

采用双折线荷载传递函数,导出了 1 组确定锚杆 p -s 曲线的解析算式,并由此提出了锚杆极限承载力的计算公式。算例分析表明,理论与实测 p - s 曲线符合良好,理论承载力计算公式也能较好地反映实际情况。

基于应变路径法的黏土中水平受荷桩p–y曲线

水平桩的p–y曲线大多是基于试验数据(A P I规范,双曲线),旨在从理论出发推导桩侧土体的p–y曲线。首先,推导了与上限解等价的分步弹性加载理论,并结合刚性圆盘在环状弹性介质中受水平力作用下的弹性力学解以研究桩身水平位移和桩周平均剪应变间的关系;再应用该平均剪应变和土体的双曲线应力应变关系建立联系以得到桩周土体在加载过程中的平均屈服应力即已发挥的土体强度;以此确立二维情况下桩身位移和桩周土反力的关系即p–y骨干曲线。再进一步根据三维的桩侧初始地基模量和桩侧极限承载力,将其推广至三维。该p–y曲线的优点在于可以考虑土体应力应变关系、桩身刚度和长细比对p–y曲线的影响。最后,将本文p–y曲线和传统p–y曲线分别与工程实例以及有限元结果进行对比,并指出传统p–y曲线的不足及恰当的使用范围。

基于p–y曲线法分析隧道开挖条件下邻近桩基的水平反应

在分析隧道开挖条件下邻近桩基的水平反应时,基于考虑桩土界面非线性的p–y曲线,引入统一极限桩土相互作用力的概念,利用有限差分方法通过迭代求解给出隧道开挖与邻近单桩相互作用的弹塑性解答。在群桩计算中引入考虑群桩效应的p–因子(fm),从而得到群桩中各单桩的p–y曲线,进而通过有限差分方法求得考虑轴力情况下群桩中各单桩的变形、转角、弯矩和剪力。同时通过已有试验和实测数据对本文方法进行验证分析,结果表明:本文方法与试验与实测结果得到了较好的一致性;分析隧道开挖条件下邻近桩基的水平反应时,群桩中的第一排桩与同位置处的单桩性质相似,后排桩由于群桩效应的存在受到的影响将明显小于前排桩。

软黏土中水平循环荷载作用下刚性短桩的p–y曲线分析

在反复的水平荷载作用下,桩周土体中不可恢复的塑性变形会随着循环荷载的作用而逐渐累积,从而引起桩土相互作用的弱化。通过软黏土中不排水条件下基于Tresca准则扩展而来的土体弱化模型和离心试验的结果修正静力双曲线形式p–y曲线。从循环荷载下桩土相互作用机理角度考虑水平循环荷载对单桩基础的影响,并与刚性短桩离心模型试验的结果进行了对比分析,验证了该方法的合理性。

弱化饱和砂土中桩的p–y曲线与极限抗力研究

利用给土层施加反压的方法控制饱和砂土中的超孔隙水压力,以此模拟饱和土层液化过程中具有一定残余孔压时的弱化状态。进而对不同弱化状态饱和砂土与桩的相互作用进行模型试验,研究p–y关系与水平极限抗力随饱和砂土中残余孔压增加时的变化规律。结果表明:对于相对密度为30%的饱和砂土,随土层中残余孔压增加,同一水平位移下桩受到的土层抗力逐渐降低;如果土层中无残余孔压,桩的水平极限抗力实测结果与理论计算结果接近;当土层中的残余孔压分别达到土层上覆有效压力的0.25,0.5,0.75倍时,桩的水平极限抗力分别降低30%,55%与80%;土层液化后,桩的水平极限抗力大约降低90%,这点与已有的振动台及离心模型试验结果基本一致。

砂土地基小直径单桩的浅层土p–y曲线

小直径桩在桩基础的抗震设计、加固中已得到越来越多的应用。针对美国石油协会（API）规范的p–y曲线法和中国规范的m法对小直径单桩的适用性问题,通过拟静力试验研究了砂土地基小直径单桩的浅层土（深度小于1 m）p–y曲线。对实测桩身弯矩采用分段函数的拟合方法来推算土反力和桩身变形,获得了小直径单桩在饱和中砂中的浅层土静力p–y曲线,并基于试验结果提出了三线性本构。进一步地,通过数值模拟分析比较了所提出的浅层土三线性p–y曲线、API规范的p–y曲线、中国规范的m法对预测小直径桩基受力和变形的有效性。结果显示API规范的p–y曲线可能稍低估桩基的水平承载力,并获得更深的桩身最大弯矩位置,而提出的浅层土三线性p–y曲线可更好地预测桩基的整体水平力和位移关系、桩身弯矩及变形。另外,传统的m法仍然适用,当桩身变形较小时（土面桩身变形不超过6 mm）,m值宜取推荐范围内的较大值,而当桩身变形较大时,m值宜取推荐范围内的最小值。

软黏土中劲性复合桩水平承载特性p–y曲线研究

劲性复合桩(SC桩)是一种将高强度混凝土桩与水泥土桩相结合的新型桩基。为研究软黏土中SC桩水平承载力理论计算方法,将水泥土视为硬黏土,基于现有软黏土和硬黏土中桩基的p–y曲线形式,考虑水平荷载作用下桩周水泥土和软黏土的土抗力分担比例,推导了p–y曲线中两个重要参数pu和y50的修正因子,进而建立了软黏土中SC桩水平承载特性p–y曲线计算方法。通过与3个现场试验的实测结果的对比分析,验证所建立的p–y曲线法的准确性与可靠性,继而开展SC桩水平受荷性能影响因素分析。结果表明:所建立的理论计算方法可以有效预测SC桩的水平承载特性,且当桩身变形较大时应考虑混凝土芯桩的非线性影响。水泥土桩桩径(D)对SC桩水平承载性能影响显著,当水泥土桩与混凝土芯桩的桩径比(D/d)从1.0增至3.0时,120 kN水平荷载下的桩头位移从25.8 mm减至5.1 mm,且桩身最大弯矩值减小51.0%;桩身水平承载性能受水泥土桩桩长(L)的影响较大,但当长径比(L/d)超过10后,桩身内力位移趋于稳定值;适当地增加水泥土桩强度与混凝土芯桩弹性模量也可提高SC桩的水平承载性能。

复杂结构-桩-土体系下的桩-土动力p-y曲线

以天津站交通枢纽工程为背景,开展了复杂结构–桩–土相互作用振动台模型试验,研究了桩土相互作用的动力特性。运用弹性地基梁理论,得出弯矩时程和土压力,采用实测桩的加速度值积分求得桩的位移,得到桩–土动力p–y曲线,求出了不同深度及不同时间段阻尼与弹簧刚度系数分布规律。研究表明:受底部筏板的影响,阻尼与土弹簧刚度沿桩身分布可近似考虑成分段线性,分段点约在桩身上部1/3范围处。阻尼与弹簧刚度均随埋深的增加而增大;随着地震动的持续,阻尼基本稳定,只在桩底略有增大;弹簧刚度随振动时间持续有所降低,且随埋深增大,其降低的幅度越大。

考虑土抗力方向的p–y曲线法研究

当桩顶受到不在同一平面内的水平力—弯矩组合荷载时,桩身变形复杂,多采用三维有限元法进行分析,不方便实用。为此,文章提出了一种三维情况下土抗力弹簧可在水平面内旋转的p–y曲线法,并建立了相应的数学规划模型进行求解。根据最小势能原理,以广义势能方程为目标函数,将p–y曲线积分计算土弹簧做功,同时以桩身变形协调条件作为数学模型的约束条件,构成了一个非线性规划模型。模型假设桩身每个节点5自由度,并考虑了p–△效应。通过3个算例对该数学规划模型进行了验证,结果表明该模型整体假设条件合理,方法可行。文章同时对桩身双向不均匀弯曲下的土弹簧在水平面内旋转的情况进行分析,认为模型可有效反映出桩身在三维空间内的位移和力的协调。

横向受荷桩的p-y曲线研究与应用述评

p-y曲线法是目前常用且较为合理的分析横向受荷桩的方法,但对这一方法尚缺乏比较全面的认识和准确的评价。文章从粘性土中单桩、砂土中单桩和各种土中群桩三个方面评述了国内外p-y曲线法的研究现状,分析各个p-y曲线法特点和适用性。在此基础上提出了p-y曲线法研究和应用中需要改进或加强的建议,即深入研究桩周土极限抗力确定方法以提高p-y曲线法精度;研究和编制p-y曲线法通用程序以推广其工程应用;深入研究工程实践中急需的大直径桩和群桩p-y曲线。

旋喷桩复合地基承载力及其P-s曲线拟合分析

以具体工程为背景,通过载荷试验,对高压旋喷桩单桩复合地基的承载力实测值与计算值进行对比和分析,选择某P-s曲线的低压力阶段进行3种拟合,预测高压力阶段的P-s曲线,并在另外4条P-s曲线中应用。结果表明:旋喷桩单桩承载力实测值比计算值偏大;旋喷桩单桩复合地基承载力实测值比计算值偏小,桩间土承载力折减系数β的取值对计算值有一定影响;用三次多项式拟合高压旋喷桩复合地基的荷载-沉降曲线,具有相当好的精度,能为确定旋喷桩单桩复合地基承载力提供参考。

电化学方法研究贮氢电极合金的P-C-T曲线

根据电化学和热力学的基础理论,考虑了氢气的逸度、碱液中水的活度以及碱液中水蒸汽的分压等影响因素,精确计算了金属氢化物电极反应的能斯特方程。结合三电极测试体系,建立了一套贮氢电极合金的P-C-T曲线电化学测定方法,并给出实验操作及相关参数确定的细节。该方法适用于涉及到大量实验工作的贮氢电极合金的成分优化及工艺研究。