软土地区双排桩冠梁刚度的计算模型

双排桩组合体系作为一种新型的挡土结构,因其较大的抗侧刚度得以在长三角等软土地区得到越来越多的应用,但该体系设计计算时冠梁刚度的取值尚未明确,从而制约其进一步的发展。本文通过基于经典力学理论和基于数值模拟两种计算模型下冠梁刚度随截面尺寸、排距和开挖长度的变化规律,从而提出一种适用于软土地区双排桩的冠梁刚度取值方法。该方法吸取了经典力学理论计算方便和数值模拟接近实际开挖状况的特点,并通过与实际工程案例的对比分析,验证了该计算方法的合理性和实用性。

基于极限理论的抗滑桩−加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析

采用加筋土挡墙单一结构加固高填筑边坡,其加固效果不理想且稳定性难以满足工程要求,因此抗滑桩−加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析方法亟待深入研究。基于虚功原理和小应变假设,建立了抗滑桩−加筋土联合加固高填筑边坡受力变形的极限分析上限理论模型。通过能量平衡原理以及强度折减法,推导了组合加固高填筑边坡的安全系数计算表达式,并编制了计算程序将安全系数隐函数转化为数学优化问题进行求解。通过该方法求解了实际工程案例中加筋土、抗滑桩以及抗滑桩−加筋土组合支护边坡的安全系数,据此对比分析验证了基于极限理论方法求解边坡安全系数的合理性,进一步通过数值模拟,探讨了筋材长度对加筋土边坡、抗滑桩−加筋土组合加固边坡安全系数的影响,并对不同工况下边坡破坏模式展开分析。研究结果表明:坡体稳定性主要是由贯穿式滑动带控制,增加土工格栅长度能提高边坡安全系数,改变边坡的滑移形式;对于抗滑桩−加筋土联合加固边坡,在土工格栅长度相同工况下,增设抗滑桩可大幅度提高边坡的安全系数,使得边坡原有的滑裂面由浅层滑移向坡体深部下移,边坡破坏形式由开始2条贯穿滑裂面转变为单一未贯穿滑裂面;抗滑桩最大弯矩值随着土工格栅长度增加而增大,桩身反弯点位置下移。研究结果可为山区高填筑边坡稳定性分析提供参考。

基于拓扑理论与异常算法的交流充电桩布局选址方法

考虑到传统的充电桩选址方法存在顾客流失量多、温室气体排放量高的问题,提出了基于拓扑理论与异常算法的交流充电桩布局选址方法。在计算电动汽车的充电时长后,结合经济指标计算交流充电桩需求量。采用拓扑理论求解交通分配模型,根据交通分配模型的平凡拓扑结构设计交通分配模型求解算法。利用异常算法计算电动汽车与充电桩的距离,根据充电需求和行驶时间两个关键参数布局路径模块,结合充电桩服务模块拓扑结构设计交流充电桩布局选址模型结构。实验结果表明,该方法不仅可以减少顾客流失量,还可以降低温室气体排放量。

基于地基土压缩理论的桩筏基础外挑筏板内力简化计算方法及应用

针对桩筏基础外挑筏板内力计算复杂的现状,提出一种简化计算方法。该方法基于地基土压缩理论,在一定的基本假定条件下,利用地基土沉降与筏板底部受力之间存在的关系,建立筏板底部均布荷载系数计算公式;结合筏板顶部均布荷载系数计算,在荷载叠加原理下得到筏板等效均布荷载系数;进而利用结构力学的基本公式,建立外挑筏板内力与筏板以下各层土体压缩量之和的简化计算公式。将该简化计算方法应用于某桩筏基础外挑筏板,验算在规范允许的最大沉降量下外挑筏板的受力状态,并判断其配筋是否满足要求。结果表明,该简化计算方法简单实用,可为类似工程提供参考。

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。

基于有限差分原理的预应力锚索抗滑桩改进计算方法

针对现有预应力锚索抗滑桩计算模型及其相应计算理论存在的问题,基于有限差分法的原理,提出了改进的锚索桩计算模型并进行了详细的理论推导。根据实际的施工和受力过程,该模型包括预应力施加和滑坡推力作用两个阶段,通过滑坡推力分布形式的改进和桩锚协调变形方程的修正来真实反映预应力锚索抗滑桩的主动式受力特点。同时利用Matlab编制成相应的计算程序进行算例验证,并同目前普遍采用的计算理论进行对比分析。结果表明,该改进计算方法及其相应的计算程序充分考虑了预应力施加这一锚索桩特有的过程所带来的影响,且在计算中不必将锚索拉力等效为在桩顶处施加的剪力和弯矩。另外还可对桩前滑面以上存在任意厚度滑体和任意复杂地基条件的情况进行合理地设计计算,相对于目前已有的计算理论,该改进方法更加合理、可靠。

单桩极限承载力时间效应估算方法比较

沉入饱和软土中的预制制桩的极限承载力随间歇期的增长而增大,这一现象虽已被工程界广泛认可,但至今仍然没有得到很好地解决。有效地确定单桩承载力随时间变化的规律对桩基础设计非常重要。人们提出了多种估算预制桩随时间变化的桩承载力的方法,但由于不同方法有各自的适用性和局限性,算出的结果有时差别很大,在使用时很难准确把握。首先分析了用于估算饱和软土中预制桩承载力随时间变化的几种方法:对数函数法、双曲函数法、人工神经网络法和基于超孔隙水压力消散的理论解析公式法。再以简洁性、理论性、适用性等为准则,结合工程实例,对以上几种方法进行比较,指出各自优缺点,推荐基于超孔隙水压力消散的简化解析方法来估算软土中预制桩承载力随时间变化的规律。

关于超长桩有效桩长问题的探讨

超长桩的出现给桩基理论研究与工程实践提出了新的课题与挑战,针对工程中的实际情况对超长桩提出了有效桩长的问题。运用数学和力学知识,在假定计算模型的基础上,从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明,有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度及桩顶工作荷载有关。并运用有限元程序,对不同桩长的情况进行了数值模拟计算,进一步探讨了桩长对单桩承载性状的影响,结果表明,当桩长超过一定程度后,通过增加桩长来提高单桩承载力是十分有限的,因此无限制地增加桩长是没有意义的。

ANSYS在模拟桩土接触中的应用

建立了一个桩土接触面体系的有限元模型,并对其计算理论进行分析;结合某大直径钻孔灌注桩工程实例,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及荷载的传递规律。通过与桩基静载试验数据对比,得出有限元模拟结果与实测值相近。分析结果对以后桩土模拟及设计有重要参考价值。

运用滑移线理论确定挤扩多盘桩盘下土体应力计算模式

通过对挤扩多盘桩桩周土体极限破坏机理的理论分析及试验研究,证明盘下土体的破坏形式为滑移破坏。据此,应用Coulumb-Mohr定律建立了应力函数表达式,并运用滑移线理论,通过简单破坏区域,选择适合盘下土体的破坏形式Prandtl区域应力场,建立极坐标应力方程,从而推导出挤扩多盘桩盘下土体应力的计算模式,以便进一步确定土体极限承载力。

h式抗滑桩相似结构模型试验研究

在给出模型相似比的基础上,确定一定比例试验模型与工程结构应力、应变关系、变形位移关系,将相似理论和模型试验的方法成功的应用于h式抗滑桩模型试验方案的设计.试验研究指出：在相同的荷载作用下,h式抗滑桩相对普通单桩桩身位移显著减小,前者只有后者的20%～25%,同时,h式抗滑桩最大弯矩仅为普通单桩30%,峰值均在滑面附近锚固段出现。h式抗滑桩实测应力值与理论计算值接近,并显示与理论计算相似的分布规律。此外,模型试验反映了不同桩底支承条件下,h式抗抗滑桩最大弯矩值与位移值的差异,为此类新型结构的设计提供了试验依据。

考虑支护结构变形的基坑土压力计算

针对基坑土压力计算存在的不足,基于朗肯土压力理论,建立了考虑支护结构与土体相互作用的土压力计算模型。结合温克尔假定,推导出考虑基坑支护结构变形的非极限主动、被动土压力计算公式。同时,对支挡式基坑支护结构的变形分布进行了简化,提出了适用于支挡式基坑支护结构设计阶段的土压力简化计算方法。

砂土中灌注桩侧摩阻力的一个计算模型

当前针对灌注桩桩侧摩阻力的确定方法还存在明显缺陷,描述灌注桩侧摩阻力的计算模型极为缺乏。结合Березаицев松散体极限平衡的轴对称理论及夹心墙土压力理论,考虑了圆拱挤压效应的影响,修正了惯用挡土墙理论设定土压随深度线性增长产生的不收敛效应,提出了卸荷条件下灌注桩桩侧阻力的一个计算方法:在桩上部使用Березаицев解析解、在桩下部使用夹心墙理论;或者沿桩身全部应用夹心墙的理论。同时使用某高架工程现场测试结果进行了验证。结果表明:虽然计算值和实测值存在一定误差,但大体吻合,说明计算模型简便实用具有相当的安全性,适于工程初步估算使用。具备一定的工程实践和理论应用价值,并为进一步深入研究提供科研思路和参考。

推力桩的算法现状

从推力桩的基本微分方程出发,分类详细地讨论了现有的推力桩的计算方法,列举了其各自的特点和所面临的问题,并对其发展前景作出了展望。

基于圆孔扩张理论散体材料-混凝土桩承载力计算

地基加固处理中应用广泛的碎石桩易于在桩顶发生鼓胀变形破坏,为解决此问题,提出一种新型优化复合地基形式,即散体材料-混凝土桩复合地基。采用圆孔扩张理论,基于Mohr-Coulomb屈服准则,用极坐标轴对称问题对散体材料-混凝土桩进行Vesic圆孔扩张压力求解,并由此推导出桩间土体内摩擦角φ=0和φ≠0时散体材料-混凝土桩的极限承载力计算公式。将计算方法应用于已有试验,并展开对比分析,结果表明该计算公式的计算结果与现场试验结果较为接近,验证了基于圆孔扩张理论对该新型桩进行极限承载力计算的准确性。

竖向荷载作用下群桩沉降的一种计算方法

针对桩基设计理论中群桩基础沉降计算这一难题,提出了一种群桩沉降的计算方法.该方法以荷载传递法计算自身桩顶荷载作用下的沉降,根据剪切位移理论考虑群桩之间的相互影响,对群桩位移影响系数进行了修正,进而求得了邻桩桩顶荷载作用下对其产生的沉降,在考虑各桩的存在引起位移折减后将其迭加,得出了一种群桩沉降的计算方法.通过与已有模型桩基试验结果进行对比,结果表明:理论计算值与实测值吻合较好.

应力反射波在注浆微型钢管桩中的波速研究

基于三维波动理论,考虑对长细比较大的注浆微型钢管桩(GMSP桩)满足一维弹性杆件条件,对应力反射波运动方程进行简化分析;利用材料对强冲荷载的动态响应研究成果,结合物质运动学LOVE方程及弹性力学ST.Venant原理,推导出低应变法反射波在GMSP桩注浆体与钢管共同组成的复合胶结体中的传播波速理论计算模型;设计及开展了三个不同地质条件场地的9条试桩低应变反射波试验;并对现场试验与理论模型计算波速进行对比与分析,得出以下结论:GMSP桩完整性可采用低应变动测检测;文中提出的理论模型计算波速与现场实测波速吻合度高,相对可靠性、准确性。建议在GMSP桩工程桩进行低应变应力反射波检测时,可结合提出的理论计算模型,先对其低应变波速进行计算,以此对桩长、缺陷位置以及完整性进行判定。

预应力锚索抗滑桩的设计与计算

在预应力锚索抗滑桩的设计计算过程中,要根据预应力锚索桩的施工顺序和实际受力特点,结合桩、土及锚索之间的相互作用来合理设计。基于弹性地基梁理论,按照桩与锚索变形协调的原理,分阶段进行锚索抗滑桩的变形与内力的计算分析。结合锚索抗滑桩设计计算实例,验证该设计计算理论的合理性。

门式双排抗滑桩设计计算方法研究

为研究门式双排抗滑桩设计计算方法,针对门式双排抗滑桩的受力特点,将其从滑面处分为受荷段和嵌固段,从工程上常用的地基系数“K”法出发,推导出不同特征段的微分方程和内力位移关系,并结合滑面、桩底边界条件以及桩顶的位移协调条件,推导出门式双排抗滑桩的计算表达式。

基于性能的高烈度地区高桩码头结构设计方法

针对高烈度地区高桩码头结构抗震计算的问题,依托某高烈度地区高桩码头,首先采用传统的承载力计算方法对该码头进行计算;其次运用基于性能的抗震理论,针对不同的码头性能水平,对高桩码头进行抗震计算。结果表明:在高烈度震区,采用传统的承载力计算方法,计算过于保守,不能满足结构稳定性、钢管屈曲校核等要求;按照基于性能的设计方法,结构的抗震性能可以满足相应的地震作用要求,能够较好地反映地震对高桩码头结构的作用。因此,基于性能的计算方法更符合性能化抗震设计的发展趋势,为中国高桩码头抗震设计规范的修订提供了参考和借鉴。