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为探讨非均质地基中单桩受扭的非线性特性,假定桩侧地表处地基土剪切模量为非零值(已有方法多假定为零)且随深度呈幂函数分布,引入虚土桩法建立出桩土体系的总能量方程后,基于最小势能原理由变分法分别导得桩身及土体的受扭控制方程,进而采用有限差分法获得桩身扭转角的差分方程式。然后,将桩周土体视为理想弹塑性材料,给出了塑性状态下的单桩受扭分析方法,并基于MATLAB编制了计算程序,再将计算结果与已有方法及实验结果进行了对比验证。最后,通过参数分析获得了桩体参数G_p和r_0以及土体参数α_g和n的取值对桩身扭转响应的影响规律:随桩体剪切模量G_p的增大,桩顶扭转角减小;桩径r_0增大一倍时,相同扭转角下桩顶能承受的扭矩增大5~7倍;α_g≤0.1L时,扭矩传递先慢后快,反之则表现为先快后慢;n≤1时,扭矩传递先快后慢,反之则表现为先慢后快,且桩身扭转响应主要集中于桩身上部。 相似文献
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通过理论研究和数值分析方法,分析了钢套管桩不同的施工顺序对邻近既有隧道的影响,并结合现场实测数据对分析结果进行了验证。首先,采用理论方法分析钢套管旋转下压过程中土塞柱的受力情况,建立微分方程计算土塞柱底端的应力、土塞柱受到的剪切扭矩和自身抗剪扭矩,进而分析得到了土塞柱发生剪切破坏和土塞效应的临界深度。在此基础上按是否产生闭塞效应,分两种情况研究了钢套管旋压过程中产生的土体膨胀率。然后,利用既得的土体膨胀率,通过理论分析和数值模拟方法分析了群桩不同的施工顺序对既有多条盾构隧道的影响,得出了相对较优的群桩施工顺序方案。工程现场实测数据与数值模拟结果的对比分析表明,上述计算结果与实际情况能较好吻合。该研究对类似工程具有理论指导意义和实践参考价值。 相似文献
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《岩土力学》2021,(4)
螺旋桩以其施工方便快捷、承载力好等技术优点在输电线路、光伏支架等工程基础中广泛使用;然而,既有螺旋桩抗拔承载力理论计算方法的误差仍相对较大。基于圆孔扩张理论,采用Tresca屈服准则修正了螺旋桩抗拔承载力计算方法;开展了砂土地基中螺旋桩抗拔承载力原型足尺试验,实测了不同类型螺旋桩的荷载-位移关系曲线,分析了其抗拔极限承载力;通过试验结果和既有文献实测数据的对比分析,验证了理论计算方法的准确性和可靠性。研究结果表明,锚盘的抗拔承载力系数随着首叶埋深的增大而变大,其上限值主要受土体的刚性指数约束;提出的螺旋桩抗拔极限承载力理论计算方法较传统计算方法精度有所提高,计算误差约为10%。 相似文献
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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。 相似文献
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基于桩在竖向荷载作用下的桩轴力分布函数,分析了钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的承载特性、桩身荷载传递规律、桩的截面轴力分布规律和桩侧阻力分布规律,其计算结果与实测结果较为一致。从单桩Q-s曲线入手,确定各级荷载下桩端平面以下地基土的变形特性曲线,利用该变形曲线可以方便地计算单桩沉降量,其计算结果与实测的单桩载荷试验曲线一致。利用轴力分布函数计算各级荷载下的桩身压缩量和桩端沉降量,进而获得单桩沉降量,其计算结果与按现场测试的轴力分布和侧阻力分布计算的单桩沉降量规律一致,计算结果偏小,能够满足工程要求。 相似文献
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阻滑桩加固土坡稳定性分析的上限解法 总被引：1，自引：0，他引：1
从极限分析机动学方法出发,利用土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡的极限平衡状态方程,由此确定土坡的临界稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.对于典型问题,通过与现有极限平衡解和有限元数值解的对比分析,验证了这种上限解法的合理性.进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩,利用极限分析上限定理建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧土压力,以此为土坡加固中阻滑桩设计提供依据.通过数值计算与分析探讨了阻滑桩加固位置的优化布置等问题. 相似文献
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水平力作用下嵌岩桩桩顶内力分布的模型试验 总被引：3，自引：1，他引：2
基于水平荷载下的8组模型试验桩的电测资料;分析了嵌岩桩基的实测桩顶内力的变化及分布规律,指出水平力作用下的桩顶内力分布与承台上外竖向力（和弯矩）荷载的局部分布方式有关。 相似文献
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A comprehensive analytical solution is developed in this paper to investigate the torsional vibration of an end bearing pile embedded in a homogeneous poroelastic medium and subjected to a time-harmonic torsional loading. The poroelastic medium is modeled using Biot’s two-phased linear theory and the pile using one-dimensional elastic theory. By using the separation of variables technique, the torsional response of the soil layer is solved first. Then based on perfect contact between the pile and soil, the dynamic response of the pile is obtained in a closed form. Numerical results for torsional impedance of the soil layer are presented first to portray the influence of wave modes, slenderness ratio, pile–soil modulus ratio and poroelastic properties. A comparison with the plane strain theory is performed. The selected numerical results are obtained to analyze the influence of the major parameters on the torsional impedance at the level of the pile head. Finally, the dynamic torsional impedance of this study is compared with that for floating pile in elastic soil. 相似文献
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考虑地基沉积过程中产生的竖向和水平向力学性质的差异,对横观各向同性地基中管桩扭转振动频域响应进行了理论研究。基于横观各向同性材料的本构关系以及桩-土耦合扭转振动,建立了桩土系统定解问题,通过Laplace变换和分离变量法求得了桩周土和桩芯土扭转振动位移形式解。通过桩-土接触面的连续条件,求得了管桩扭转频域响应解析解,并得到了桩顶复动刚度和速度导纳的表达式。将所得解退化到横观各向同性地基中实心桩解以及均匀地基中管桩解,并与已有文献进行了对比,验证了解的合理性。通过数值算例,分析了桩周土和桩芯土的横观各向同性力学参数对桩顶扭转复刚度及速度导纳的影响。 相似文献
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进行嵌岩桩与滑坡体相互作用的框架式滑坡物理模型试验,根据微型土压力盒和电阻应变计的监测数据,分别研究滑坡推力作用下模型桩的受力特征、桩身弯矩分布规律及模型变形破坏模式。试验结果表明,嵌岩桩加固后的滑坡,桩后推力随深度的增加呈抛物线型分布形式,合力作用点约在滑动面以上模型桩自由段的1/2处;嵌岩模型桩有明显的抗滑特性,承担了大部分桩后推力,传递至桩前土压力值较小且稳定;模型桩的桩身弯矩分布形式不同于普通抗滑桩弯矩分布形式,自由段埋深0~15 cm范围内为主要弯矩承受区域,最大弯矩截面位于滑面上模型桩自由段1/3处,滑动面处桩身弯矩绝对值较小;滑坡模型在沿滑面推力加载作用下发生桩后滑体越桩滑动破坏。该试验成果为嵌岩桩的抗滑特性研究提供了科学依据,可为该类型抗滑桩设计提供一定的指导性建议。 相似文献
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在膨胀土地基中进行隧道对群桩影响的三维离心模型试验研究,目标地层损失比为2%,着重研究引起的地基沉降槽、桩的附加沉降、附加弯矩、轴力的变化规律。试验得出：隧道开挖沉降槽空间效应明显;隧道开挖从-0.75D至1.25D时,桩附加沉降呈线性增长,隧道开挖至1.25D以后,桩依然沉降明显。前桩与后桩沉降值不同,桩帽会出现倾斜;前桩上部出现负附加弯矩而下部出现正附加弯矩,而后桩仅在下部出现正附加弯矩;前桩附加弯矩最大值出现在隧道轴线附近,且比后桩附加弯矩大得多;前桩附加轴力随着隧道的开挖而增加,且每步最大值在隧道轴线附近。后桩的轴力也随隧道的开挖而增加,但每步最大值出现在桩顶附近。 相似文献
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传递矩阵法分析层状地基中桩的扭转变形 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了扭矩作用下单桩的扭转变形.采用积分变换和传递矩阵方法,求解了成层土在内部环形荷载作用下的基本解;利用此基本解并考虑桩土位移协调条件,提出了层状地基中单桩扭转变形分析的解析方法;并按此理论方法对匀质地基模型进行了数值计算,其结果与已有经典解答相当吻合. 相似文献
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The torsional dynamic response of a pile embedded in layered soil is investigated while considering the influence of the pile end soil. The finite soil layers under the end of the pile are modeled as a fictitious soil pile that has the same cross-sectional area as the pile and is in perfect contact with the pile end. To allow for variations of the modulus or cross-sectional area of the pile and soil, the soil surrounding and below the pile is vertically decomposed into finite layers. Using the Laplace transform and impedance function transfer method, the analytical solution for the dynamic response of the pile head in the frequency domain is then obtained, and the relevant semi-analytical solution in the time domain is derived using the inverse Fourier transform and convolution theorem. The rationality and accuracy of the solution is verified by comparing the torsional dynamic behavior of the pile calculated with the fictitious soil pile with those based on a rigid support model and a viscoelastic support model. Finally, a parametric study is conducted to investigate the influence of the properties and thickness of the pile end soil on the torsional dynamic response of the pile. 相似文献
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针对深大基坑支护工程中存在的问题提出了一种新型的支护形式-剪力键支护体系,由竖直桩和斜向支撑的剪力键构成。通过模型试验,对剪力键组和单排悬臂桩组分别量测了不同开挖深度时的桩顶水平位移及桩身内力,同时进行了有限元的数值模拟。结果表明剪力键组的桩顶最大水平位移约为悬臂组的1/10,桩身最大弯矩值约为悬臂组的一半左右。剪力键支护体系具有更大的刚度,能够有效减小桩顶位移及桩身最大弯矩,且耗材相对较少,支护深度较大,占据空间较少,不影响主体地下室施工,可节约工期和成本,为深大基坑的支护提供了新的型式。 相似文献
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通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中斜桩的荷载传递性状,分析了桩身倾角及长径比对斜桩桩身轴力、弯矩、剪力、桩侧摩阻力及端阻比的影响。试验结果表明：在桩顶竖向荷载作用下,斜桩桩身轴力均小于相应直桩桩身轴力,桩身倾角越大,轴力沿深度衰减得越快,桩长径比越大,轴力沿深度衰减得也越快;斜桩桩身最大弯矩随桩身倾角及长径比的增加而增加,最大弯矩出现的深度与桩身倾角无关,只与长径比相关;不论桩身倾角及长径比的大小,斜桩桩身最大剪力均出现在桩顶截面处,桩身最大剪力随着桩身倾角的增加而增大;桩身倾角越大,斜桩最大摩阻力越大,长径比越大,斜桩最大摩阻力越小,斜桩最大摩阻力出现在桩顶下1/4～1/5桩长处;斜桩端阻比随着桩顶竖向荷载的增加而增大,随着桩身倾角及长径比的增加而减小。 相似文献