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水平荷载下楔形桩桩-土相互作用理论分析

中南大学学报（自然科学版） 2016年第3期47卷 897-904页

作者：周航孔纲强曹兆虎河海大学土木与交通学院岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098

基于文克尔地基模型,把桩周土离散为一系列独立的弹簧模型,然后根据欧拉-伯努利梁的挠曲线微分方程,建立楔形桩在水平荷载作用下桩身的变形和内力的理论计算方法,再基于所推导的计算公式,编制楔形桩内力、变形的计算程序,分析其受力特... 详细信息

基于文克尔地基模型,把桩周土离散为一系列独立的弹簧模型,然后根据欧拉-伯努利梁的挠曲线微分方程,建立楔形桩在水平荷载作用下桩身的变形和内力的理论计算方法,再基于所推导的计算公式,编制楔形桩内力、变形的计算程序,分析其受力特性。通过针对水平荷载作用下楔形桩透明土模型试验结果的对比,验证本文所建立理论模型的准确性和可靠性,分析基桩形式(如楔形角、桩长等)、桩体性质(如弹性模量等)以及水平荷载等级等因素对楔形桩水平向承载力特性的影响规律。研究结果表明:本文所建立的理论计算方法可以简单、有效地计算水平荷载作用下楔形桩桩-土相互作用及桩周土体响应规律,尤其是在小荷载作用条件下,可以推广应用于其他纵向截面异形桩的水平向承载力的设计计算。

关键词：桩基楔形桩水平荷载承载力桩-土相互作用

水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

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建筑结构学报 2004年第4期25卷 66-71页

作者：周绪红周期石长安大学陕西西安710064 湖南大学湖南长沙410082

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱... 详细信息

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。

关键词：水平荷载交错桁架结构内力侧移力学模型

水平荷载下扩底楔形桩承载力特性透明土模型试验

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土木工程学报 2015年第5期48卷 83-89页

作者：孔纲强曹兆虎周航丁选明河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 重庆大学重庆400045

通过改变纵向截面形式以提高单位材料利用率、提高桩侧摩阻力或桩端阻力的异形桩在工程界逐步得到推广应用;然而,针对纵向截面形式改变对基桩水平向承载力特性影响的研究却相对较少。为分析纵向截面形式改变对水平向承载特性影响规律及... 详细信息

通过改变纵向截面形式以提高单位材料利用率、提高桩侧摩阻力或桩端阻力的异形桩在工程界逐步得到推广应用;然而,针对纵向截面形式改变对基桩水平向承载力特性影响的研究却相对较少。为分析纵向截面形式改变对水平向承载特性影响规律及桩-土相互作用机理;基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术,采用非插入式测试方法开展水平荷载作用下扩底楔形桩的承载力特性模型试验,测得水平荷载下基桩H0-y0曲线、基桩变形、以及桩周土体扰动位移场等规律特性,继而探讨水平荷载下扩底楔形桩的极限承载力、基桩变形对桩周土体位移场的扰动规律以及桩-土相互作用机理;同时进行等截面桩、楔形桩的水平向承载力特性透明土模型试验作为对比分析。试验结果表明,文中试验条件下,由于扩大头的存在,扩底楔形桩的水平向承载力约为楔形桩的2.0倍;水平荷载下,桩周土体的竖向位移略比水平向位移要大,桩端附近土体水平向位移变化比竖向位移变化要更明显;水平极限荷载下桩端略有一点向上拔出。

关键词：扩底楔形桩水平荷载模型试验位移场透明土

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水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状

岩土力学 2010年第9期31卷 2716-2722页

作者：刘汉龙陶学俊张建伟陈育民河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室河海大学岩土工程科学研究所

利用河海大学岩土所自行研制开发的大型试验模型槽进行PCC桩水平承载足尺试验,实测得到了水平荷载作用下桩身弯矩分布。利用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC单桩与等截面实心圆桩、PCC桩复合地基与等截面实心圆桩复合地基在水平荷载作... 详细信息

利用河海大学岩土所自行研制开发的大型试验模型槽进行PCC桩水平承载足尺试验,实测得到了水平荷载作用下桩身弯矩分布。利用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC单桩与等截面实心圆桩、PCC桩复合地基与等截面实心圆桩复合地基在水平荷载作用下的工作性状,对其桩身弯矩和水平位移的分布规律进行了比较,分析了竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率对PCC桩复合地基桩身性状的影响。研究表明,PCC桩复合地基在水平荷载作用下,随着竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率的增加,其桩身弯矩和水平位移随之减小。因此,在PCC桩复合地基设计时可以通过适度调整这些影响参数来减小水平荷载作用下的桩身弯矩和水平位移,确保桩身的安全。

关键词： PCC桩复合地基水平荷载足尺试验三维弹塑性有限元桩身弯矩水平位移

水平荷载下导管架平台桩基础的非线性有限元分析

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岩土力学 2012年第8期33卷 2551-2560页

作者：袁志林段梦兰陈祥余钟超王建国中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京102249 海洋石油工程股份有限公司天津300452

导管架平台桩基础的控制荷载主要为风荷载、波浪荷载、地震荷载等水平荷载,为研究水平荷载下导管架平台桩基础的承载特性,采用非线性有限元分析方法对水平荷载下桩-土之间的相互作用进行研究,提出了有效模拟桩基水平承载特性的有限元模... 详细信息

导管架平台桩基础的控制荷载主要为风荷载、波浪荷载、地震荷载等水平荷载,为研究水平荷载下导管架平台桩基础的承载特性,采用非线性有限元分析方法对水平荷载下桩-土之间的相互作用进行研究,提出了有效模拟桩基水平承载特性的有限元模型,分析了模型桩的刚度、直径、土质参数中水平土压力系数、剪胀角对桩基承载特性的影响及水平荷载下群桩承载特性,并将有限元计算结果与API规范及模型试验结果进行对比。研究结果表明,非线性有限元分析方法分析水平荷载下桩-土相互作用是可行的,计算结果可为导管架平台的桩基设计提供参考。

关键词： ABAQUS软件桩水平荷载 P-y曲线极限承载力

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水平荷载作用下根式基础受力特性分析

岩土力学 2010年第1期31卷 287-292页

作者：木林隆黄茂松龚维明殷永高同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室同济大学地下建筑与工程系上海200092 东南大学土木工程学院安徽省高速公路总公司

根式基础是一种新型的结构式基础,利用自身的结构性,可以在增加少量成本的情况下大幅度提高基础的承载力。但是,目前还没有关于根式基础的理论研究成果,有必要对根式基础的受力特性进行分析。采用弹塑性有限元法,对淮河特大桥1#桥的根... 详细信息

根式基础是一种新型的结构式基础,利用自身的结构性,可以在增加少量成本的情况下大幅度提高基础的承载力。但是,目前还没有关于根式基础的理论研究成果,有必要对根式基础的受力特性进行分析。采用弹塑性有限元法,对淮河特大桥1#桥的根式基础原位试验进行数值模拟,验证了数值模拟方法和参数选取的合理性。在此基础上,通过无根键沉井基础和有根键沉井基础的受力特性对比,分析了根式基础的受力特性,对根键上的弯矩分布型式进行了研究,并探讨了根键沿深度位置分布对根式基础承载力的影响。研究证明,根键分布在合理的位置可以有效地提高沉井基础的水平承载力。

关键词：有限元法根式基础水平荷载受力特性

水平荷载下桩身侧阻抗力矩的作用机制与计算模型研究

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岩土力学 2019年第7期40卷 2593-2607,2662页

作者：竺明星戴国亮龚维明万志辉卢红前东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102

为探讨摩阻力增强效应影响下的水平受荷桩承载机制,建立了水平荷载作用下考虑增强效应影响的桩侧摩阻力τ-s曲线模型,并在此基础上推导了桩身单位长度侧阻抗力矩数值解。随后开展了桩径、临界位移、极限侧摩阻力等因素影响下Ms,ini/Msu,... 详细信息

为探讨摩阻力增强效应影响下的水平受荷桩承载机制,建立了水平荷载作用下考虑增强效应影响的桩侧摩阻力τ-s曲线模型,并在此基础上推导了桩身单位长度侧阻抗力矩数值解。随后开展了桩径、临界位移、极限侧摩阻力等因素影响下Ms,ini/Msu,ini-θ/θref,ini无量纲化曲线规律分析。结合摩阻力增强效应理论进而分别建立了线弹性-塑性、双曲线、API规范砂土与黏土τ-s曲线模型作用下的桩身侧阻抗力矩简化理论解,并基于传递矩阵法原理,解得了考虑桩侧摩阻力作用时基桩水平承载力半解析解。通过多组验证工况和工程实例分析验证了所建立的侧阻抗力矩简化解以及考虑侧阻抗力矩影响的基桩水平承载力方法的正确性,同时也证明了摩阻力增强效应对基桩水平承载力的影响不能忽略,并得出如下结论:无试验数据参考时,砂土、黏土与桩接触面的刚度指数可分别取0.725和0.600;桩身侧阻抗力矩随着桩径、极限摩阻力的增加以及临界位移的减小而增加,其中桩径对侧阻抗力矩影响更为明显。

关键词：桩基水平荷载抗力矩侧摩阻力增强效应传递矩阵法

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水平荷载下单桩动力反应分析

浙江大学学报（工学版） 2003年第4期37卷 420-425页

作者：胡安峰谢康和肖志荣浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310027 浙江科技学院土木工程系浙江杭州310012

基于动力Winkler模型(BDWF)对粘弹性地基中有限长桩和无限长桩的动力响应进行求解,采用与频率相关的弹簧系数和阻尼系数,得到了各种边界条件下的解析解.为了对有限长桩和无限长桩的动力特性进行比较,对最大无量纲响应沿深度的变化曲线... 详细信息

基于动力Winkler模型(BDWF)对粘弹性地基中有限长桩和无限长桩的动力响应进行求解,采用与频率相关的弹簧系数和阻尼系数,得到了各种边界条件下的解析解.为了对有限长桩和无限长桩的动力特性进行比较,对最大无量纲响应沿深度的变化曲线进行了参数研究.分析结果表明,桩土模量比是动力响应中最重要的参数,并且在大多数情况下,当桩的长径比大于15时,有限长桩和无限长桩的内力和位移之间差别都很小,甚至可以把有限长桩当作无限长桩来近似处理,并且计算结果足够精确.

关键词：单桩动力反应水平荷载动力Winkler模型有限长桩无限长桩动力响应粘弹性地基

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水平荷载单桩计算的非线性地基反力法研究

岩土工程学报 2011年第2期33卷 309-314页

作者：张磊龚晓南俞建霖浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

为提高桩身变形较大时水平荷载单桩设计计算水平,基于地基反力法提出了考虑极限土反力和地基反力系数一般形式的桩身的变形和内力的计算方法。对于土为塑性和弹性状态对应的桩段分别求得到了桩身响应的解析解和半解析解,并用Fortran语... 详细信息

为提高桩身变形较大时水平荷载单桩设计计算水平,基于地基反力法提出了考虑极限土反力和地基反力系数一般形式的桩身的变形和内力的计算方法。对于土为塑性和弹性状态对应的桩段分别求得到了桩身响应的解析解和半解析解,并用Fortran语言编制了计算程序。计算结果分析表明:桩的位移和弯矩均随荷载的增加而大幅度增大;桩顶的约束条件对位移和弯矩沿桩身的分布影响很大;当桩长超过临界值时,继续增加桩长对桩的响应影响极小,且临界桩长基本不受荷载和桩顶约束条件的影响;桩的最大位移和最大弯矩随桩周土的物理力学性质的改善而明显减小;最大位移随桩的抗弯刚度的增加而减小,而最大弯矩受抗弯刚度的影响很小;计算值与现场试验的实测值吻合较好,本文解是可靠的。

关键词：桩土相互作用水平荷载地基反力法极限反力半解析解