小直径钢管桩Q-s曲线的数值模拟与分析

目前小直径钢管桩在工程领域内得到了广泛应用,但是为确定小直径钢管桩竖向承载力,通常需要采用静力荷载试验获取其荷载-沉降曲线作为其判断依据,然而原位试验不仅过程复杂,而且耗时较长,同时需要投入大量的人力和物力。利用理论模型推导获得小直径钢管桩的Q-s曲线,不仅可以省去现场试验的必要性,而且能提高设计和施工的效率。本文结合前人的研究,在桩土接触面单元的建立过程中参考了无厚度Goodman界面单元法,理论推导小直径钢管桩的Q-s曲线,并与实测结果对比分析,证明了该理论方法的适用性,并分析了结果存在误差的原因,鉴于较小的沉降对小直径钢管桩承载力的影响较小,因此工程实践中可以通过理论方法获取Q-s曲线。

基于Q-s曲线的大型LNG储罐桩板基础沉降计算方法

试桩Q-s曲线体现了现场桩基荷载和沉降的关系。文章以某LNG储罐桩板基础为背景,提出利用Q-s曲线求出桩端土层变形模量的方法,并考虑桩板共同作用的求解桩板基础沉降的方法。该方法将桩基模拟为非线性弹簧,弹簧刚度取自Q-s曲线,采用MIDAS进行建模求解,可得到设计需要的筏板和桩基的沉降等高线图以及轴力和弯矩图,用于指导设计。与仅考虑线性地弹簧系数的规范方法进行对比,该方法精度更高,与实际情况更加相符。该方法可针对不同位置的桩基输入不同的非线性弹簧,可用于解决复杂不均匀地层桩筏基础沉降计算的问题。

受大面积堆载影响负摩擦桩的Q-S曲线分析

针对在大面积堆载情况下,工程桩部分桩身会因周边土体沉降出现负摩阻力从而改变工程桩的承载特性这一问题,通过对中性点和负摩阻力的分析,提出了从场地工程试验桩Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法.采用桩筏有限元软件对工程实例进行了计算分析,验证了该方法的可行性.结果表明,中性点深度的确定是获得负摩擦桩Q-S曲线的关键,不同深度的中性点可以得到不同的Q-S曲线;在相同荷载作用下,中性点深度越深,负摩擦桩越早于正常工作桩屈服,筏板基础的沉降和桩身最大轴力越大.从场地工程试验桩的Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法,为大面积堆载下受负摩阻力作用工程桩的承载力设计提供了依据.

描述灌注桩Q-s曲线的Gompertz模型

为深化对灌注桩承载性状的理解,对灌注桩的桩顶荷载—桩顶沉降曲线(即Q-s曲线)进行了描述。针对桩的承载特性,选用了生物领域的Gompertz生长曲线模型。对9根现场试验灌注桩的实测资料的拟合表明,Gompertz模型对灌注桩的桩顶荷载—桩顶沉降曲线有高的拟合精度,且该模型拟合效果比双曲线模型要好,特别是在曲线的尾部。结果表明,选用的Gompertz模型能对灌注桩的桩顶荷载—桩顶沉降曲线的拟合进行较好的描述,利用获得的拟合方程式能对灌注桩承载力进行预测。

柔性桩的Q-s曲线的拟合

为表征柔性桩的荷载传递特性,选取Cooke提出的剪切位移法的计算模型,导出了柔性桩的桩侧剪应力微分方程。并根据桩测剪应力的分布曲线,导出荷载与位移的关系方程,绘出理论的Q-s曲线。通过对实测的柔性桩的Q-s曲线进行了拟合,证实能较好的反应实际情况。因此,此方法对柔性桩的设计、应用有一定的参考价值。

高应变法模拟Q-s曲线误差分析

依据某静压桩工程试桩的单桩竖向抗压静载试验和高应变动力试验结果,结合其桩身材料特性、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状的分析,对高应变动测模拟Q-s曲线误差进行了分析和研究。高应变动测计算的Q-s曲线和静载试验实测结果相比,在荷载较小时高应变动测计算的沉降较大,在荷载较大时高应变动测的沉降较小。高应变试验模拟计算结果与静载结果的不同,与其测试分析中采用的桩身材料和土阻力的数学模型有关。高应变动测分析时假定桩身是弹性的,但实际桩身混凝土是非线性的,使得高应变动测模拟计算的Q-s曲线产生了一定的误差;而高应变动测分析中土静阻力弹塑性的假定与实际土阻力发挥性状的不同,以及高应变测试时桩产生的位移较小,是高应变动测模拟Q-s曲线误差的主要原因,在采用高应变动测模拟Q-s曲线时应考虑这些因素的影响。

Q-S曲线判定及问题探讨

以《煤矿防治水规定释义》中的抽水试验数据为例,对作图法、最小二乘法判定的曲线类型、线性方程和Excel趋势线方法得到的曲线类型、线性方程进行了比较。结果表明,Excel趋势线方法和作图法判定的曲线类型一致,与最小二乘法计算的结果一致。通过计算S0、lgQ、lgS,利用Excel趋势线方法可快速确定抽水试验曲线类型和线性方程,方法简便快捷,正确无误。此外,以同一组抽水试验数据为例,论述了降深次数对曲线判定的影响,认为3个落程和4个落程所反映的曲线形态相近,3个落程可以满足抽水曲线类型的判定,只是对线性方程存在一定影响,表现在线性方程系数的微小变化。

等截面圆形灌注桩静载Q-S曲线复合对数模型

根据等截面圆形灌注桩(UCSC桩)Q-S曲线的统计资料,总结其数学特征,指出Q-S曲线传统双曲线模型产生X型误差的缺陷。提出UCSC桩Q-S曲线的一个3参数复合对数模型,该模型是一个通过零点、单调递增且有上界的凸函数。对多个UCSC桩单桩实测静载Q-S曲线进行拟合对比。研究结果表明:该模型大大减小甚至消除了传统Q-S曲线双曲线模型产生的X型拟合误差;拟合结果与实测UCSC桩静载Q-S曲线吻合良好;该模型能够通过对Q-S曲线前半段的数据点拟合,实现对其尾部曲线高精度预测,这对试桩未达破坏时确定UCSC桩承载力有重要意义。

基于上海软土特性的单桩Q-S曲线反分析

利用压桩试验所得的Q-S曲线,反推沿桩身分布各层土的力学指标。其步骤是:首先利用所选定的沉降计算方法,确定与指定沉降相应的荷载对各层土力学参数变化的敏感性。然后,利用此敏感性的分布特征,调整各层土力学参数,以拟合所选Q-S曲线的位移-荷载关系。如此反复迭代,直至由所得的各层土的力学参数计算的沉降曲线达到拟合实际Q-S曲线的精度为止。

考虑桩-土接触面及桩底土非线性的单桩Q-s曲线分析

假定桩周围的土体为半空间无限体 ,桩由一系列受压单元组成 ,在桩土之间有一层无限薄的非线性接触面 ,传递桩土之间的剪力。认为接触面的剪力和剪切位移之间的关系是非线性的。此外 ,还考虑了桩底土反力的非线性 ,认为桩底反力与位移之间的关系亦为非线性。根据体系中结点力的平衡条件 ,建立了求解方程 ,并给出了两个算例 。

饱和土中沉管灌注桩常见缺陷及Q-S曲线特征

本文叙述了在饱和土中使用沉管灌注桩常见缺陷 ,如断桩、缩颈、夹泥、抽空等 ,以及造成缺陷的原因和对应的Q -S曲线特征 。

饱和土沉管灌注桩常见缺陷及Q-S曲线特征分析

叙述了在饱和土中使用沉管灌注桩常见缺陷 ,如断桩、缩颈、夹泥、抽空等 ,以及探讨造成缺陷的原因和对应的 Q- S曲线特征 ,对于缺陷控制和基础补强有一定的参考价值。

Kantorovich型q-Szász-Mirakjan-Schurer算子的加权统计逼近性质

基于q-积分的概念,研究了一类q-Szász-Mirakjan-Schurer算子的逼近性质,通过计算得到算子的各阶矩量及中心矩量,通过引入统计收敛定义得到算子的加权统计收敛定理,并通过加权光滑模研究了算子的局部逼近性质,得到了算子的局部逼近定理。

修正的q-Stancu-Beta算子的加权统计逼近性质

基于q-整数的定义,引入了一类修正的q-Stancu-Beta算子,由算子的各阶矩量、中心矩量及加权光滑模结合统计逼近的概念,得到了算子的加权统计收敛定理,并研究了算子的局部逼近性质,得到了算子的局部逼近定理.

q-Szász-Mirakjan-beta算子的加权统计逼近

基于q-微积分的概念引入一类q-Szász-Mirakjan-beta算子,并借助加权Korovkin型定理研究该算子的加权统计逼近性质.

基于反步法的异结构混沌系统Q-S同步

基于反步法,提出了扩展Liu混沌系统和Genesio混沌系统的Q-S同步方法。反步法降低了控制器的设计难度,易于求取误差系统的Lyapunov函数。设计了单驱动器和多驱动器两种控制器结构,同步控制器结构均比以往的异结构同步控制器有所简化。仿真结果验证了两种控制器均能实现扩展Liu混沌系统和Genesio系统的Q-S同步,并且多驱动器结构更简单,同步速度快,动态过程误差小。基于反步法的Q-S同步方法可以推广到其他的异结构混沌系统同步控制中。

桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析

回顾和总结了平面接触问题经典无厚度Goodman界面单元法的主导思想,针对竖向受力承载单桩的Q-S曲线数值分析模型给出了一种轴对称等参无厚度界面元,以模拟两者的相互接触界面。利用所建立的桩-土数值模型对一实际工程的大直径承载桩的Q-S实测曲线进行了数值模拟分析和预测,并且利用数值实验技术对不同接触条件下的单桩Q-S曲线特征进行了数值分析,获得了一些有益的结论。

基于数值模拟的自锚试桩Q-s曲线转换

为解决自锚试桩荷载-位移(Q-s)曲线向传统试桩Q-s曲线转换的问题,首先采用数值模拟对比分析顶拔桩、桩端无土顶压桩、传统试桩和自锚试桩这4种不同模拟桩的Q-s曲线,基于荷载相等原则,引入位移转换系数,建立了自锚试桩Q-s曲线向传统试桩Q-s曲线转换公式;然后通过转换公式对Q-s曲线及试验Q-s曲线进行了转换。结果表明:在粉土中,将模拟的自锚试桩上、下段桩Q-s曲线转换为模拟的传统试桩的Q-s曲线,得到的极限承载力为2840N,与传统试桩相比相差仅为1.4%,得出的Q-s转换曲线与传统试桩的Q-s曲线高度吻合;试验得出的自锚试桩Q-s转换曲线与试验传统试桩相比,极限承载力的误差为1.4%,沉降量误差为17.6%;数值模拟与试验得出的两种转换曲线相比,两者得出的极限承载力相同,软件模拟的自锚试桩总沉降量比试验得出的略小一些,相差仅为7.2%。该Q-s曲线转换公式可以为自锚试桩向传统静载荷试桩Q-s曲线转换提供可行的方法。

非自治混沌系统的广义Q-S同步研究

建立了一个构造性的非自治混沌系统的广义Q-S同步定理,并给出一些推论。利用该定理及推论可以构造出一系列与已知混沌系统广义Q-S同步的系统。最后构造出了与Chen系统广义Q-S同步的非自治响应系统,显示所提出理论的有效性。

Q-S曲线法在预计奥灰疏降水量方面的应用

为了预计奥灰疏降水量,采用Q-S曲线法。利用放水试验数据绘制Q-S曲线,根据曲线的形状判断经验方程的类型,采用最小二乘法计算经验公式的系数,建立经验公式;计算突水系数降至0.06 MPa/m时放水孔需疏降深度,把疏降深度带入经验公式即可预计奥灰疏降水量。预计的疏降水量减去影响半径范围内已有奥灰疏水孔疏放水量后即为采区煤层安全开采还需疏降的水量。此方法回避了各种水文地质参数求参过程中的失真,计算简单易行。