黄土地基中大直径超长群桩基础受力特性的模型实验研究

通过室内模型试验,对黄土地基中大直径超长群桩基础的承载-沉降关系、承台下土体附加应力的分布及发展、桩土承载情况以及不同位置桩的受力特性分别进行了研究。结果表明:黄土地基中大直径超长群桩基础荷载-沉降曲线呈缓变型且没有明显拐点,故群桩基础的极限承载力应综合沉降-时间对数s-lgt曲线和荷载-沉降Q-s曲线来确定。承台下土体附加应力分布为边缘大中心小。不同位置的桩承载性能不同,总体上是角桩(6#桩)最大,边桩(5#桩)次之,中心桩(1#桩)最小;同时各桩的桩侧摩阻力及桩身轴力沿桩长的变化也有所不同。     

输电线路挤扩支盘桩受力特性的试验研究

挤扩支盘桩是一种具有较高的承载力和较小的沉降变形的新桩型。对某220kV送电线路工程的挤扩支盘灌注桩分别开展了下压+水平联合工况、上拔+水平联合工况和水平荷载的现场真型静载荷试验,得到了挤扩支盘桩在不同工况下的承载力、桩身轴力、桩周侧阻力和桩端阻力的分布规律。支盘桩的抗拔承载力较普通灌注桩提高约20%,支盘的存在使得桩身轴力呈现明显的阶跃式变化。根据挤扩支盘桩的荷载传递规律,建议承力盘间距不小于桩身设计直径的4倍,且不小于承力盘设计直径的2倍。     

柔性桩沉降的随机特性

本文采用小波动方法结合剪切位移法,将土体弹性模量视为沿深度方向的一维随机场,推导出了柔性桩桩顶沉降响应方差上限的解析表达式。通过算例探讨了四种不同相关函数及相关距离对桩身沉降及桩身应力响应方差的影响。得出了指数型相关函数较其它三种的计算值明显偏小;当竖向相关距离大于桩长时其变化对桩顶沉降响应方差影响不大的结论。     

高应变动测确定桩承载力大小误差力学分析

本文分析了桩基检测中高应变动测技术的理论基础中影响确定桩承载力大小的几个因素，对建立数学模型中桩侧和桩端动阻力与桩的实际承载力大小之间关系进行研究，提出此方法在确定桩的承载力大小过程中的不合理性及误差来源．     

参变量变分原理求解土的变形模量与压缩模量间的关系

运用参变量最小势能原理推导了弹性及塑性状态下的土的变形模量与压缩模量间的关系,认为两者比值与土的内摩擦角Ф、泊松比μ及粘聚力c等土性指标有关,提出了塑性影响因子a及临界应力p^*的概念,指出当试验时土体应力大于土体的临界应力值时,变形模量与压缩模量的理论关系式应引入塑性影响因子a,从而克服了以往基于弹性理论得出的变形模量理论值远小于试验值的不足。     

长短桩组合型复合地基优化设计方法研究

在软土地基上建造建(构)筑物需要进行地基处理,复合地基是一种行之有效的地基处理方式。工程上一般对地基浅层土的承载力要求较高,而深层只需满足下卧层强度要求即可。长短桩复合地基可做到浅层置换率高,深部置换率低,这样就合理地满足了软弱地基不同深度对承载力的要求。同时长短桩复合地基浅部置换率高,加固区复合地基模量大,深部置换率低,复合地基模量较低,正好适应浅部附加应力大,深部附加应力小的应力场,这样对减少软弱地基总沉降有利。本文探讨了长短桩复合地基优化设计方法,提出了长短桩复合地基优化设计数学模型,并利用复合形法求解优化设计数学模型,同时给出了优化设计计算算例,计算结果表明,此优化设计方法不仅可有效地保证长短桩复合地基设计方案技术上可靠,还可获得最佳的经济效益。     

软土地区桩端后注浆桩承载性状对比试验研究

桩端后注浆技术是在通过预埋的压浆管对桩底压注水泥浆液,从而减少桩底沉渣和桩周泥皮的负面影响,在工程上逐渐得到广泛应用。结合宁波软土地基中某工程桩基静载荷试验,分析2根相邻后注浆和未注浆试桩的承载性状;通过对桩身预埋钢筋应力计的测试,对后注浆和未注浆桩的桩身轴力传递特性和桩侧阻力发挥特性进行比较分析研究。表明桩端后注浆不仅能提高端阻,还能提高桩端以上一定范围内土层的侧摩阻力,同时,后注浆桩的单桩极限承载力约为未注浆桩的2.5倍。根据以上研究结果表明,桩端后注浆技术能有效改善桩土界面条件,提高单桩承载力和减小桩基沉降。     

分数阶黏弹性土层中分数阶三维轴对称桩的竖向振动

将桩基和土体视为三维连续介质,桩基和土体的应力一应变关系采用分数阶黏弹性模型描述。在三维轴对称情况下,利用三维弹性理论和连续介质力学理论,运用分离变量法和分数阶导数的性质,得到了分数阶黏弹性土层中分数阶黏弹性桩基的三维轴对称解;并分析了相关参数对桩顸动态刚度和等效阻尼的影响。研究结果表明：与土体相比,桩基的相关参量对桩顶复刚度的影响较大;桩基和土体的密度比、模量比对桩顶复刚度都有较大的影响。     

盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究

在大型有限差分软件FLAC3D平台上进行二次开发,利用内嵌FISH语言编程,对盾构隧道动态施工过程中上部基桩承载力的影响进行数值仿真模拟,模型考虑盾构前方土仓压力、盾尾同步注浆、注浆凝结和未凝结两种状态以及衬砌管片施加等施工参数。从桩侧摩阻力、桩端阻力等方面对盾构开挖过程中上部桩基承载力进行分析,以及土仓压力变化对承载力影响。研究结果表明：随着隧道开挖,桩侧摩阻力、桩端阻力发生复杂变化,桩底部出现负摩擦力,桩端轴力为拉力,对基桩竖向极限承载力有一定的影响;并且开挖面距桩轴线不同位置,土仓压力对基桩竖向极限承载力影响不同。     

青岛胶东国际机场人工挖孔桩载荷试验数据分析与探讨

考虑人工挖孔桩施工过程演化影响和护壁与桩芯作为竖向叠合受力构件，依据青岛胶东国际机场人工挖孔桩载荷试验数据，分析探讨了大直径嵌岩桩竖向载荷传递特性。分析表明，桩孔开挖卸土对上部填土、全风化岩扰动明显，而对下部强风化岩、中风化岩扰动较小。护壁与桩芯为竖向受力叠合构件，桩在较大竖向载荷下，上部护壁在分节处会开裂。在护壁端下继续开挖，会对护壁端及周边岩体产生扰动，进行护壁未至桩底的“悬挂式”护壁端阻力计算时应考虑实际开挖的影响。同时桩嵌岩深度为1.92D～3.15D(D为桩直径)时，桩端阻力占比为10.5%～31.5%，表现出摩擦桩特性。桩嵌岩深度调至1.0D～1.5D，桩端阻力占加载量比例可至38.2%～76.1%，使桩受力更为合理。     

盾构掘进引起地表沉降的多因素敏感性分析

为了研究各因素在盾构法施工中对地表沉降的影响程度,基于敏感性分析原理,针对一地铁盾构实例,选取土体弹性模量、土仓压力、地下水等3个影响地表沉降的因素,通过变化某一基准参数,让其余影响因素固定,分析研究了盾构施工引起地表沉降对各因素的敏感性。结果如下:弹性模量提高10%时,地表累积最大沉降量可减小15%～20%;在地下水存在的情况下,地表沉降显著增大;而对于砂性土而言,土仓压力越高地表沉降值略有增加。研究结果表明:地表沉降对穿越地层的弹性模量和地下水比较敏感,而对土仓压力敏感性较小。     

碎石桩复合地基若干问题的理论分析

由桩-土侧向变形及竖向变形协调条件，基于弹性理论导出了桩及桩周土的应力-应变关系、桩体材料屈服时桩-土应力比的计算式．推出了桩周土处于极限平衡状态下，碎石桩极限承载力计算式．指出了用碎石桩加固软土地基效果比较明显．但用碎石桩来加固土的变形模量大于8MPa的地基，加固效果十分有限．最后，通过工程实例，将计算结果与实验结果作了对比．     

层状土中群桩沉降分析

本文提出一个半解析的方法分析单桩和群桩基础的沉降，地基土可以是任意层状的，并且可以是有限深的，单桩沉降采用荷载传递法计算。群桩中桩－桩相互作用采用近解析法计算。通过与其它数值分析方法结果的对比，表明本文提出的方法与更严密的计算方法有很好的一致性，能大大减少计算量，可分析桩数较多的群桩基础。     

层状地基中的单桩沉降分析

本文利用薄层法得出层状地基在内、外部荷载作用下的位移格林函数,并由此结果求得层状地基的柔度矩阵。在此基础上,文中利用子结构法分析单桩的沉降问题,并与工程实测进行了比较,二者较为一致,说明了本文方法的有效性。     

单排弹性空心管桩屏障对平面P波的隔离

由于桩体的长度远大于直径,因此将单排弹性空心管桩构成的非连续屏障对平面P波的隔离问题简化成二维平面问题,采用波函数展开法和Graf加法定理,根据桩-土界面处完全联结和管桩内壁完全自由的边界条件,得到了问题的理论解。引入无量纲位移和透射系数等概念,通过数值计算,分析了弹性空心管桩的壁厚、桩土模量比、管桩间距和管桩数量对屏障对平面P波隔离效果的影响,结果表明：隔离效果随着管桩壁厚和桩间距的减小而提高;隔离效果随着桩土模量比的增大而提高,但当桩土模量比大于500后,隔离效果提高不明显,此时可等价为刚性屏障;随着管桩数量的增多,最佳隔离区域在增大,最佳隔离位置在前移。为非连续屏障的隔振设计提供了理论依据。     

考虑横向惯性效应的非饱和土中单桩的竖向动力响应

基于非饱和土的动力控制方程,考虑横向惯性效应,建立了三相非饱和介质中嵌岩桩的竖向动力响应连续介质模型,对桩侧非饱和土的动力控制方程进行Laplace变换,在频域内,通过引入势函数、算子分解等手段对控制方程进行解析,得到了桩侧土体剪应力及竖向振动位移的表达式.结合桩基的竖向振动方程及桩–土接触面的连续性条件,使桩土耦合振动系统得以解答,最终在频域内得到了桩顶复刚度、导纳、桩–土系统振动位移及应力的解析解,借助Laplace逆变换得到了半正弦激励载荷下桩顶的速度时程曲线.最后,通过算例分析验证了计算结果的准确性,分析了横向惯性、泊松比、饱和度、长径比、桩土模量比等因素对桩基动力响应的影响.结果表明:(1)单桩动刚度、阻尼、导纳等变量随频率变化发生周期性振荡,在桩基各阶固有频率处发生共振;(2)泊松比、饱和度、长径比、桩土模量比等因素对桩基的动力响应有较大影响,且频率越大,影响越明显;(3)泊松比越大,单桩动刚度、阻尼、导纳的波动幅值及对应的频率越小,桩顶时程曲线中的桩底反射信号越弱;(4)饱和度越大,对应各动力响应的波动幅值越大,且桩底反射信号的波峰越大.     

成层土中半埋入完整桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下成层土中半埋人完整桩的桩顶速度导纳和相位,然后利用Fourier逆变换和卷积定理求得瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应.比较均匀地基、上软下硬(上硬下软)两层地基、软夹层(硬夹层)三层地基的桩顶速度响应,进一步分析土体剪切模量、上覆土层厚度、软(硬)夹层厚度对桩顶速度导纳、相位和反射波的影响.结果表明:土体剪切模量及土层厚度对桩顶速度导纳、相位以及反射波影响很大.     

不均匀土中有限长桩的横向瞬态波动

将Timoshenko梁模型引入到弹性地基粱中,土体对桩的作用用连续分布的弹簧来模拟,基于回传射线矩阵法,研究了桩顶受到横向冲击荷载作用下有限长桩的横向瞬态波动．经参数分析表明：土体刚度比对上软下硬、上硬下软两层地基中的有限长桩剪力波和弯矩波影响很大;从挠曲波曲线中难以辨别有无软硬夹层．     

AN ANALYTICAL SOLUTION TO LONGITUDINAL VIBRATION OF A PILE OF ARBITRARY SEGMENTS WITH VARIABLE MODULUS

The vibration problem of a pile of arbitrary segments with variable modulus under exciting force is established, in which the influence of the soil under pile toe and the surroundings is taken into account. With Laplace transforms, the transmit functions for velocity and displacement of pile are derived. Furthermore, in terms of the convolution theorem and inversed Laplace transform, an analytical solution for the time domain response of a pile subjected to a semi-sine impulse is developed, which is the theoretical basis of the sonic method in pile integrity testing. Based on the solution, the vibration properties of pile with sharp or continuous modulus are studied. The validity of this approach is verified through field dynamic tests on some engineering piles. It shows that the theoretical prediction and the response of the pile are in good agreement.