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静压桩在成层地基中挤土效应的可视化研究

河南城建学院学报 2024年第2期33卷 20-26页

作者：施静怡吴能森刘强福建农林大学交通与土木工程学院福建福州350108 新疆理工学院机电工程学院新疆阿克苏843100

为探究静压桩在成层地基中的挤土效应及其与均质地基的差异,利用透明土结合粒子图像测速技术(PIV),对成层土和均质土地基进行静压桩贯入可视化模型试验。对土体位移矢量图、位移等值线图以及软硬土层交界面的位移特征进行分析,结果显示... 详细信息

为探究静压桩在成层地基中的挤土效应及其与均质地基的差异,利用透明土结合粒子图像测速技术(PIV),对成层土和均质土地基进行静压桩贯入可视化模型试验。对土体位移矢量图、位移等值线图以及软硬土层交界面的位移特征进行分析,结果显示:桩侧土位移及地表隆起,静压桩在黏土地基中的影响范围大于砂土,但在桩侧3倍桩径范围内,砂土地基的挤土效应大于黏土地基;对比均质黏土地基,“上黏下砂”地基的桩端挤土效应减弱,而桩侧的水平位移增大,桩侧2倍桩径以内地表隆起值增大,桩侧2倍桩径以外地表隆起值减小;对比均质砂土地基,“上砂下黏”地基的桩端挤土效应增强,桩侧3倍桩径以内的水平位移、地表隆起值减小,但地表隆起影响范围扩大到4倍桩径以外;在成层地基的土层交界面,上下层土体的位移大小不同,尤其是桩侧附近的位移差值较大。

关键词：静压桩成层地基挤土效应可视化模型试验粒子图像测速技术

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成层地基中单桩竖向承载力鲁棒性设计

岩土力学 2017年第11期38卷 3311-3318页

作者：张峰周峰王旭东南京工业大学交通运输工程学院江苏南京210009 中建海峡建设发展有限公司福建福州350015

城市建设中桩基应用广泛,单桩竖向承载力的计算方法及可靠性越来越受到设计人员重视。针对桩基设计中岩土参数的不确定性及桩基穿越成层地基对桩身承载力的影响问题,提出基于可靠度理论的鲁棒性设计方法。利用岩土参数变异性的平均值及... 详细信息

城市建设中桩基应用广泛,单桩竖向承载力的计算方法及可靠性越来越受到设计人员重视。针对桩基设计中岩土参数的不确定性及桩基穿越成层地基对桩身承载力的影响问题,提出基于可靠度理论的鲁棒性设计方法。利用岩土参数变异性的平均值及标准差充分考虑岩土参数的不确定性,并通过扩大考虑地基土的不确定因素将单桩竖向承载力鲁棒性设计由砂土推广到黏土等一般性土壤;提出采用分层计算桩侧摩阻力作为不确定因素考虑地基土成层分布问题,按照承载力极限状态与正常使用极限状态作为目标函数进行桩基竖向承载力设计。单桩承载力鲁棒性设计将鲁棒性作为安全性评价标准,来评估桩基设计方案的可行性,以鲁棒性与经济性为优化目标对桩基设计进行多目标优化,设计方案在满足桩基承载力要求的同时,保证了桩基设计方案的鲁棒性与经济性。

关键词：桩基成层地基不确定性鲁棒性

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成层地基中倾斜荷载桩改进有限杆单元法研究

工程力学 2008年第5期25卷 79-84页

作者：赵明华李微哲单远铭杨明辉湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082

传统有限杆单元法不能考虑倾斜偏心荷载下基桩的P-Δ效应,假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得具有简洁形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度方程,进而得到改进的有限... 详细信息

传统有限杆单元法不能考虑倾斜偏心荷载下基桩的P-Δ效应,假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得具有简洁形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度方程,进而得到改进的有限杆单元方法,并给列出了用该法进行成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向分散集中荷载综合作用下并考虑桩身倾斜影响基桩内力位移分析的具体计算步骤。结合某工程实例,对上述方法进行了验证。最后对影响倾斜荷载桩的主要因素如埋深、桩材、基桩自由长度、桩身倾斜度、竖向荷载偏心矩以及荷载倾角等对基桩受力特性影响进行了分析,获得了一些定性的结论。

关键词：基桩成层地基倾斜偏心荷载有限杆单元法 P-△效应

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成层地基中静压单桩挤土效应试验

同济大学学报（自然科学版） 2011年第6期39卷 824-829页

作者：李镜培李雨浓张述涛同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

采用室内模型试验研究了成层地基中静压桩沉桩过程,对模型桩整个沉桩过程中的挤土效应进行了分析研究.通过模型试验对在均质不同软硬地基中静力压入单桩过程产生的位移场进行了比较分析,获得了浅层土体、桩身周围、桩端处土体不同的位... 详细信息

采用室内模型试验研究了成层地基中静压桩沉桩过程,对模型桩整个沉桩过程中的挤土效应进行了分析研究.通过模型试验对在均质不同软硬地基中静力压入单桩过程产生的位移场进行了比较分析,获得了浅层土体、桩身周围、桩端处土体不同的位移变化模式,并揭示了桩周不同位置特别是软硬土层交界处土体位移随水平和深度方向的变化规律.试验结果表明,均质地基挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应;对于成层地基,最大径向、竖向位移均出现在软硬土层交界面处,由于软硬土层力学性质的差异,土体位移主要表现为,软层处位移变大,硬层处位移变小.试验获得的结果便于进一步明确静压桩沉桩过程中挤土效应的内在机理,对预估沉桩的施工影响和指导沉桩设计都具有现实意义.

关键词：成层地基静压桩沉桩过程挤土效应模型试验

成层地基中考虑桩桩相互作用的双排桩受力变形分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2020年第11期47卷 120-126页

作者：张玲欧强朱幸仁湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082

基于成层地基中的双排桩支护结构的受力变形特点,将前、后排桩视为竖直插入成层地基中的弹性地基梁,以不同刚度的水平弹簧模拟前、后排桩与其间成层地基土体的相互作用.以各个土层接触面为水平分界面,将前、后排桩支护结构分为若干单元... 详细信息

基于成层地基中的双排桩支护结构的受力变形特点,将前、后排桩视为竖直插入成层地基中的弹性地基梁,以不同刚度的水平弹簧模拟前、后排桩与其间成层地基土体的相互作用.以各个土层接触面为水平分界面,将前、后排桩支护结构分为若干单元段,以朗肯土压力理论计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的土体抗力,且考虑地基反力系数沿深度的线性变化.基于Euler-Bernoulli双层地基梁理论,考虑桩桩及桩土相互作用得到成层地基中双排桩支护结构的挠曲微分方程,并采用幂级数法求解,然后根据界面处内力与位移的连续条件及桩顶、桩底的边界条件,得到任一深度桩身的水平位移、转角、剪力与弯矩计算式.最后通过一工程实例分析,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证了本文方法的正确性.

关键词：成层地基双排桩桩桩相互作用幂级数解

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成层地基中倾斜偏心荷载下单桩计算分析

岩土力学 2007年第4期28卷 670-674页

作者：赵明华李微哲杨明辉单远铭湖南大学岩土工程研究所长沙410082

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P-△效应并计入桩身自重和桩侧摩阻力的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同... 详细信息

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P-△效应并计入桩身自重和桩侧摩阻力的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的竖向单桩计算分析的幂级数解答。并在此基础上,利用上述两幂级数解答对成层地基中倾斜偏心荷载下单桩的受力进行了分析计算,列出了具体的计算步骤;最后,结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值。

关键词：桩基础单桩倾斜偏心荷载成层地基幂级数解答 P-Δ效应

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成层地基中海洋高桩基础水平动力阻抗分析

岩石力学与工程学报 2019年第S2期38卷 3790-3798页

作者：付鹏胡安峰李龙陈缘谢康和浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 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

建立考虑桩-流体动力相互作用的分析模型,对成层地基中海洋高桩基础水平振动响应进行理论研究。首先应用分离变量法并结合流体运动边界条件和辐射条件,求解流体运动方程,得到动水压力解。其次通过引入势函数并结合土体振动边界条件,求... 详细信息

建立考虑桩-流体动力相互作用的分析模型,对成层地基中海洋高桩基础水平振动响应进行理论研究。首先应用分离变量法并结合流体运动边界条件和辐射条件,求解流体运动方程,得到动水压力解。其次通过引入势函数并结合土体振动边界条件,求解土体振动方程,得到了土体动反力解。进而利用桩-流体及桩-土体耦合连续条件,得到层状土中海洋高桩基础水平振动响应解析解,给出桩顶动力阻抗解析表达式。通过与已有文献解对比,验证本文解的正确性。最后通过参数分析,研究动水压力、水深、土体模量和土层厚度对桩顶动力阻抗的影响规律。结果表明:水深和表层土体性质对海洋高桩基础水平动力阻抗会产生较大影响,忽略桩-流体动力相互作用会高估海洋高桩基础桩顶水平动刚度。

关键词：桩基础海洋高桩水平振动动水压力动力阻抗成层地基

成层地基土中水平受荷桩桩身响应的矩阵传递解

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岩土工程学报 2015年第S2期37卷 46-50页

作者：竺明星龚维明何小元东南大学土木工程学院江苏南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096

目前关于成层地基土体中水平受荷桩内力与变形的研究相对较少。将成层地基土体假设为均质弹性介质,将桩视为竖向放置的弹性地基梁,同时将桩-土之间的相互作用关系假设为一般形式的三参数地基反力模型,建立桩身响应的微分方程,并采用Lapl... 详细信息

目前关于成层地基土体中水平受荷桩内力与变形的研究相对较少。将成层地基土体假设为均质弹性介质,将桩视为竖向放置的弹性地基梁,同时将桩-土之间的相互作用关系假设为一般形式的三参数地基反力模型,建立桩身响应的微分方程,并采用Laplace变换解得任意土层深度处桩身响应的矩阵传递系数进而得到成层地基土中水平荷载作用下桩身位移、转角、弯矩和剪力的矩阵传递解。相比传统的有限差分法与幂级数法,矩阵传递法求解成层地基土中的水平受荷桩时更加便捷。通过算例对比,验证了矩阵传递法解的正确性。最后进行了桩身响应的参数影响分析,结果表明:桩顶边界条件对桩身变形与内力沿桩身的分布规律影响显著;同时,地基反力模型中的参数0z和n对桩身最大水平位移、最大弯矩的影响较为明显。

关键词：水平受荷桩成层地基桩身响应地基反力模型矩阵传递法

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成层地基中单桩受扭弹塑性分析

湖南大学学报（自然科学版） 2014年第9期41卷 72-78页

作者：邹新军徐洞斌王亚雄湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为了探讨成层地基中单桩的受扭性状，基于桩侧土双折线模型，以塑性区开展深度为变量，推导了桩侧土分别处于弹性和塑性状态时桩顶的扭矩扭转角曲线和桩身扭矩、扭转角分布曲线的递推计算方法，并编制出相应的计算程序，由此对比分析了... 详细信息

为了探讨成层地基中单桩的受扭性状，基于桩侧土双折线模型，以塑性区开展深度为变量，推导了桩侧土分别处于弹性和塑性状态时桩顶的扭矩扭转角曲线和桩身扭矩、扭转角分布曲线的递推计算方法，并编制出相应的计算程序，由此对比分析了单层与双层地基中桩身的受扭性能.最后，结合工程算例进行了应用，并完成了参数分析.结果表明：考虑桩侧土分别处于弹性和塑性状态所得结果更符合工程实际；桩顶扭矩T一定时，桩顶扭转角φ随桩身材料剪切模量G p和半径r0的增加而减小；r0对T-φ曲线影响显著，同等条件下r0提高一倍，桩顶抗扭承载力提高4~6倍；可对桩周上部土层进行处理来提高桩身抗扭性能，其有效处理厚度为桩长的0.2倍.

关键词：桩基础成层地基扭矩荷载荷载传递法双折线模型

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