桩土相互作用研究综述

桩土相互作用研究综述1 桩土相互作用的研究现状桩土相互作用问题属于固体力学中不同介质的接触问题,表现为材料非线性(混凝土、土为非线性材料)、接触非线性(桩土接触面在复杂受荷条件下有黏结、滑移、张开、闭合4形态)等,是典型的非线性问题。

为了能够全面地评价桩土的相互作用问题,通常需要确定桩、土体各自的应力和应变以及接触区域处位移和应力分布的数据,对影响桩土相互作用的各因素进行全面研究。

研究桩土相互作用问题需要考虑的因素有:(a)土的变形特征;(b)桩的变形特征;(c)桩的埋置深度;(d)时间效应(土的固结和蠕变);(e)外部荷载的形式(静载或动载);(f)施工顺序(即开挖、排水以及基础和上部结构施工各个阶段的影响)。

目前桩土相互作用的研究方法主要有理论分析法和试验方法。

1.1理论分析方法理论分析方法分为经典理论分析方法和数值分析方法。

1.1.1经典理论分析法(1)弹性理论法。

以Poulos方法为代表。

假定桩和土为弹性材料,土的杨氏模量ES或为常数或随深度按某一规律变化。

由轴向荷载下桩身的压缩求得桩的位移,由荷载作用于半无限空间内某一点所产生的Mindlin位移解求得桩周土体的位移。

假定桩土界面不发生滑移,即可求得桩身摩阻力和桩端力的分布,进而求得桩的位移分布。

如果假定Mindlin位移解在群桩的情况下仍旧适用,则弹性理论法可以被推广至群桩的相互作用分析中。

(2)剪切位移法。

以Cooke等为代表。

根据线性问题的叠加原理,可将剪切位移法推广到群桩的桩土相互作用分析中。

Nogami等基于上述思想再把每根桩分成若干段并考虑地基土分层特性,得到比Mindlin公式积分大为简化的数值计算方程组。

剪切位移法的优点是在竖向引入一个变化矩阵,可方便考虑层状地基的性况,均质土不需对桩身模型进行离散,分析群桩时不依赖于许多共同作用系数,便于计算。

(3)荷载传递法。

荷载传递法本质为地基反力法。

根据求取传递函数手段的不同,可将传递函数法分为Seed等提出的位移协调法和佐腾悟等提出的解析法。

桩土相互作用论文：桩基础水平承载力性能研究【中文摘要】随着人类社会的不断进步、经济的高速发展,资源和环境问题也就日益凸现,如何更加有效地利用有限的资源和空间也就摆在了工程设计者的面前。

正因为如此,人类也在不断地突破原有建筑物的高度,各种高层和超高层建筑更如雨后春笋般出现,这就对高层和超高层建筑的基础提出了更高的要求。

一般的浅基础难以满足承载力和变形的要求,再加上有些软弱土层又难以提供足够的承载力。

桩基础以其优异的承载力性能,正成为越来越多建筑物首选的基础形式。

以往工程设计者们只是把桩作为一种受压构件看待而忽略了桩体做为一种受弯构件在建筑物中的所起的作用。

然而,在实际工程实践中,有很多桩基础会受到很大的水平推力,在某些情况下水平力甚至会成为控制性因素。

例如:地震荷载作用下的桩基础、承受风浪作用的码头桩基、公路桩基础、上部结构起拱、堆土产生的水平推力等。

桩基础在横向荷载作用下的承载力性能实质上是桩土之间的相互作用。

近年来,桩基础水平承载力不足造成的重大工程事故更是层出不穷,这些工程事故让人们不得不开始审视和反思现有的设计模式。

本文将依托一个因上部结构起拱而对桩基础产生很大水平推力的桩基础实际工程和针对这种情况而进行的单桩水平静载试验。

笔者运用ANSYS有限元软件模拟单桩和群桩在水平荷载作用下的工作性能,找出影响单桩和群桩水平承载力的因素。

本文关注的影响因素主要有:不同的水平荷载、桩长、桩径、桩体弹性模量、土体弹性模量、土体泊松比、土体粘聚力、土体摩擦角、桩头自由和约束、竖向荷载等。

在实际工程实践中桩基础的水平静载试验是确定桩基础水平承载力最可靠的方法,然而由于技术条件所限和试验经费过高等原因工程设计者往往进行的是单桩水平静载试验而很少采用群桩水平承载试验,然而实际工程中高层和超高层建筑的基础一般都是以群桩的形式出现,如何根据单桩水平静载试验结果求出群桩的水平承载力是每个工程设计者必须面对的问题,同时也是进行群桩设计的重要依据,本文正是基于解决这一工程实践问题和矛盾。

概析桩-土相互作用机理1、引言当上部结构的荷载较大、适合于作为持力层的土层埋藏较深，并且采用天然浅基础或仅作简单的人工地基加固仍不能满足要求时，常采用的一种方法就是做桩基础。

把结构支撑在桩基础上，荷载通过桩传到深处的坚硬岩土上，从而保证建筑物满足地基稳定和变形容许量的要求。

桩通过其侧面和土的接触，將建筑荷载传递给桩周围的土体，或者传递给更深层的岩土，从而获得较大的承载能力以支撑上部的大型建筑物。

因此，研究桩土间的相互作用机理不仅能够对基础设计提供合理参考，在桩基施工过程中也可对安全施工做出贡献。

桩-土共同作用问题是地基基础与上部结构共同作用问题中的一个分支，研究地基基础与上部结构共同作用的理论，重要的是解决桩、地基土和基础之间共同作用的问题。

在该课题研究的几种方法中，比较完整的三维空间分析方法系由Hongladaromp等人和Hian提出。

进几十年来来，随着国内基础建设的兴起，桩基基础在全国各地都被广泛采用，桩-土共同作用机理也越来越被重视，许多学者采用各种试验方法并取得了不少有价值的研究成果。

但因为地下空间的复杂，影响桩-土共同作用的因素繁多，使桩-土共同作用问题研究仍然存在尚未解决的问题。

因此，本文将对这些具有代表性的研究成果进行简单的回顾，并阐述当今桩-土共同作用研究中存在的问题和今后的发展方向。

2、桩-土共同作用研究现状近年来，桩-土共同作用问题被广泛研究，主要影响因素有上部荷载形式以及桩型选取和土性变化，而桩型和土性影响可以归为桩-土界面影响因素。

下面主要详细介绍近几十年来桩-土共同作用机理研究进展。

80年代，费勤发等对建筑荷载下复杂的单桩位移影响系数以及桩对桩位移影响系数的计算给出了简易解法。

并且对单桩的一系列参数给出可以笔算的解析式。

将桩对桩以及桩对土的位移影响系数计算归并于单桩位移影响系数计算公式中。

将简化计算解与精确解进行详尽的比较和细致的分析给出简化计算解的最大相对误差范围，而简化计算结果足以满足工程要求。

考虑桩土相互作用的长桩基础打桩过程中桩身变形研究目录1. 内容描述 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容及目的 (5)2. 理论基础 (6)2.1 桩土相互作用理论 (7)2.2 桩身变形理论 (8)2.3 长桩基础设计规范及代码 (10)3. 数值模拟方法 (11)3.1 有限元分析软件及模型建立 (12)3.2 桩土相互作用模型边界条件及参数确定 (14)3.3 仿真模拟方案及精度验证 (15)4. 实验研究方法 (16)4.1 实验平台及装置 (17)4.2 试验材料及模型制作 (18)4.3 桩身变形测量方法 (19)5. 研究结果 (21)5.1 桩身变形规律分析 (22)5.1.1 桩长对桩身变形的影响 (23)5.1.2 围岩性质对桩身变形的影响 (24)5.1.3 打桩工艺对桩身变形的影响 (25)5.2 影响因素耦合效应分析 (26)6. 结论与展望 (28)6.1 研究结论 (29)6.2 学术意义及应用价值 (30)6.3 今后研究方向 (31)1. 内容描述本文档旨在全面探讨考虑桩土相互作用的长桩基础打桩过程中的桩身变形特性。

在现代建筑和工程领域,长桩基础因其强度大、适应性广而广泛应用于高层建筑、桥梁工程以及海洋平台等大型结构中。

为确保结构的稳定和安全,深入研究桩土相互作用下的桩身变形极为重要。

首先是桩土接触的动态过程研究,通过分析桩土接触表面应力、应变分布和动力响应,理解桩身受力机制和动态变化规律。

其次,是桩身变形模式的判别,运用弹性动力学理论,结合时域动态仿真,分析桩身在不同打桩阶段的变形演化特性。

此外,还需分析桩土互作的频率响应特性以及桩间土对桩身变形的影响,提炼出桩土系统相互作用下的桩身频率与谐振特性。

此外,本文档还将综合考虑施工参数对桩身变形的影响,比如桩径、打桩顺序、锤击力度等因素。

通过对这些关键参数的控制,研究其在打桩过程中的动力响应特性,以获得最优化的桩身变形控制方案。

桩土共同作用设计理论研究
1 前言天然地基作为一种传统的承担上部结构荷载的形式,具有经济、施工简单、快速等优点,但是由于高层建筑的出现,天然地基在承载力或变形方面已无法满足建筑物的要求,于是桩作为一种分担荷载及控制变形的手段得到广泛应用。

桩基具有承载力高,应力传递途径简捷,地基变形小等优点,但桩基亦有不足之处:(1)未能充分利用土对承台的抗力;(2)采用桩基础,桩端需要有良好的土层,这也是造成设计桩长过长的因素,不仅使桩基造价过高,而且对于城市将来地下交通管网的发展尤为不利。

因此,将桩基与天然地基有机组合在一起,充分发挥两者的优势,共同承担上部荷载,形成复合桩基,自然成为人们的一种选择。

在天然地基中设置增强体,即形成复合地基。

根据增强体的材料强度或刚度不同,复合地基可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基,其中刚性桩复合地基目前正得到越来越广泛的应用。

本文所讨论的桩土共同作用包含以上两种情形,即复合桩基中的桩土共同作用和刚性桩复合地基中的桩土共同作用。

2 桩土共同作用理论复合桩基与刚性桩复合地基有两点不同:(1)复合桩基从桩基考虑承台土抗力发展而来,而刚性桩复合地基则由天然地基中设。

软土地基中被动桩与土体的相互作用及其工程应用一、本文概述本文旨在深入研究和探讨软土地基中被动桩与土体的相互作用及其工程应用。

随着工程建设的不断推进，对软土地基的处理和加固技术提出了越来越高的要求。

被动桩作为一种有效的地基加固方式，在软土地基处理中发挥着重要作用。

然而，被动桩与土体的相互作用机制复杂，涉及土体力学、桩土相互作用、地基稳定性等多个领域，因此需要进行系统而深入的研究。

本文将首先介绍软土地基的特性和被动桩的基本原理，为后续研究提供理论基础。

接着，将重点分析被动桩与土体的相互作用机制，包括桩土之间的力学传递、应力分布、变形协调等方面。

同时，将探讨不同工程条件下被动桩的工作性能，如不同荷载、不同地质条件下的桩土相互作用规律。

在此基础上，本文将进一步探讨被动桩在软土地基工程中的应用技术，包括被动桩的设计、施工、监测等方面。

通过对实际工程案例的分析和总结，将提出适用于软土地基的被动桩加固方案和技术措施，为相关工程建设提供有益的参考和借鉴。

本文的研究不仅对深入理解被动桩与土体的相互作用机制具有重要理论意义，同时也为软土地基加固技术的实际应用提供了有力支持，对于提高工程建设的安全性和经济效益具有积极的推动作用。

二、被动桩与土体相互作用的理论基础被动桩与土体的相互作用是一个复杂的力学问题，涉及土力学、结构力学和弹性力学等多个领域。

在软土地基中，由于土的强度低、变形大，被动桩与土体的相互作用更为显著。

为了深入理解这一过程，需要建立相应的理论基础。

被动桩在受到侧向土压力作用时，会产生桩身弯曲和桩侧摩阻力。

根据弹性力学理论，桩身的弯曲变形会导致桩侧土体产生应力集中，进而影响土体的应力分布和变形。

同时，桩侧摩阻力是土体对桩身的约束力，其大小与桩土界面的摩擦系数、法向应力以及桩身变形等因素有关。

被动桩的存在会改变周围土体的应力场和位移场。

根据土力学原理，桩周土体会产生应力重分布，形成“应力拱”效应。

这种效应使得桩侧土体承受更大的法向应力，从而增加桩侧摩阻力。

水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析一、本文概述《水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析》这篇文章主要探讨了水平地震作用对桩—土—上部结构体系的影响，并详细分析了这一复杂系统在地震作用下的弹塑性动力相互作用。

本文旨在深入理解地震时桩—土—上部结构体系的动态行为，为工程实践提供理论依据和指导，以提高结构的抗震性能。

本文首先介绍了地震作用下桩—土—上部结构体系的研究背景和意义，阐述了国内外在该领域的研究现状和发展趋势。

接着，文章对桩—土—上部结构体系的弹塑性动力相互作用进行了理论分析，包括桩土相互作用、地震波的传播与散射、结构的动力响应等方面。

在理论分析的基础上，本文进行了数值模拟和实验研究。

通过建立合理的数值模型，模拟了不同地震波作用下的桩—土—上部结构体系的动态响应过程，得到了结构的地震反应特性和破坏模式。

同时，结合实验数据，验证了数值模拟的有效性，并对模拟结果进行了深入分析。

本文总结了地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用的研究成果，指出了现有研究的不足和未来研究方向。

文章强调了在实际工程中应考虑桩土相互作用的影响，合理设计抗震结构，以提高结构的整体抗震性能。

通过本文的研究，可以为工程师和科研人员提供有益的参考，推动桩—土—上部结构体系抗震设计方法的改进和完善，为保障人民生命财产安全和提高建筑行业的可持续发展水平做出贡献。

二、桩—土—上部结构相互作用的基本理论桩—土—上部结构的相互作用是一个复杂且关键的动力学问题，涉及到地震波传播、土壤动力学、结构动力学等多个领域。

在水平地震作用下，土壤对桩的约束和桩对土壤的支撑形成了相互作用力，这些力通过桩传递到上部结构，进而影响整个系统的动力响应。

桩—土相互作用的理论基础主要是基于土的动力学特性和桩土之间的接触关系。

土壤在地震作用下的行为受到其本身的物理特性（如密度、弹性模量、泊松比等）和动力特性（如阻尼比、剪切波速等）的影响。