检索结果-内蒙古大学图书馆

桩基础广泛应用于软弱土层中,作为各种结构的支护。除受静荷载作用外,许多桩基支承的基础和结构都受到诸如机器引起的振动、海浪和地震等动荷载的影响。不同于单桩动力响应,群桩基础存在着群桩效应,这使其动力特性变得更为复杂。而目前在工程实际应用中,桩基础大多以群桩基础形式出现。因此,研究动荷载下群桩承载机理与沉降计算,了解桩-土-桩的相互作用机理,对于指导桩基设计和工程应用具有重要的理论意义和实际价值。本文基于桩土耦合作用,分别研究了嵌岩型群桩和摩擦型群桩在竖向激励荷载下的动力响应。主要理论方法和取得的成果如下:(1)针对竖向荷载作用下均质地基中嵌岩型群桩的动力特性问题,本文建立了竖向受荷嵌岩双桩动力响应的解析计算模型。通过分离变量法,首先求解桩周土的动力响应,将桩基础的动位移用不同的局部坐标系表示。考虑桩土相互作用,利用Graf加法定理实现不同桩体局部坐标系的转换,得到了双桩位移场的解析解,最后将其推广至群桩的竖向振动分析。在验证本文方法正确性基础上进行了参数分析,结果表明:双桩间距增加,桩间相互作用系数减小。桩的长细比越大,双桩桩间相互作用系数越大。桩周土刚度越大,双桩桩间相互作用系数越大。群桩基础中,随着桩间距增大,桩间相互作用系数逐渐减小;角桩相互作用系数最小,中间桩最大。(2)针对竖向荷载作用下均质地基中摩擦型群桩的动力特性问题,本文建立了竖向受荷摩擦型群桩动力响应的解析计算模型。首先通过波动理论建立了土的动力平衡方程,结合边界条件求解局部坐标下各土体位移表达式。同样利用Graf加法定理将不同坐标系下的位移统一,得到群桩整体坐标系下含未知系数的土体位移场表达式。接着引入模量函数和密度函数分别表示摩擦桩和虚土桩的密度和弹性模量,建立桩和虚土桩统一的动力平衡方程。最后,结合桩土交界面处位移连续和应力协调条件进行求解。无量纲参数分析表明:桩间相互作用系数与桩间间距和桩径比成反比,与桩土模量比成正比。桩顶动刚度与桩间间距和桩径比成正比,与桩土模量成反比。桩土长深比对于桩顶动刚度影响微弱。

关键词：群桩动力响应桩-土-桩相互作用竖向激励 Graf加法定理

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群桩扭转非线性模型

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岩土力学 2009年第8期30卷 2231-2236页

作者：孔令刚张利民浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310027 香港科技大学土木工程系

建立了一个非线性数学模型来分析群桩扭转问题。该模型利用非线性荷载传递曲线来模拟桩的非线性响应,采用Mindlin解计算各桩水平力间的相互作用,用Randolph解析解分析得到各桩间扭矩对水平力的影响。在各单桩中引入经验性的耦合系数,分... 详细信息

建立了一个非线性数学模型来分析群桩扭转问题。该模型利用非线性荷载传递曲线来模拟桩的非线性响应,采用Mindlin解计算各桩水平力间的相互作用,用Randolph解析解分析得到各桩间扭矩对水平力的影响。在各单桩中引入经验性的耦合系数,分析桩身水平变形引起的土体反力对该桩扭转承载力的影响。对比计算结果与离心机模型试验数据,表明该模型能够模拟群桩扭转中主要的桩-土-桩相互作用和荷载耦合作用,较好地反映了实际情况。

关键词：桩群扭转非线性模型桩-土-桩相互作用离心机试验

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桩基础的动力群桩效应

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北方交通大学学报 2001年第4期25卷 44-49,50页

作者：孙剑平朱晞倪永军北方交通大学土木建筑工程学院北京100044

分析桩—土—桩相互作用的机理 ,依据弹性Winkler地基梁理论 ,采用相互作用系数的概念考虑群桩效应 ,提出层状场地中 ,考虑动力群桩效应的结构等效动力刚度矩阵的计算方法 .以两个代表性的实例 ,分析动力群桩效应的特点 ,并比较两个实... 详细信息

分析桩—土—桩相互作用的机理 ,依据弹性Winkler地基梁理论 ,采用相互作用系数的概念考虑群桩效应 ,提出层状场地中 ,考虑动力群桩效应的结构等效动力刚度矩阵的计算方法 .以两个代表性的实例 ,分析动力群桩效应的特点 ,并比较两个实例的差异 .

关键词：桩-土-桩相互作用动力群桩效应等效动力刚度矩阵桩基础静力荷载桩群位移

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水平偏心受荷群桩响应及影响因素分析

水平偏心受荷群桩响应及影响因素分析

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作者：李志飞浙江大学

学位级别：硕士

桩基础作为常见的深基础形式,常用于桥梁、海上平台、跨海输电塔和海上风机等大型建筑物中。这些结构物经常受到风荷载、水流荷载、船舶碰撞荷载等作用,从而引起群桩基础受到较大水平荷载作用。这些荷载的作用位置和作用方向具有很大的... 详细信息

桩基础作为常见的深基础形式,常用于桥梁、海上平台、跨海输电塔和海上风机等大型建筑物中。这些结构物经常受到风荷载、水流荷载、船舶碰撞荷载等作用,从而引起群桩基础受到较大水平荷载作用。这些荷载的作用位置和作用方向具有很大的随机性,传递至群桩基础时往往使桩基础同时发生水平和扭转位移,导致群桩内不同位置基桩的响应出现较大差别。当某根基桩内力超过其极限承载力时该基桩会因发生破坏而退出工作,使荷载在剩余群桩中重新分配,进而出现基桩依次破坏的群桩失效过程。本文基于弹性地基假设建立了考虑多种桩-土-桩相互作用影响的水平偏心受荷群桩分析模型。模型中考虑的桩-土-桩相互作用包括(1)两基桩水平力间相互作用和(2)两基桩水平力和扭矩之间相互作用；两基桩水平力间相互作用包括受相互平行水平力的两基桩间相互作用和受相互垂直水平力的两基桩间相互作用。模型中单桩水平响应采用Randolph利用有限元法得到的地表桩头响应计算公式；单桩扭转响应采用Randolph基于理想弹塑性理论给出桩头扭转闭合解。本文对上述模型进行了扩充,集成了Randolph提出的群桩竖向分析方法,使模型具有分析任意荷载组合的能力,适合于实际工程问题的分析。利用该模型分别研究了桩-土-桩相互作用、荷载作用位置和方向、群桩参数以及地基参数对水平偏心加载群桩响应的影响规律,探讨了群桩受到撞击时的最不利受力位置及方向。利用扩展模型研究了承台倾覆对高承台群桩响应的影响。研究发现,桩-土-桩相互作用降低群桩水平承载力,对群桩抗扭承载力的影响与群桩规模有关,桩-土-桩相互作用降明显增大桩头剪力间差异,是造成桩头剪力和桩头位移方向不一致的主要原因之一；承台水平位移和承台扭转角随桩间距减小,基桩桩头剪力随桩间距的增大趋于均匀；承台位移和承台扭转角随承台高度的增大而增大；基桩桩头剪力随承台高度趋于均匀；考虑承台倾覆时,群桩水平位移显著增大,且基桩桩头剪力大小和方向均有所差异,成为导致桩头剪力和位移方向不一致的另一个原因。相同基桩数目的群桩在不同布置形式下的表现的存在差异,正方形布置形式群桩各方向上水平刚度相同,桩头剪力分布最均匀；三角形布置群桩在某一方向的水平承载力大于正方形布置群桩,但基桩桩头剪力均匀性较差；圆形布置群桩在任意方向上水平刚度相同,但桩头剪力分布均匀性不及矩形布置群桩；不规则布置群桩桩头剪力均匀性差,不利于群桩整体承受外部荷载。水平荷载作用位置和作用方向影响群桩中荷载分配规律,使群桩存在最不利受荷情况。对于均匀布置的群桩,最不利受力位置一般为承台角部,最大桩头剪力总是发生在靠近荷载作用点的基桩上；对于正方形布置群桩,最不利受力方向为垂直于经过该承台角点的对角线方向。

关键词：单桩响应桩-土-桩相互作用群桩响应影响参数承台倾覆

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水平荷载作用下群桩的受力机理研究 ——清华大学综合体育中心大跨度拱脚基础桩的研究

水平荷载作用下群桩的受力机理研究 ——清华大学综合体育中心大...

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作者：刘波西安建筑科技大学

学位级别：硕士

研究水平荷载作用下，单桩、群桩、以及桩和承台共同工作的受力机理已经有50多年的历史了，大量的文献介绍了研究水平荷载作用下桩受力机理的各类模型试验和全尺寸现场试验，讨论、研究了各种计算分析方法，并将试验与计算结果进行了对... 详细信息

研究水平荷载作用下，单桩、群桩、以及桩和承台共同工作的受力机理已经有50多年的历史了，大量的文献介绍了研究水平荷载作用下桩受力机理的各类模型试验和全尺寸现场试验，讨论、研究了各种计算分析方法，并将试验与计算结果进行了对比分析。但国内关于这些方面的研究还相对较少，且主要研究单桩承受水平荷载的分析方法。迄今为止，配合工程实测数据，开展长期持续水平荷载作用下的大直径灌注桩与承台共同工作方面的研究还未曾见到。本文将结合清华大学综合体育中心大跨度拱脚下基础桩的设计、施工和监测成果，对低承台群桩在水平力作用下的受力机理作了系统的回顾和研究。以进一步认识和掌握水平荷载作用下单桩及群桩的受力机理和规律，为今后优化工程设计、提高工程质量提供依据。本文主要研究内容如下： 1．回顾、总结了目前水平荷载作用下单桩、群桩、以及桩和承台共同工作的受力机理研究成果和分析计算方法； 2．针对具体工程情况，进行了单桩在水平荷载作用下的试验研究，并采用m法(规范建议方法)和吴恒立双参数法进行了对比计算分析； 3．进行了桩-土-承台共同作用的三维非线性有限元分析，讨论桩几何布置和桩-土相对刚度对群桩受力的影响； 4．根据试验研究成果，以及采用m法、吴恒立双参数法的计算结果和有限元分析结果，对如何提高群桩工作效率提出合理建议。

关键词：单桩群桩效应桩-土-桩相互作用桩-土-承台共同工作非线性刚度水平荷载

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不同桩头约束及水平偏心荷载下桩基础响应分析

不同桩头约束及水平偏心荷载下桩基础响应分析

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作者：姜丽红浙江大学

学位级别：硕士

桩基础常常是桥梁、近海码头、海上平台、近海风机、跨海输电塔及高耸建筑物等大型建(构)筑物基础的首选基础类型。桩基础与上部建(构)筑物存在多种连接形式,使桩基的桩头约束情况存在极大差别。而桩头约束恰恰是影响水平受荷单桩变形... 详细信息

桩基础常常是桥梁、近海码头、海上平台、近海风机、跨海输电塔及高耸建筑物等大型建(构)筑物基础的首选基础类型。桩基础与上部建(构)筑物存在多种连接形式,使桩基的桩头约束情况存在极大差别。而桩头约束恰恰是影响水平受荷单桩变形的关键影响因素之一。设计中如果对桩头约束认识不足,可能使结构水平位移超出设计要求。上述提到的建(构)筑物主要受到来自风、波浪甚至船舶撞击的水平荷载作用。由于荷载作用位置或结构自身形状等原因,这些荷载在结构基础中会同时产生较大的扭矩。使桩基础受到水平和扭矩荷载联合作用。针对上述情况,本文主要研究内容包括桩头约束对单桩和受扭群桩响应影响及水平偏心加载群桩响应理论分析。首先,基于我国规范中采用的m法,对桩头约束对水平加载单桩响应影响进行了理论分析。讨论了不同桩头约束定量表征参数间的关系和各自特点；讨论了桩身埋入深度和自由长度对不同桩头约束表征参数间关系和单桩响应的影响。分析发现：桩头约束度λ能够有效表征桩头约束情况,桩头位移和土面下桩身最大弯矩随桩头约束度λ呈线性变化,而随自由长度的变化更为明显；最大弯矩点深度随λ增加而变大,随自由长度增加而减小；刚性桩和弹性桩响应随桩头约束的变化规律有明显差别。然后,提出了一套能够考虑桩头约束的水平受荷单桩非线性响应简化计算方法,能够计算桩头位移、桩头弯矩、土面下桩身最大弯矩及其埋入深度。该方法简单、便于手算,计算结果具有较好精度,能够满足工程设计要求。桩头约束对受扭群桩响应也有显著影响。本文利用旋转刚度Km和约束度λ表征扭转受荷群桩的桩头旋转约束,用扭转刚度Kt表征桩头扭转约束,通过改进已有的非线性数值模型研究桩头约束对砂土中扭转加载群桩响应的影响；对已有的离心试验结果进行反分析,得到试验群桩的桩头约束随荷载变化规律；讨论了群桩尺寸、砂土密度等因素对群桩响应的影响。水平荷载和扭矩的共同作用使群桩中存在复杂的桩-土-桩相互作用。本文建立了水平偏心加载群桩的弹性分析模型,分析了不同偏心距下桩-土-桩相互作用对群桩响应的影响。分析结果表明桩-土-桩相互作用降低群桩水平承载能力,提高群桩抗扭承载能力；桩-土-桩相互作用对不同水平方向的基桩响应有不同影响,同时也降低基桩的抗扭能力,影响外加荷载在群桩中的分配；桩-土-桩相互作用使基桩桩头剪力和位移出现不同向的现象。

关键词：桩头约束水平加载单桩受扭群桩水平偏心桩-土-桩相互作用

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考虑桩—土—塔筒—叶片耦合的海上风机地震响应研究

考虑桩—土—塔筒—叶片耦合的海上风机地震响应研究

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作者：周忠超太原理工大学

学位级别：硕士

目前,风能作为可再生绿色能源被越来越多地开发利用,海上风力发电也随之快速发展。然而,我国近海风电场大多建设在环太平洋地震带上,易遭受地震断层引发的强烈地震作用。随着海上风力发电机整机容量的增加,风机塔筒高度和叶片长度不断... 详细信息

目前,风能作为可再生绿色能源被越来越多地开发利用,海上风力发电也随之快速发展。然而,我国近海风电场大多建设在环太平洋地震带上,易遭受地震断层引发的强烈地震作用。随着海上风力发电机整机容量的增加,风机塔筒高度和叶片长度不断增大。结构柔度的增加降低了风机固有频率,增大了动力荷载对支撑结构的放大效应,很容易与近场地震动产生类共振现象,从而引发破坏。加之风机处于海洋环境中,海床土液化及结构振动引起的动水压力进一步加剧了风机的安全风险。此外,海上风电系统是一个强耦合系统,不仅涉及动水、运动和惯性效应,还受基础、海床和支撑结构等多种因素的影响。因此,从系统耦合的角度,建立海上风机多系统耦合动力学的分析模型,对明确其地震响应机理十分必要。基于以上背景,本文考虑桩-土-塔筒-叶片耦合,对海上风机地震响应进行了研究,主要工作如下:(1)针对单桩支承海上风机的地震响应,建立了管桩-土体-塔筒-机舱-叶片整体耦合风机模型,考虑土体液化特性和动水压力作用,获得单桩及塔筒水平位移和内力沿高度的包络图分布,分析了地基在不同地震烈度下液化的发展程度,并就地震烈度、桩径及海水深度对风机结构地震响应的影响进行了讨论。(2)将前述风机模型进一步推广到高承台斜桩群桩支承海上风机,分析了地震作用下管桩内力分布的差异,对比了斜桩群桩基础和直桩群桩基础承载下风机地震响应的不同,并分析了基桩倾斜度、桩径、地基土分层对风机系统抗震性能及结构变形、内力的影响。(3)选取三组同一地震事件的近断层脉冲地震波和远场地震波作为地震动输入,对比研究近、远场地震下高承台斜桩群桩支撑海上风机的地震响应差异,分析了海上风电系统在近断层脉冲型地震波作用下内力和变形的发展。(4)基于Novak薄层法原理,考虑自由场波动、桩顶惯性荷载和动水压力共同作用,根据桩-土-桩动力相互作用,推导了SH波作用下均质饱和海床中高承台群桩-风机结构体系水平振动问题的频域解答,讨论了桩间距、顶部集中质量、海水深度、塔筒高度、桩长径比及土体弹性模量对体系共振特性和位移、内力分布的影响。

关键词：海上风机管桩地震响应 SH波桩-土-桩相互作用

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南宁市某工程大直径灌注桩受荷性状及其受地面荷载影响研究

南宁市某工程大直径灌注桩受荷性状及其受地面荷载影响研究

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作者：韦永超广西大学

学位级别：硕士

为了准确确定南宁市某高架平台工程泥岩粉砂岩地基大直径灌注桩的极限承载力,采用静载试验对该工程两根群桩基桩进行静载试验研究。然后,针对静载试验中试桩未达到破坏时如何准确估算大直径灌注桩的极限承载力问题,采用函数拟合法来预... 详细信息

为了准确确定南宁市某高架平台工程泥岩粉砂岩地基大直径灌注桩的极限承载力,采用静载试验对该工程两根群桩基桩进行静载试验研究。然后,针对静载试验中试桩未达到破坏时如何准确估算大直径灌注桩的极限承载力问题,采用函数拟合法来预测单桩的荷载沉降性状和极限承载力,并对试桩试验进行数值模拟反演分析,验证数值和计算参数的可靠性,并验证本文提出的指数函数拟合法预测该地基试桩荷载沉降性状的适用性,再扩展到群桩分析。同时,针对大吨位堆载法桩基静载试验中桩侧支墩堆载荷载使试桩提前受荷所带来的影响问题,本文结合实际工程试桩情况,通过对堆载法试桩试验进行数值模拟分析,分析支墩荷载变化对试桩的影响。此外,针对该地基桩施工期间受桩侧桩周地面大规模超高填土荷载作用下也会发生过大变形和桩身开裂问题,采用数值模拟分析法对自由单桩和既有受荷单桩分别受桩侧和桩周大规模地面超载荷载影响展开研究。通过以上研究,可以得出以下结论：(1)对于该类地基中试桩未达到破坏时其极限承载力确定问题,可通过本文提出的指数函数拟合法和数值反分析法来预测其荷载沉降性状和极限承载力；通过2×2无承台群桩基桩和单桩的受荷性状的数值模拟对比分析表明,受荷桩的非线性沉降会引起邻近非受荷桩的弹性沉降,这种复杂的桩-土-桩相互作用降低了小间距群桩基桩的承载力。(2)在堆载法静载试验过程中,在试验加载前桩侧支墩荷载吊装会使试桩提前受荷而发生沉降,但在试验中该部分沉降不被量测；在加载初期,受桩侧堆载卸荷作用影响,堆载法对试桩刚度的夸大作用显著；随着加载至约为试桩极限荷载的一半(即Qu/2)后,其夸大作用开始明显减弱,在接近极限荷载时,其夸大作用不明显,可忽略。从桩侧堆载对试桩的影响来说,堆载法对试桩极限承载力的影响可忽略,大吨位堆载法仍是测试单桩极限承载力的可靠途径。(3)在大规模地面荷载影响下,桩基受到的下拉荷载随着地面荷载增加而增大,但存在峰值,达到峰值之后,下拉荷载反而下降；桩的附加沉降规律均近似随地面荷载增加而呈线性增长；与桩侧地面荷载作用下相比,桩周地面荷载影响下自由单桩和既有受荷桩的附加沉降均分别近似为前者的两倍；与自由单桩相比,在相同的地面荷载作用下,既有受荷桩的附加沉降更大。在桩侧地面荷载影响下,桩基发生侧向变位和挠曲并受到横向弯矩作用。本文研究成果可以为解决大吨位桩基静载试验中试桩未达到破坏时其极限承载力的难以准确确定问题提供参考,为评估堆载法桩基静载试验中桩侧堆载支墩荷载变化对试桩的影响和施工期间及工后桩基桩受地面堆载影响提供理论指导依据,具有重要的理论价值和应用价值。

关键词：静载试验数值分析极限承载力预测桩-土-桩相互作用群桩效应系数地面超载荷载影响

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