饱和黏土中考虑土塞效应的柱孔扩张分析

为研究静压开口管桩的挤土效应,在考虑土塞效应的前提下,采用柱孔扩张理论对管桩压入饱和软黏土时的扩孔过程进行了分析。基于可以合理描述黏性土强度特性的拓展Lade-Duncan屈服准则,对柱孔扩张过程中的桩周土体进行了弹塑性理论推导,得到了桩周土体应力场、位移场、塑性区半径、极限扩孔压力和塑性区外侧边界径向位移的解析解。在此基础上,通过室内模型实验获得了软土中开口管桩的土塞高度,且运用等效替代法验证了理论解答的合理性;并通过引入土塞长度比对参数进行了分析。结果表明:在沉桩过程中随着土塞长度比的增大,塑性区半径、极限扩孔压力和塑性区外侧边界径向位移均逐渐减小;土体的剪切模量和黏聚力对沉桩挤土效应有显著的影响,挤土效应始终随着土塞效应的增强而减弱。该研究成果对开口管桩工程的实际应用具有一定理论指导意义。     

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。     

静压预制桩工程性状研究──以河南某电厂技改工程为例

以河南某电厂技改工程为例 ,根据现场检测结果 ,探讨了影响静压预制桩沉桩深度成因 ,分析了静压桩承载力的分布规律。研究结果证明静压桩的沉桩深度和承载力与地基土的性状密切相关。对于河南某电厂技改工程场地 ,尽管桩端进入砂较小深度 ,却可以在桩端平面附近良好土层的作用下提供较大的端阻力。     

洞跨对下伏空洞岩石地基极限承载力影响研究

针对洞跨对下伏空洞岩石地基极限承载力影响问题,对含空洞岩石地基极限承载力计算方法进行了推导和试验验证。首先采用极限分析上限法构建了一种空洞岩石地基破坏时的机动许可速度场,通过求解功能方程得到了地基极限承载力随空洞跨度变化的一般计算方法。通过参数分析研究了不同空洞跨度、顶板厚度对空洞岩石地基极限承载力的影响,并导得了空洞临界跨度与顶板厚度的关系表达式。最后进行了不同空洞跨度和厚度下的空洞地基极限承载力模型试验研究,并与理论进行了对比验证分析。结果表明:当厚径比h/d一定时,空洞岩石地基极限承载力随空洞跨度l的增加逐渐减小;存在一个临界跨度l_(cr),当超过临界跨度l_(cr)时空洞跨度的增加对空洞岩石地基极限承载力系数N_σ的影响较小且N_σ趋于稳定;当空洞跨度l为0.5d且厚径比h/d为1.0～2.5时,尚需考虑洞体对地基极限承载力的影响;同一空洞跨度l下,初始冲切角随着厚径比h/d的增加而减小。其他参数相同时,空洞地基极限承载力系数N_σ随GSI的增大而提高。     

实验研究刚性桩复合地基承载特性

为了提高刚性桩复合地基的承载力,提出了在桩顶粘贴一块10mm厚的聚苯乙烯泡沫板,在泡沫板上铺设150mm厚砂垫层的一种新型构造形式.通过对山东省东营市伟浩中央花园预应力混凝土管桩复合地基的一系列现场载荷试验,对竖向荷载作用下预应力管桩单桩复合地基承载特性进行了研究.结果表明,桩顶粘贴聚苯乙烯泡沫板,并在泡沫板上铺设砂垫...     

分数导数粘弹性模型描述的土中管桩竖向振动的频域解

在分数导数粘弹性本构模型的基础上综合考虑桩周土和桩芯土的平衡方程和几何方程建立了桩周土和桩芯土的竖向运动的控制方程．在频率域内利用分离变量法和分数导数的性质求解了桩周土和桩芯土竖向振动控制方程．考虑管桩与桩周土、管桩与桩芯土的边界连续性条件以及三角函数的正交性得到了分数导数粘弹性模型描述的土中管桩的竖向振动,通过数值分析研究了管桩和土体模型参数和几何参数对管桩的桩顶复刚度的影响规律．结果显示：桩芯土本构模型的分数导数的阶数对管桩竖向振动的影响较桩周土本构模型的阶数要小,且与频率有一定关系;桩芯土与桩周土的模型参数比τ1 和τ2 对等效阻尼的影响较对刚度因子的影响要大;管桩桩周和桩芯的直径比d 越小,管桩复刚度的实部和虚部就越大;土体力学性能对管桩竖向振动的影响要比管桩桩身力学性能的影响小．     

桩顶柔性约束下管桩水平瞬态振动特性研究

基于Pasternak地基模型,在忽略桩芯土作用的基础上,对桩顶柔性约束条件下层状地基中管桩水平瞬态动力响应进行了理论研究。采用两阶段等效线性模型描述了桩顶弯矩和转角的关系;通过传递矩阵法建立了任意桩段与桩顶状态变量关系;并结合Laplace变换及数值逆变换,求得了层状地基中管桩水平瞬态动力响应的时域解答。结果表明:随着桩顶约束(转动刚度K)的增大,管桩水平抗力增强,桩顶位移减小而弯矩增大,桩身反弯点处弯矩和剪力均减小;桩顶最大位移比χ和约束度λ在高、低K区域均有一数值不变段;中间柔性约束区段,则随着K的增大,χ逐渐减小,而λ逐渐增大,且增幅大于χ的减小幅度。     

注浆微型钢管桩抗弯性能研究

为探讨注浆微型钢管桩的抗弯性能，对不同钢管管径、壁厚以及砂浆强度的12根试件，采用正交试验方案进行纯弯曲试验，基于试验结果提出极限抗弯承载力表达式，并采用有限元软件ANSYS建立模型进行验证。结果表明：注浆微型钢管桩的弯曲全过程可分为3个阶段，即，弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段；对注浆微型钢管极限荷载敏感性大小为，钢管管径>钢管壁厚>砂浆强度等级；不同规程计算的极限抗弯承载力与试验差异较大，本研究所提出的注浆微型钢管桩极限抗弯承载力表达式与试验结果吻合较好，钢管的抗弯承载力约占注浆微型钢管桩总抗弯承载力的78%,管内砂浆约占22%;有限元模拟结果显示，管内砂浆对微型钢管桩的抗弯性能有较大的提升，验证了所提出的注浆微型钢管桩抗弯承载力表达式的正确性。     

饱和土体中管桩屏障对平面SV波的隔离效应

采用Biot两相介质理论与间接边界积分方程法(IBIEM),研究了饱和土体中空心管桩屏障二维宽频隔振效应。通过在空心管桩内外交界面附近引入虚拟波源来构造内、外散射场,继而由边界条件建立边界积分方程,以此求得虚拟波源密度。以空心管桩对平面SV波的隔离为例,讨论了不同孔隙率、桩间距、排桩排数以及入射频率等因素对隔振效果的影响。结果表明:低频入射时,孔隙率越大隔振效果越好;排桩间距是影响单排桩隔振的主要因素;低频入射时,双排管桩的隔振效果比单排时更加明显,但随着管桩排数进一步增大,其隔振效果不再有明显的提升;当入射频率增大时,三排桩隔振效果比双排桩下降。     

岩溶区桩端基岩极限承载力及破坏模式试验研究

基于室内模型试验对不同溶洞顶板厚度和位置偏移量下桩端基岩极限承载力及破坏模式进行了研究。试验结果表明:基岩承载力随着溶洞顶板厚度的增加呈线性增长,到5D(D为桩径)时达到完整基岩极限承载力;随着位置偏移量的增大,基岩极限承载力也随之增大;当位置偏移溶洞轴线1.0l(l为洞跨)时,基岩承载力达到完整基岩极限承载力;顶板厚度达到5D时,位置偏移对基岩承载力无影响。溶洞顶板厚度在1D~3D时,在中心荷载作用下破坏模式为冲切破坏,破坏体为一旋转体;随着荷载位置偏移量的增加,破坏模式转变为扇形冲切破坏;当位置偏移量为1.0l时,破坏模式由冲切破坏过渡到桩端基岩塑性区发展破坏;溶洞顶板厚度为4D时,在中心荷载下呈现撕裂和冲切复合的破坏模式;溶洞顶板厚度为5D时,沿溶洞轴线方向发生撕裂破坏并伴随桩端基岩塑性区发展。最后结合规范给出了完整顶板不同厚度时的安全系数。     

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。     

有限长完整桩中的扭转波

解析地研究了桩顶受到冲击扭矩作用时桩的扭转波及其特征。把桩身当作有限长均匀弹性杆,并考虑桩土相互作用,由Laplace正变换和反变换,分别得到桩土系统扭转振动的传递函数和脉冲响应。进一步得到桩顶扭转振动速度的频响函数、频域和时域表达式。对桩中扭转波和纵波进行对比研究;研究了摩檫桩、自由桩和嵌岩桩中扭转波的特征;由参数研究及推出的理论公式揭示,桩中扭转波的衰减取决于下面三个比值:桩周土剪切波速与桩身扭转波速比、桩长与桩直径比、桩周土密度与桩身密度比。     

沉桩问题的光弹性模拟研究

实现了桩身直接贯入的沉桩光弹性模拟方法。应用这一方法研究了沉桩过程中桩周土体中的弹性应力场及其影响区域，指出Ｖｅｓｉｃ土体扩孔理论的适用范围     

广义Maxwell体土模型条件下粘弹性桩纵向振动的半解析解及应用

研究考虑桩身材料阻尼，桩侧土采用广义Maxwell模型条件下，均质土中不均匀桩(截面面积或材料性质在桩长方向上突变)的纵向振动特性，求得了瞬态半正弦脉冲荷栽作用下，桩顶频域响应的解析解及时域响应的半解析解，分析了桩身材料阻尼及土质变化对桩顶时域、频域响应曲线的影响，得到了有关新的结论。通过本文理论结果与实际工程桩的实测曲线的拟合对比，表明本文所得结果能更好地反映客观实际。     

嵌岩桩桩端承载力探讨

以往嵌岩桩的试验资料表明,当上覆岩土层较薄、嵌岩桩的入岩深度较小时,嵌岩桩的极限端承力对桩的承载能力起主导作用。为求出桩端极限承载力的表达式,本文将嵌岩段以上岩土层自重视为作用在基岩半平面上的均布荷载,把桩端合力分解为相对简单的荷载作用于基岩平面上,利用滑移线理论并通过叠加的方法分析出桩端基岩破坏时的最危险点。然后根据Mindlin课题求出该点的应力,运用Griffith准则的Murrell推广导出桩端极限承载力的公式,并指出了此公式的适用范围。最后结合工程实际进行了对比分析,表明本文方法具有一定的实用性。     

室内模型实验中低强度桩侧应变片粘贴技术与应用

表面粗糙的桩与桩间土共同受力后发生相对位移,在低强度桩侧面有效粘贴应变片以测试轴力传递规律是一个难点.在组合群桩复合地基室内模型试验中,本文结合传统内贴法和外贴法两种贴片方式的优点,提出并采用凹槽法在低强度实心模型桩外侧面贴片,即在桩侧预留凹槽、用环氧树脂对贴片部位进行表层处理,在贴片后密封凹槽,并给出了典型测试结果.分析认为:凹槽法贴片技术有效可行,可供室内含桩地基基础模型试验借鉴.     

横观各向同性层状场地中的单桩横向动力阻抗函数

本文采用横观各向同性层状弹性模型，模拟半空间上的层状场地，用阻尼器模拟透射边界代替半空间以吸收能量。利用薄层元素法和于结构法，并利用在这种边界下受水平简谐荷载作用下的格林函数，推导了这种场地中竖直单桩在水平—摇摆简谐荷载作用下的横向动力阻抗函数，并用实例计算了不同横观各向同性性质场地下的动力阻抗函数，并由此分析了场地的横观各向同性性质的强弱对单桩的横向动力阻抗函数所将产生的影响。计算表明：弱横观各向同性场地对阻抗函数的影响很小，以至可以忽略这种影响；而强横观各向同性场地对阻抗函数的影响较大，必须考虑其影响。另外，桩头约束的存在与否，对单桩的横向阻抗函数值也有较大的影响，桩头有约束的阻抗函数值要明显大于无约束的阻抗函数值。     

桩基完整性测试的非线性最小二乘优化方法

针对桩基检测中低应变反射波法存在的应力波被桩土吸收和散射而衰减问题,把包含桩土衰减系数和介质不连续界面反射系数的反射波方程转化为非线性最小二乘优化问题,并采用信赖域法进行求解。由于采用信赖域法并采用了Gauss-Newton方向定义信赖域二维子空间,具有较好的收敛速度。通过模型桩算例表明该方法是确实可行的。     

浅议水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用

实例表明,水泥搅拌桩应用于高速公路软基处理时,须重视几个关键性参数的择取及直接影响软基处理效果的几点重要关系。