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堆载作用下楔形桩负摩阻力演化特性研究

建筑技术开发 2024年第7期51卷 92-94页

作者：孙松强刘斌王志远朱美甜李晓梦浙江华东工程建设管理有限公司杭州310030 郑州科技学院郑州450064

通过分析地面堆载因素造成的桩周土体沉降所引起负摩阻力的特性,对了解与掌握桩基负摩阻力特性具有重要的理论意义,但如何减轻堆载引起的负摩阻力,对工程更有实际意义。研究采用FLAC 3D有限差分法,分析了堆载作用对楔形桩基负摩阻力和... 详细信息

通过分析地面堆载因素造成的桩周土体沉降所引起负摩阻力的特性,对了解与掌握桩基负摩阻力特性具有重要的理论意义,但如何减轻堆载引起的负摩阻力,对工程更有实际意义。研究采用FLAC 3D有限差分法,分析了堆载作用对楔形桩基负摩阻力和中性点的影响,研究结果表明:无论堆载大小,楔形桩桩身轴力随深度的增大而增大,待其达到某一峰值时,桩身轴力减小。当桩周土堆载不大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力也随之明显增大;而当桩周土堆载大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力虽然也略有增大,但其增长幅度较小。堆载作用下楔形桩中性点稳定深度为–0.3~–0.4 m间。当桩周土堆载较大时,可采用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值计算中性点位置;而当堆载较小时,则利用轴力最大点和摩阻力零值计算中性点位置更为可靠。

关键词：楔形桩负摩阻力中性点相对位移有限元

考虑桩周饱和土扰动效应的楔形桩水平振动阻抗

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振动工程学报 2022年第3期35卷 595-605页

作者：王珏项颖李振亚王佳栋周叮河海大学机电工程学院江苏常州213022 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 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

为了计算考虑桩周土扰动效应下的楔形桩水平振动阻抗,将薄层饱和土径向离散,利用Biot波动理论建立饱和土的复刚度传递多圈层水平振动平面应变模型,计算径向非均质的桩周土对桩身的水平动反力;将楔形桩轴向离散,基于Timoshenko梁理论建... 详细信息

为了计算考虑桩周土扰动效应下的楔形桩水平振动阻抗,将薄层饱和土径向离散,利用Biot波动理论建立饱和土的复刚度传递多圈层水平振动平面应变模型,计算径向非均质的桩周土对桩身的水平动反力;将楔形桩轴向离散,基于Timoshenko梁理论建立考虑桩身剪切振动效应的横向振动微分方程,利用传递矩阵法推导桩顶水平振动阻抗的半解析解。对考虑饱和土扰动效应下楔形桩水平振动阻抗的影响因素进行了参数化分析,研究表明:在低频激振下增大楔形角能提高桩顶的水平阻抗,且随着振动频率的提高,增大楔形角会增强阻抗的频率依赖性;在低频激振下桩周土弱化会降低楔形桩的水平阻抗,且随着振动频率的提高,弱化效应会提高阻抗的共振幅值;对于如砂砾、粗砂、细砂等渗透系数较大的饱和土应考虑土体中流体惯性效应对楔形水平振动阻抗的影响;对于桩身长径比小且高频振动的楔形桩,有必要采用可以考虑桩身转动惯量及剪切效应的Timoshenko梁模型描述桩身水平振动。

关键词：桩-土相互作用楔形桩饱和土水平阻抗扰动效应

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水平激振下饱和土中楔形桩动力阻抗分析

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第5期50卷 181-190页

作者：胡安峰陈正肖志荣谢森林陈奕扬浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江科技学院土木与建筑工程学院浙江杭州310023

基于Biot饱和多孔介质理论,将桩体简化为Euler梁,建立水平稳态激振下楔形桩-土耦合振动模型.首先通过引入势函数,求解平面应变条件下桩周土振动控制方程,并利用分离变量法和算子分解法求得各桩段土反力.再结合桩土耦合及位移连续条件,... 详细信息

基于Biot饱和多孔介质理论,将桩体简化为Euler梁,建立水平稳态激振下楔形桩-土耦合振动模型.首先通过引入势函数,求解平面应变条件下桩周土振动控制方程,并利用分离变量法和算子分解法求得各桩段土反力.再结合桩土耦合及位移连续条件,求解得到楔形桩桩顶阻抗解析解.通过算例分析,研究了楔角、长径比以及土体渗透性等因素对楔形桩桩顶阻抗的影响.结果表明:1)在低频范围内,楔形桩阻抗会随楔角增大而减小;2)桩底尺寸一致时,桩顶水平阻抗、摇摆阻抗随长径比的增大而增大;3)对于桩长相同、楔角不同的等体积楔形桩,在低频阶段水平动刚度随楔角增大而减小,而高频阶段则相反;4)土中液相的存在对桩顶动力阻抗有显著影响,忽略土中液相作用会低估桩顶动力阻抗;5)表层软土会降低楔形桩桩底动阻抗.

关键词：振动分析动力响应饱和土楔形桩

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任意土层地基中楔形桩水平振动特性研究

建筑结构 2022年第S2期52卷 2557-2562页

作者：张久龙李冰冰胡盛明中国电建集团江西省电力设计院有限公司南昌330096 南昌工程学院南昌330099

楔形桩是近年来出现新桩型中较为优秀的一种,为便于楔形桩更好地使用,本文开展了考虑竖向荷载情况下任意土层地基中楔形桩水平振动问题的研究。首先,基于Pasternak地基和Timoshenko梁模型建立了组合荷载下任意层地基中楔形桩-土水平耦... 详细信息

楔形桩是近年来出现新桩型中较为优秀的一种,为便于楔形桩更好地使用,本文开展了考虑竖向荷载情况下任意土层地基中楔形桩水平振动问题的研究。首先,基于Pasternak地基和Timoshenko梁模型建立了组合荷载下任意层地基中楔形桩-土水平耦合振动模型;然后,采用传递矩阵法得到了整个桩身范围内的水平位移、弯矩和剪力幅值,通过对所提模型进行精度分析和验证,证明了该模型的准确性;最后,基于所得解分析了桩侧土弹性模量和厚度对楔形桩水平振动特性的变化规律。研究结果表明:1)增大表层土和下层土弹性模量均会使楔形桩水平动力特性减小,但是改变表层土性质对桩体水平位移幅值造成的影响明显远大于改变下层土性质;2)表层土发挥作用时存在临界厚度,其作用效果并不会继续增大。

关键词：楔形桩任意层地基水平振动临界厚度竖向荷载

楔形桩的水平承载特性模型试验及数值模拟研究

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楔形桩的水平承载特性模型试验及数值模拟研究

作者：李晨楠扬州大学

学位级别：硕士

楔形桩是一种优良的异形桩,具有节省材料、施工简单、较高单位承载力等优点。与传统等截面桩不同的是,楔形桩中存在楔形角,增大了桩土间的接触面积,进而提高了桩的承载力。相较于传统的等截面桩,楔形桩具有更好的力学特性与经济效益。... 详细信息

楔形桩是一种优良的异形桩,具有节省材料、施工简单、较高单位承载力等优点。与传统等截面桩不同的是,楔形桩中存在楔形角,增大了桩土间的接触面积,进而提高了桩的承载力。相较于传统的等截面桩,楔形桩具有更好的力学特性与经济效益。然而目前,对于楔形桩及其群桩工作机理的研究还不够深入,尤其针对水平荷载下楔形桩承载性能的研究相对较少。然而在实际工程之中,由于桩基础水平承载能力不足导致的工程事故屡见不鲜。在此背景下,选题开展了本论文的研究。本文以砂土地基中的楔形桩为研究对象,通过室内缩尺模型试验以及数值模拟相结合的方法研究水平荷载下楔形桩及其群桩的承载特性。探究桩径、楔形角对楔形桩水平承载力的影响;分析楔形单桩与等高等侧面积直桩在水平荷载下的承载特性的异同;揭示水平荷载下楔形群桩的承载特性。主要研究内容与结论如下:（1）研究设计了室内模型试验的装置,并设计了楔形桩与等截面桩受水平荷载时的对比试验。试验研究结果表明:在桩长、体积不变的条件下,楔形桩的水平极限承载力明显大于等截面桩的水平极限承载力。（2）横向对比室内试验中不同尺寸楔形桩的承载特性,试验结果表明:楔形桩桩径越大,其极限承载力有一定的增加。在桩长、体积不变的条件下,增加楔形角可以有效提高楔形桩的水平极限承载力。（3）运用有限元模拟软件对室内模型试验结果进行验证,并扩展研究工况,对相同桩顶直径、不同楔形角的楔形桩进行水平承载力分析。模拟结果表明:在桩长、桩顶直径不变的条件下,楔形角为1°时,楔形桩的单位承载能力较高。（4）运用有限元软件研究桩间距、桩数、楔形角以及桩径对楔形桩群桩的承载力以及位移群桩效应的影响。模拟结果表明:桩间距和桩数对楔形群桩的群桩效应有较大的影响,当桩间距大于5D、桩数大于两排时,群桩效应的影响有所减少。在满足承载力要求的情况下,楔形群桩中楔形角的取值为0.4°左右时是较为经济合理的。此外,在实际工程中,可以根据现场条件适当增加桩径,从而提高楔形群桩的极限承载力。

关键词：楔形桩模型试验楔形角水平荷载位移群桩效应

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楔形桩与等直径桩承载特性对比模型试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2017年第6期48卷 1600-1606页

作者：顾红伟孔纲强车平任连伟彭怀风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 江苏省有色金属华东地质勘查局江苏南京210007 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

针对楔形桩的承载特性,开展砂土中竖向压荷载、水平向荷载以及地面堆载作用下等混凝土用量楔形桩和等直径桩承载特性对比模型试验,测得不同荷载等级下桩顶荷载-位移关系曲线以及桩侧摩阻力、桩端阻力、桩侧土压力、桩顶下拽位移和桩身... 详细信息

针对楔形桩的承载特性,开展砂土中竖向压荷载、水平向荷载以及地面堆载作用下等混凝土用量楔形桩和等直径桩承载特性对比模型试验,测得不同荷载等级下桩顶荷载-位移关系曲线以及桩侧摩阻力、桩端阻力、桩侧土压力、桩顶下拽位移和桩身下拽力等分布规律;探讨楔形桩与等直径桩在竖向抗压、水平向承载力以及负摩阻力特性的异同点,分析楔形角对砂土中基桩的承载特性的影响规律。研究结果表明:在本文试验条件下,砂土中楔形桩的单桩竖向抗压力和水平向极限承载力约分别为等混凝土用量等直径桩的0.75倍和1.26倍;楔形桩的桩顶下拽位移与等直径桩的下拽位移相比减小1/5~1/4。

关键词：桩基极限承载力楔形桩下拽位移模型试验

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楔形桩的动力响应与试验研究

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第5期46卷 94-102页

作者：王奎华童魏烽肖偲吴斌杰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

假设桩体为弹性,桩周土体通过平面应变模型描述,利用Laplace变换和阻抗传递法求得桩顶动力响应.对数值结果进行参数分析,讨论了桩土特性对楔形桩动力响应的影响,并且通过模型试验验证了理论的正确性.结果表明:1)存在临界桩径比,使得楔... 详细信息

假设桩体为弹性,桩周土体通过平面应变模型描述,利用Laplace变换和阻抗传递法求得桩顶动力响应.对数值结果进行参数分析,讨论了桩土特性对楔形桩动力响应的影响,并且通过模型试验验证了理论的正确性.结果表明:1)存在临界桩径比,使得楔形桩的桩底反射信号难以判读,临界桩径比随桩长增大而增大;2)楔角和桩长对楔形桩的动力响应有较大的影响,对于桩尖直径为0的小直径楔形桩,桩长对其动力响应影响不大;3)土体的剪切波速和纵向分层性对楔形桩的动力响应会产生较大影响;4)模型试验结果与理论解符合,反映规律一致.

关键词：平面应变模型楔形桩桩径比时域分析频域分析模型试验

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楔形桩极限承载力提高机理研究

哈尔滨工业大学学报 2017年第12期49卷 110-116页

作者：陈浩华李镜培李林张凌翔岩土及地下工程教育部重点实验室(同济大学) 上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提... 详细信息

为研究楔形桩相对等截面桩极限承载力提高机理及楔形桩承载力特性,根据楔形桩承载机理,将楔形桩承载过程分为弹性变形及挤土塑性破坏两个阶段.假定桩侧土体发生破坏时应力状态服从Mohr-Coulomb强度准则,建立了楔形桩承载力分析模型并提出了楔形桩极限承载力增大系数.通过与已有模型试验分析对比验证了本文解答的合理性.在此基础上,分析了承载力增大系数随桩-土界面摩擦系数、楔形角、静止土压力系数等的变化规律.结果表明:本文理论方法能够较为合理地预测楔形桩的极限承载力;楔形桩承载力增大系数随着土体内摩擦角增大而增大,但随着静止土压力系数和桩-土界面摩擦系数增大而减小,同时存在特定的楔形角使得承载力增大系数最大.

关键词：楔形桩极限承载力挤土楔形角

楔形桩和等截面桩中性点位置可视化对比模型试验

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岩土力学 2015年第S1期36卷 38-42页

作者：孔纲强孙学谨曹兆虎周杨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

地面堆载作用下楔形桩中楔形角的存在可以降低桩身下拽力,但针对倒楔形角的存在与中性点位置关系的研究却相对较少。为了分析地面堆载作用下楔形桩和等截面桩的桩-土相互作用机制,基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术... 详细信息

地面堆载作用下楔形桩中楔形角的存在可以降低桩身下拽力,但针对倒楔形角的存在与中性点位置关系的研究却相对较少。为了分析地面堆载作用下楔形桩和等截面桩的桩-土相互作用机制,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地面堆载作用下楔形桩和等截面桩中性点位置的对比模型试验研究,测得不同地面堆载等级作用下桩体沉降与桩周土体沉降等变化规律,探讨了桩-土相对位移、中性点位置与地面荷载等级的变化规律。研究结果表明,利用透明土材料来研究桩基中性点位置的试验方法在技术上是可行的;文中试验条件下楔形桩和等截面桩中性点位置均随着地面堆载等级的增加而降低。

关键词：楔形桩负摩阻力中性点模型试验透明土