层状地基中超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

论文基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论.该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律.计算得到的荷载一沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性.     

超长单桩承载机理的有限元分析

采用三维有限元法分析了超长单桩在竖向荷载作用的传递机理。其中土体本构关系采用D-P模型模拟，混凝土采用线弹性模型模拟，桩土界面采用接触单元模拟。分析结果表明超长桩属摩擦型桩，其承载能力应该由桩顶沉降控制。     

竖向荷载下复合桩基承载特性的弹塑性分析

为了研究竖向荷载下复合桩基的承载特性，分别采用Lade-Duncan本构模型和刚塑性薄单元模拟土体的弹塑性和桩土界面的相对运动，对竖向荷载下的复合桩基进行了三维弹塑性有限元计算分析。研究表明：由于桩基－承台，地基土三者的共同作用，复合桩基与单桩的承载性状有着明显的差异。     

超长桩竖向承载性状影响因素的有限元分析

超长桩的竖向承载机理及其影响因素一直是工程中的热点研究问题。采用非线性有限元方法,通过数值分析手段分别模拟了不同桩长径比、桩土弹模比、桩端土与桩周土弹模比以及邻近堆载,以桩身轴力沿桩身分布规律为指标系统分析各种因素对超长桩竖向承载性状的影响,揭示超长桩的竖向荷载传递机理,为超长桩的设计和施工提供参考。     

柔性基础下复合地基沉降特性分析

探究柔性基础下复合地基的沉降特性及规律,为以沉降控制的高填方堤坝下复合地基的设计和施工提供参考。以某路堤下复合地基为例,通过在桩土之间设置接触单元来考虑桩土间的相对位移,用“单元生死”技术模拟复合地基施工过程,运用ADINA软件对复合地基进行了沉降特性有限元分析。在不加载情况下,将数值计算的沉降结果与实际测量的沉降结果进行了对比,验证了数值模型的正确性。预测了加载情况下,地基沉降的进一步发展规律,考虑了桩土模量比、垫层和基础、施工工序对柔性基础下复合地基沉降的影响。计算结果表明：运行荷裁下地基沉降规律与不加栽时基本一致;垫层有协调桩土沉降的作用;不同施工工序下地基沉降规律有着很大差异。因此,对于柔性基础下复合地基,应设置0．2～0．3m的垫层,使桩体模量比n为10～50,采用“先土后桩”的施工工序以满足沉降控制要求。     

海上风电单桩基础轴向承载特性及软弱土层影响分析

随着大直径单桩基础海上风机的广泛应用，桩基础轴向承载特性及复杂地质条件中软弱土层的影响需要进一步研究。利用有限元软件ABAQUS开展数值计算，首先对比了不同极限承载力评价标准，并对土体参数的影响进行敏感性分析，最后讨论软弱土层位置及厚度对承载特性的影响。计算结果表明：采用桩顶荷载-位移曲线所确定的轴向承载力显著小于沉降量控制标准得到的轴向承载力；土体参数中摩擦角对轴向承载力存在重要影响，而弹性模量的增加可有效降低桩基础轴向沉降；土体中软弱土层越靠近桩端，桩基础轴向承载力降幅越大，同时随着软弱土层的厚度增加，轴向承载力将进一步降低，并呈现“加速-匀速-匀速”三段式衰减规律。     

竖向荷载下桩土相互作用的有限元

在水闸设计中，对软土地基的处理多采用桩基。但是由于桩土作用的复杂性，要获得解析解是十分困难的。利用大型有限元软件ANSYS，建立了桩土相互作用的三维有限元—接触面单元的非线性数值模型，对竖向荷载作用下的群桩与土的相互作用机理进行了分析与探讨。结果表明，所采用的接触单元模型能够很好地模拟桩与桩侧土体之间滑移破坏地发展情况。     

泥皮对灌注桩承载能力的影响研究

灌注桩桩侧泥皮的存在改变了桩土相互作用性状,降低了单桩承载力。以往对泥皮缺陷桩的各种实验研究都得出泥皮的存在会降低桩的极限承载力的结论,然而对其中的影响机理和改善措施却缺乏进一步的研究。鉴于对施工质量的需要,结合天津市某原水枢纽泵站工程,利用有限元法分析了泥皮对灌注桩承载力的影响,并且证明了有效改善泥皮桩承载性状的后注浆施工工艺。结果表明泥皮的存在使桩和土之间的法向应力减小,并且泥皮的润滑作用使桩土之间的极限剪应力减小。桩端后注浆技术显著的提高了桩侧摩阻力,改变了桩身轴力分布,延长了桩基弹性工作阶段,提高了单桩承载力,减小了桩基沉降。     

地基差异沉降时管道的纵向力学性状分析

软土地基的不均匀沉降将导致管道纵向力学性状的变化，产生破坏管道的应力响应，从而引发工程事故。针对地基产生差异沉降的实际管道，通过建立较为合理的力学模型，分析其受力特性，计算管道上的最大挠度、转角、弯矩及确定出应力集中的危险受力区域。通过对该结果的研究，绘制相应关系曲线，为解决由于地基不均匀沉降引起的管道渗漏和爆管等问题提供了一定的理论依据。     

车辆—路面计算机仿真系统中的沥青路面应力应变分析

以半刚性基层沥青路面为对象，研究了路面的应力应变模型和计算方法，通过分析沥青路面层的变形过程，建立了半刚性基层沥青混凝土路面的Vanderpoel粘弹性分析模型。将有限元数值计算方法和粘弹动力学理论有机地结合起来，用于半刚性基层沥青混凝土路面的应力应变分析，通过与传统路面力学的弹性层状体系理论、弹性有限元理论、弹性半空间理论等计算方法的比较，并通过大量足尺路面加载试验，验证了采用该模型和计算方法的有效性。     

多重势面模型在低弹模混凝土防渗墙应力变形分析中的应用

采用应力型多重势面模型模拟低弹模混凝土的本构关系,模型参数选择邓肯E-B模型的参数,将土石坝混凝土防渗墙施工过程中槽孔开挖、泥浆固壁和混凝土回填作为一级荷载简化处理。利用自行开发的三维有限元程序对某土石坝工程进行计算,计算结果表明：简化处理结果能反应墙体施工影响,低弹模混凝土墙体采用多重势面模型的计算结果与邓肯E-B、线弹性计算结果具有一致的变化规律,在墙体与基岩交接处应力范围处于邓肯E-B模型与线弹性之间,应力曲线在墙体中下部更平滑。     

桩土共同作用下的桩基开裂特性分析

以某输电线路跨越塔桩基计算为例,针对桩土接触问题的高度非线性,通过引入三维接触单元来模拟桩与桩侧土体之间的非线性"滑移破坏",采用弹塑性有限元的方法计算了桩土共同作用下的桩基位移及应力,确定了桩侧土体可能产生缝隙的宽度和深度,并在此基础上复核土体的渗流特性.计算结果表明:在各种不利荷裁组合作用下,跨越塔桩基与土层的缝隙开展宽度及深度均非常有限,桩体所受的拉、压应力均较小,桩基建设对渗流场整体分布特征的影响极为微弱.     

海上风机变径单桩基础竖向承载特性及变径参数影响研究

为适应施工与承载能力要求，海上风机单桩基础常采用桩身变径措施，变径段可能会对桩基竖向承载特性产生影响。采用有限元分析软件ABAQUS建立变径桩数值模型，开展变径单桩竖向承载性能的数值模拟研究，并分析其尺寸参数对竖向承载能力的影响。计算结果表明：与通长桩相比，变径特性基本不影响其桩身轴力分布；随着竖向荷载增加，两类桩各承载分量占比首先保持不变，随后外侧摩阻力占比下降，内侧摩阻力和桩端阻力占比增加；增大变径桩底部桩径能有效提高桩基竖向承载力，且提高外侧摩阻力承载占比；增大变径段上部长度和变径段长度对桩基竖向极限承载力无明显影响，但会导致外侧摩阻力占比降低和内侧摩阻力占比提高。     

非均质成层地基海上风电单桩基础轴向承载特性研究

依托某海上风电项目，通过数值方法研究非均质成层地基环境下单桩轴向承载性能影响因素，并提出优化建议。结果表明，桩身轴力从桩顶至泥面缓慢增长，泥面以下桩身轴力随埋深增加而显著减少；轴向承载力各分量占比随桩顶荷载增长而逐渐变化，内外侧摩阻力随着桩顶荷载的增加存在“错位发挥”趋势；桩外侧摩阻力在空间上随深度增长较为均匀，而桩内侧摩阻力主要集中在单桩下部发挥作用。桩径及埋深对轴向承载力有着较大影响。桩身磨砂可以较为有效地提高桩轴向承载性能尤其是外侧摩阻力，同时还能减小磨砂部分桩身轴力。实际工程中应综合考虑多种因素确定桩径及埋深，也可对单桩靠近桩端部分的外表面采取磨砂处理以提高单桩轴向承载性能。     

地下水浅埋下层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt（BC-GA）改进入渗模型,推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性,对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大;供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。     

大广高速公路K83+800～K93+000段软基工后沉降计算

对大庆至广州高速公路湖北省麻城至浠水段K83+800~K93+000沉降观测的基础上,根据对现场实测沉降曲线和修正双曲线模型、修正的指数曲线模型的预测结果的对比分析发现,修正的双曲线模型适合于此段以碎石桩为主的沉降预测。     

斜桩在桥梁工程中的应用

对斜桩受力及承载力计算进行了探讨，并通过对斜拉和竖桩的比较，认为在有水平荷载作用时，斜桩受力比竖极有利，因此在有水平荷载作用时，建筑物桩基础可采用带有一定倾斜角的斜桩。     

基于差分理论的混凝土 温度参数反演模型的GA算法研究

混凝土温度参数对于混凝土温控防裂具有重要意义,采用差分算法,对混凝土温度场进行仿真计算,依据实测温度数据,对仿真计算进行误差分析,并建立基于实测数据的反演模型,针对反演模型的具体特性,构建了GA算法,通过反演模型的求解计算,可以确定更符合实际情况的混凝土温度参数,从而为混凝土温度参数的合理确定以及后续温控计算提供参考.     

武汉市青山地区老粘土的变形参数及承载性能研究

基于室内土工试验和现场试验成果，对武汉市青山地区的老粘土地基的变形参数进行研究；利用ANSYS有限元软件对老粘土地基进行数值模拟，并与构筑物地基沉降实测值对比，对地基承载性能进行研究。在小于600kPa荷载的作用下，可用Ew作为沉降计算参数；老粘土具有较高的承载能力，由老粘土构成的地基，其承载能力可按《建筑地基基础设计规范》中推荐的公式计算。     

深厚淤泥地基刚柔结构衔接段差异沉降优化控制分析

针对目前滨海地区深厚淤泥地基基础中的刚、柔性结构差异沉降优化控制问题,依托于滨海地区新建海堤与跨海大桥交叉影响案例,对刚性桩基海堤与柔性土石海堤之间差异沉降过渡段地基处理进行优化分析。利用大型有限元计算软件,对刚柔结构衔接过渡段采用3种不同地基处理方案(方案一:搅拌桩由深至浅;方案二:等深度不同置换率的搅拌桩;方案三:加筋桩网结合搅拌桩)计算比选,根据整体有限元建模计算分析,分别给出了刚柔结构在3种不同地基处理方案下的沉降、差异变位等成果。计算成果表明:海堤完工20 a时方案三(加筋桩网结合搅拌桩方案)桩基框架海堤靠近土石海堤侧端部最大工后沉降16.02 cm,比方案二减小3.88 cm,比方案一减小4.02 cm;且采用方案三时桩基框架海堤整体完整性较好,其伸缩缝、止水材料均未被拉坏。最后通过实际工程监测资料,表明采用方案三设计达到预期差异沉降控制效果。