程泽海[1]2003年在《群桩基础在饱和软土地基中的工作性状研究》文中研究表明饱和软土地基中群桩基础工作性状的研究一直是岩土工程中的一个重要课题，本文对存在较厚软弱下卧层的桩土筏结构体系，考虑桩端下卧层土体的固结对桩筏基础工作性状的影响，研究揭示了基础内力、变形和桩顶反力随时间的变化规律。 确定群桩中的单桩刚度是桩基分析中的关键。桩土筏结构体系在竖向荷载作用下，其桩顶沉降主要是由桩身压缩和桩端沉降组成，而桩端沉降是由桩端下卧层的固结产生，因此，群桩中单桩的刚度随桩端下卧层的固结而变化。为简化分析，本文将桩身范围内的土体看作一渗流场，不考虑桩间土的固结，将桩间土层作为桩端下卧层的半透水边界，桩端下卧层的固结沉降计算采用半透水边界叁维固结问题的解，从而确定群桩中的单桩刚度随时间的变化。为此，本文采用Laplace和Hankel变换技术推导出半透水边界半空间地基和有限层地基分别在点荷载、环形荷载、圆形均布和条形分布荷载作用下的固结解，其他分布荷载形式的解也可通过对点解的积分求得。 为了揭示桩-土-筏体系在竖向荷载作用下的应力场和渗流场，验证应用半透水边界固结解计算桩端下卧层沉降的可靠性。首先，采用有限元法分析了饱和软土中垂直受荷单桩的承载力与变形特性。考虑土的固结影响，了解单桩在竖向荷载作用下桩顶沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力随时间的变化规律以及桩侧土体中初始超静孔压分布。结果表明，在不考虑土的剪胀性条件下，单桩的沉降主要是瞬时沉降，土体固结的影响很小，桩顶荷载主要以剪应力形式传递到桩侧土体中。其次，对桩-土-筏结构体系采用简化的平面应变有限元进行分析，了解筏板内力和变形以及桩顶反力随时间的变化规律。研究了地基中的初始超静孔压的分布和孔压消散规律。结果表明，桩端下土体为二维渗流，而桩长范围内土体可近似为一维竖向渗流。最后，将半透水边界有限层地基平面应变问题的解与有限元结果进行比较，发现桩端下卧层的初始超静孔压分布基本一致，满足地基中的应力场和渗流场相似条件，说明应用半透水边界的固结解计算桩端下卧层的沉降是合理的。 通过近似模拟桩土筏体系在竖向荷载作用下的应力场和渗流场，建立了桩端下卧层固结沉降计算模型，应用半透水边界地基固结解，得到桩端下卧层任意时刻有效应力和总应力计算公式，按分层总和法计算桩端下卧层固结沉降，进而确定任一时刻群桩中的单桩刚度。然后，将其凝聚至筏板底边界。最后，对筏板进行有限元分析。研制与开发了相应的桩一土(Biot介质)一筏共同作用分析软件(POGAP分析软件)，可以分析筏板内力、筏板挠度和桩顶反力随时间的变化规律。将该分析方法应用于两个工程实例，分析表明本文的分析方法有，定的实用价值。
蔡君君[2]2010年在《深厚软土地层桥梁超长群桩基础沉降机理的试验研究》文中指出随着高速铁路和客运专线的大量兴建,对线路的平顺性和刚度的要求更加严格,为了满足其建设和安全运营的要求,就要严格控制线路的沉降量,尤其是桥涵基础,其沉降差异量将会对高速列车的运行造成严重的影响。目前,研究深厚软土地区超长群桩基础沉降的试桩资料和实测资料不多,制约了人们对其沉降特性的全面认识。本文以京沪高速铁路蕴藻浜特大桥黄渡桥段和苏州高架站桥段的施工过程现场监测为依托,采用现场试验、模型试验和有限元数值模拟相结合的方法,对深厚软土地区的桥梁超长群桩基础的沉降特性及机理进行了研究。文章首先阐述了国内外桩基沉降的研究进展及总体研究水平,并从理论上介绍了群桩沉降的工作性状,总结了国内外广泛应用的群桩沉降计算方法,同时对其假定条件、适用范围及优缺点进行了归纳和比较,便于计算时选取合适的方法。随后从现场试验、模型试验和ABAQUS有限元软件叁维数值模拟几方面出发,对竖向荷载作用下超长群桩基础桩身轴力、桩侧摩阻力、基底土中附加应力和孔隙水压力的分布及P-S曲线的特性做出了详细的分析,所得结果和规律均相吻合。通过试验和有限元分析,主要得出如下结论：(1)在外荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而逐渐减小,而桩侧摩阻力沿桩身至上而下逐渐发挥,呈非线性分布,在桩顶以下一定范围内达到峰值,后逐渐降低并维持在一定值；(2)承台底土体中附加应力和超孔隙水压力均随着深度的增加而逐渐衰减,在承台底一定深度内其数值衰减接近至0；(3)上部荷载施加后群桩基础主要发生于瞬时沉降和固结沉降过程。超长群桩基础中心部位的沉降变形最大,周围土体的沉降要稍小些,桩端平面以下一定范围内软弱层土体也发生沉降。同时,具体分析了不同桩数、桩间距、桩长和桩径影响因素下的基础沉降特性；(4)依据现场沉降观测数据,采用灰色系统理论对工后沉降进行了预测,可为高速铁路的设计和施工提供较为充分的数据参考。根据文章研究成果,提出了相关群桩基础工后沉降施工控制措施,对我国同类高速铁路桥梁桩基础的建设具有一定的参考意义。
张强[3]2012年在《深厚软土区段客运专线超长桥梁桩基长期变形特性研究》文中研究说明为保证铁路客运专线运营的高速、安全和乘客舒适度,铺设无砟轨道的客运专线对桥梁墩台基础工后沉降有严格的控制标准。杭甬铁路客运专线大、中桥梁占正线长度的86.62%,且沿线有广泛的深厚软土(流塑状态)分布,工程地质条件复杂,因此桥梁基础沉降控制成为亟待解决的问题。本文以铁道部科技研究开发计划重点项目“杭甬铁路客运专线深厚软土区段施工新工艺研究(2009G008-B)”为依托,以杭甬铁路客运专线桥梁桩基为工程背景,采用理论分析、现场试验和长期监测、数值模拟相结合的方法,对深厚软土地区超长桥梁桩基长期变形特性开展研究,主要工作和成果如下：(1)制定了典型工点桥梁桩基变形测试方案,对元件现场埋设方法进行了总结,现场测试结果表明变形测试方法行之有效,测试元件和设备可靠。(2)通过现场试验,对试验桩桩身应变、桩身压缩量、桩间土压缩量、桩端下土层压缩量等进行了长期监测,揭示了在承台、墩身及上部结构施工过程中,桩身、桩间土和桩端下土层的沉降变形随时间、荷载的发展规律。结合施工过程中的桥墩沉降监测结果,对超长钻孔灌注桩控制桥梁基础沉降的效果进行了评价。(3)分别采用实体深基础法和等效作用分层总和法,计算了典型桥墩群桩基础最终沉降量及压缩底层厚度,并与实测结果进行了对比分析。(4)采用有限差分软件FLAC3D,对典型桥墩桩基础进行数值模拟,得到了各施工工况下地基的应力场和位移场、群桩桩身轴力分布、群桩基础变形、桩土荷载分担比等,并结合计算结果对群桩效应进行分析。(5)探讨了基于成长曲线(Logistic、 Gompertz和Verhulst曲线)的变权重组合预测方法,运用FORTRAN程序语言,编制了预测程序VCFMS;采用试验工点现场实测沉降数据,对程序进行了验证和工程应用。
韩梅[4]2007年在《竖向荷载作用下桥梁桩基础沉降分析》文中研究表明高速铁路要为列车的高速行驶提供一个高平顺性和稳定性的轨下基础，这无疑是对高速铁路的沉降稳定提出了很高的要求。为保证开通后按照设计速度运营后列车的安全性、平稳性和旅客的舒适性，京津客运专线采用了新的技术标准，尤其是桥梁部分，对桥梁基础的沉降量及工后沉降提出了非常严格的要求。因此有必要系统性地对桥梁群桩基础的最终沉降及工后沉降进行研究，为以后客运专线或高速铁路的设计提供有用的参数或经验。本论文是在京津城际轨道交通科研项目—软土地基桥涵基础试验研究的基础上撰写的。主要从有限元计算方法和灰色理论两方面着手对高速铁路软土地基桥梁桩基础的沉降展开系统研究。在最终沉降计算方面，首先介绍了群桩最终沉降计算方法及现状。其次，采用Plaxis 3D foundation有限元程序计算了工点群桩基础的最终沉降，并将其结果与现行规范方法和实测值进行了比较分析。最后，通过该程序的计算，总结了荷载水平、土性、承台底土的刚度、桩长、桩间距等影响因素对群桩最终沉降、群桩桩顶荷载分布、各基桩桩侧阻的发挥、各基桩总的端阻力、承台土反力和承台分担荷载、桩顶面的平均桩土应力比等承载特性的影响规律。在沉降预测方面，分别采用将Blot's固结理论与有限元法相结合的Plaxis 3D foundation有限元程序和灰色理论计算了沉降—荷载与时间的关系，对将来发生的沉降进行预测，并与实测数据进行对比分析，总体上符合的均比较好，预测精度较高。为了提高预测精度，灰色理论在GM(1，1)模型基础上考虑了量测数据不等时间间隔以及数据的不断更新，建立了地基沉降的非等间距等维的新陈代谢模型。通过上述研究，全面了解了影响群桩沉降的主要因素和变形特性，探讨了工后沉降分析有限元计算方法和灰色理论预测方法。为高速铁路的设计和施工提供了较为充分的数据参考和技术支持，对我国同类铁路桥梁桩基的设计具有参考价值和一定的实际意义。
张俊发[5]2005年在《高层建筑考虑土—桩—结构相互作用的静动力研究》文中指出高层建筑结构体系复杂、体量庞大、重量巨大,如建造于软土或深厚十层地基之上,再沿用传统的刚性基础假定,不考虑上下部的相互作用影响则不甚合理,会和实际情况有较大的出入。上部结构、基础同地基是一个统一的有机整体,叁者相互联系、相互影响。静力相互作用需合理地考虑地基的柔度影响,而动力相互作用除此之外,还需考虑地基的无限性、质量、阻尼等因素的影响。近些年来,超高层建筑迅速发展,高度不断增加,类型愈加丰富,结构体系更加多样。相互作用问题愈显突出。上下部相互作用已是许多重大工程中一个不可回避的关键科学问题。 对高层建筑、基础与地基相互工作现场测试是主要的研究手段之一。目前国内对相互作用进行的现场测试还不多。而在黄土地区相互作用的现场测试是空白,作者及其合作者对西安地区的一座超高层建筑一陕西省邮政电信网管中心大楼进行静动力相互作用的现场测试填补了这个空白。 有限元法是目前上下部相互作用研究中最有效的数值计算方法,用其分析时,需要离散的区域常常很大,如果将桩和土体分别划分单元,所需要的单元数量巨大,常常会因受到计算机软件或硬件的限制,使分析难以进行。因此必须对一些基本问题进行深入研究,认识受力特性与机理,正确地抓住问题的本质,简化分析方法,使该方法能充分把握和体现问题的主要特性,进而建立基于有限元分析的宏观模型。提高有限元用于上下部相互作用分析时的模型化能力与可操作性。开展这些工作是本文主要内容之一。 本文以实际工程项目—陕西省邮政电信网管中心大楼为背景,进行静动力相互作用的现场测试;在对单、群桩受力与变形进行深入研究的基础上,将群桩基础视为复合材料,建立了有效的宏观分析模型,并基于ANSYS进行了计入相互作用情况下结构的静力和动力分析研究。本文主要研究内容及结论如下: (1) 建立地基基础模型,对单、群桩进行有限元弹塑性模拟,并结合相关工程的试桩结果,深入地分析了单、群桩的受力机理和变形规律。为简化计算和等效处理奠定了基础: (2) 将群桩基础中桩—土体系作等效连续化处理,视为一种复合材料,本文首次建立了桩土复合体材料的本构关系和等效复合体模型。结果表明等效复合体模型很好地反映出群桩基础的传力机理,这样大大降低了有限元分析的难度,为利用大型通用有限元分析软件分析超高层建筑的上下部相互作
裴颖洁[6]2007年在《桩—承台（筏板）—土在不同构造方式下的相互作用分析研究》文中提出桩与承台(筏板)的不同连接方式对群桩基础的承载能力、变形性状以及桩土荷载分担比有显着影响。本文对桩筏基础和桩顶预留净空桩基础进行了深入的实验及数值分析研究并考虑了桩周土体的固结对桩筏基础工作性状的影响,研究揭示了桩筏基础及预留净空桩基础的桩身轴力、桩侧摩阻力、变形和桩土荷载分担随时间的变化规律。本文所作的主要工作和研究成果如下:1.本文设计了一种群桩桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础的可视化模型实验:将埋置在分层铺设染色砂带土体中的群桩基础模型受竖向荷载作用下的变形过程在可视面一侧全程拍摄,并利用PostView图像分析处理软件将所拍摄的数码照片进行分析得到桩基础在观测面上桩土相互作用位移场的变化情况。同时利用电测设备对桩身进行电测,也得到桩身轴力、侧摩阻力的变化规律。2.采用ABAQUS软件建立无台单桩、带台单桩和桩顶预留净空单桩叁维有限元模型,分析了竖向荷载作用下群桩基础和预留净空基础中独立基桩的工作原理。首次研究了桩顶预留净空值的改变对桩基础轴力、侧摩阻力及变形的影响,揭示了预留净空值大小与基础受力沉降机理的关系,该结论可以引入到桩顶预留净空群桩理论中,在工程实践中可通过调整预留净空值达到合理精确控制差异沉降和调控土体荷载分担量的目的。3.采用ABAQUS软件建立考虑土体固结效应的大桩距桩筏基础和桩顶预留净空群桩基础的叁维实体模型,对比分析了两种群桩基础的内力和变形随时间的变化规律,重点讨论了预留净空群桩基础在降低承台差异沉降以及减少桩身轴力方面的优势,并预测了土体长期固结效应对桩身内力变形的影响。4.本文建立了简化的高层带裙房框架的高层-筏板-群桩-土体的叁维流固耦合模型,通过改变裙房筏板下桩顶与筏板的连接构造方式,研究了桩顶预留净空桩在减少因不均匀荷载及筏板变刚度等因素引起的差异沉降方面的优势,为未来高层建筑结构控制差异沉降提供了一种新思路。5.在对桩顶预留净空桩基础的实验研究和理论分析基础上,针对工程实践本文提出了一种新型的预留净空桩施工方法,既发挥了预留净空的作用又能防止桩顶与筏板之间发生水平变位等问题,便于工程实践应用。
李明[7]2004年在《桩-土-承台共同作用的试验研究和有限元分析》文中提出多年来，许多学者对于“桩与土的共同作用”做了一些尝试，但是作为现场原位试验的情况就很少了。近年来随着城市建设和工业建设的发展，大规模的群桩基础采用较多。掌握群桩基础的工作性能，做到合理设计，具有现实的意义，大量的模型试验和工程实测均表明，群桩基础的工作性状明显区别于单桩，它受承台、桩、土相互作用的影响。某电厂工程拟建新机组。根据初步设计，主厂房采用天然地基难以实现。鉴于这样的情况，该工程选用钢筋混凝土预制方桩，为柱一桩式群桩基础。为了节约工程造价和向设计提供可靠的设计参数，揭示承台与桩、土的协同工作机理和获得桩基设计的技术与经济分析资料，同时也为今后工程桩的优化设计和施工提供依据，进行了这次现场群桩试验，用以丰富这方面的研究工作。本文通过安设测试仪器对四个承台下基土反力、桩侧阻力等进行了测定。根据试验结果分析了承台、桩、土的相互作用 太原理工大学硕士研究生学位论文机理，对不同桩间距、不同桩数的承台下基土反力的分布，荷载分担等进行了研究;并通过试验并联合着名有限元分析软件ANSYS对该工程的部分群桩基础在线性工作阶段的性状进行科学的计算分析。在文章的最后得出了一些对工程设计和桩基发展有价值的结论和建议。 主要结论是:①在工作荷载条件下，ANSYS有限元线弹性模型是可以作为参考使用的，其计算沉降的结果满足工程要求。②承台底土反力基本呈现中间小、周围大的马鞍型分布。③桩间土是能够分担荷载的，从长期观测来看，其分担比例将最终趋近于20%左右。④基本均匀等长布桩，桩筏(承台)基础桩顶反力总表现为:角桩最大、边桩次之、中心桩最小。⑤通过对比小群桩承台和大群桩承台的沉降，可以看出后者的沉降量要明显的小于前者，认为承台的面积是可以改善基础沉降量的。 主要建议是:①承台底土可以有效分担20%左右的上部结构传递下来的竖向荷载。所以考虑电厂工程设计时，可以提高群桩设计值，减少桩数，从而降低工程造价。②考虑优化桩基设计，可以调整桩的布置方式。推荐“外疏内密”(外弱内强)的优化理念。③C、D承台的设计可能偏于保守了，可以适当 2太原理工大学硕士研究生学位论文降低筏板厚度，减少桩量，同时在沉降要求不很严格的情况下，适当考虑“外疏内密”的设计理念。
龚健[8]2004年在《软土地基中杆塔微型桩基础的性状研究》文中进行了进一步梳理微型桩(Micropile)和常规钻孔灌注桩相比，具有承载力较高、施工场地小、对土层适应性强、布置形式灵活等特点。由于微型桩在国内应用的历史比较短，人们对它的施工工艺、变形特性和承载能力等方面还没有充分的认识，也没有一个成熟的计算理论，在设计中大多采用的是普通大直径桩的设计方法，因此有必要对微型桩进行进一步的试验研究，以确定经济合理、安全可行的施工工艺，指导施工生产；分析微型桩单桩和群桩的荷载传递规律和变形性状，为微型桩的设计提供依据。 本文在经过室内试验和现场的施工实践后总结出一套能够适用于实际施工的微型桩基础施工工艺。并通过现场原型试验揭示了软土地基微型桩单桩、群桩的实际受力性状，现场原型试验结果表明微型桩有较好的抵抗各种荷载的能力。在分析受拔微型桩时采用套迭式桩周土变形模型，利用桩与桩周土的协调变形，考虑桩身的伸长变形和桩侧土摩阻力的极限状态，推导出了单桩在上拔荷载作用下的变形理论解，并结合Mindlin解分析了双桩和多桩情况下群桩的群桩效率及其性状。文中还讨论了水平受荷微型桩单桩和群桩的破坏机理，采用p-y曲线法对单桩和群桩在水平荷载作用下的性状进行了分析，计算结果与实测值非常接近。在抗拔分析和水平分析的基础上提出了平面桩基结构和空间桩基结构中各根桩桩顶位移和荷载的计算方法。 最后，将微型桩应用于实际工程中的杆塔基础，并对其进行了静载荷试验，微型桩在试验中表现出较好的整体承载能力，在实际工程中将有良好的应用前景。
姜琳瑜[9]2006年在《夯扩桩受水平荷载作用时的性状研究》文中研究说明本文首先根据桩受水平荷载作用时的特性，总结了承受水平荷载桩的解析和数值求解方法；主要是m法和P—y曲线法。然后应用大型有限元软件ANSYS模拟实际工程夯扩桩基础，对钢筋混凝土夯扩桩单桩受水平荷载作用时的特性开展深入的研究，分析了影响单桩水平承载力以及位移的主要因素——桩长、桩径、竖向荷载、桩底扩大头、桩身抗弯刚度、桩身截面积、桩顶形式等。在影响夯扩桩单桩承受水平荷载作用性状的诸多因素中，桩长和扩大头的影响相对较大。在夯扩桩的桩长范围内，桩长越长其水平承载能力越高；扩大头的存在会消弱夯扩桩的水平承载能力，但扩大头大小对夯扩桩的水平承载力影响不显着。模拟是在成层土中进行的，所以更接近实际工程状况。 在对单桩分析的基础上，进一步分析群桩受水平荷载作用时的特性及影响因素——桩距、桩数、桩长、桩径、土体模量、扩大头，并对分析结果归纳总结，得出一些有用的结论。在桩距、桩数、桩长、桩径、土质参数等因素中，桩距和桩数对位移场群桩效应的影响较为显着，而桩长、桩径、土质参数等因素则对群桩效应影响不大；随着桩距的增大，群桩的水平位移随之减少，桩数越多，群桩效应对位移场的影响也就越大。
高晓龙[10]2014年在《软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性试验研究》文中进行了进一步梳理软土具有低强度、高压缩性的特点,对于修建于软土地区的桥梁桩基础,在水平荷载作用下桩基础的受力性状是一个非常复杂的桩土相互作用过程。目前,针对软土地区水平受荷桩的的模型试验研究很少。本文通过分析国内外水平受荷桩的研究现状,解决了软土模型土制备困难、测试精度难以保证等问题,开展了软土地区水平受荷桩的模型试验,研究其荷载传递及桩土变形规律,并将试验结果与理论计算结果进行比较分析,得到了以下结论和成果：1.不论是单桩还是群桩基础,桩身水平位移均随着水平荷载的增大而增大；对于群桩基础,沿水平受力方向,同一排桩的桩身水平位移随水平力的变化一致。2.桩身最大弯矩位置主要为地面以下0.20～0.35倍桩长处,桩侧最大土抗力位置为地面以下0.35～0.50倍桩长处;同时由于群桩效应引起了桩间土体的松弛效应,导致群桩中各排桩受力的不均匀性,在同一群桩基础中,后排桩的最大桩身弯矩和最大土抗力均小于前排桩。3.当平均水平力相同时,群桩中各基桩的平均水平承载力均高于单桩的水平承载力,沿水平受力方向的桩间距越小,群桩基础的水平承载力越大；桩间距越大,群桩中各基桩平均水平承载力越接近于单桩的水平承载力。4.群桩基础因受到承台的约束,当平均水平力相同时,群桩中各基桩桩身最大弯矩明显小于单桩的桩身最大弯矩,而各基桩的桩顶弯矩均大于单桩的桩顶弯矩。5.通过实测地基横向抗力系数m值,采用m法计算得到的结果与模型试验结果吻合较好,计算结果可靠。
参考文献：
[1]. 群桩基础在饱和软土地基中的工作性状研究[D]. 程泽海. 浙江大学. 2003
[2]. 深厚软土地层桥梁超长群桩基础沉降机理的试验研究[D]. 蔡君君. 中南大学. 2010
[3]. 深厚软土区段客运专线超长桥梁桩基长期变形特性研究[D]. 张强. 中南大学. 2012
[4]. 竖向荷载作用下桥梁桩基础沉降分析[D]. 韩梅. 西南交通大学. 2007
[5]. 高层建筑考虑土—桩—结构相互作用的静动力研究[D]. 张俊发. 西安建筑科技大学. 2005
[6]. 桩—承台（筏板）—土在不同构造方式下的相互作用分析研究[D]. 裴颖洁. 天津大学. 2007
[7]. 桩-土-承台共同作用的试验研究和有限元分析[D]. 李明. 太原理工大学. 2004
[8]. 软土地基中杆塔微型桩基础的性状研究[D]. 龚健. 浙江大学. 2004
[9]. 夯扩桩受水平荷载作用时的性状研究[D]. 姜琳瑜. 广西大学. 2006
[10]. 软土地区主动受荷下群桩基础水平受力特性试验研究[D]. 高晓龙. 西南交通大学. 2014
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