桩土相互作用研究综述
桩土相互作用
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
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
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
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
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。
桩土结构动力相互作用研究现状与进展
结果与讨论
通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种手段，研究者们发现桩-土之间 的相互作用受到多种因素的影响，如桩的类型、桩径、入土深度、土的性质、地 震荷载等。这些因素会导致桩-土之间的位移场、应力场和变形场发生变化，从 而影响桩基工程的稳定性和安全性。
在地震作用下，桩-土之间的相互作用会更加明显。地震会导致桩周土体的 液化、位移和变形，从而改变桩基的承载能力和稳定性。此外，地震作用还会引 起桩身应力的重新分布和桩端土地的位移，这些问题对于桩基工程的安全性具有 重要影响。
文献综述
桩—土—结构动力相互作用的研究起源于20世纪初，当时主要静态荷载下的 相互作用。直到地震工程和计算力学的发展，人们才开始深入研究动态荷载下的 桩—土—结构相互作用。近年来，随着计算机技术的进步和数值模拟方法的发展， 对桩—土—结构动力相互作用的研究越来越多，成为了一个热门领域。
然而，目前的研究仍存在不足之处。首先，桩—土—结构动力相互作用的机 理尚不完全清楚，需要进一步的理论和实验研究。其次，数值模拟方法的发展虽 然迅速，但精度和效率仍有待提高。此外，现有的实验研究往往局限于简单的模 型和静态加载条件，对实际工程中的动态荷载条件下的相互作用研究不够。
桩土结构动力相互作用研究现 状与进展
01 引言
03 研究现状
目录
02 文献综述 04 参考内容
引言
桩土结构动力相互作用研究涉及到土木工程、地质工程、机械工程等多个领 域，对于揭示地震、风浪等动力荷载作用下桩土系统的动力响应、破坏机制及设 计方法具有重要意义。本次演示旨在综述桩土结构动力相互作用的研究背景和意 义，概括当前研究的主要目的和内容，总结前人研究成果和不足，分析现有研究 的争论焦点和不足，
研究现状
软土地基中被动桩与土体的相互作用及其工程应用
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。
土-桩-结构动力相互作用理论研究综述
第 １卷 第３ ５ 期
２０ 年９ ０ ６ 月
湖 南 城 市 学 院 学 报
（自然科 学版 ）
、 １ １ ． ， ． ５ ＮＯ３ ｏ
Ｓｅｐｔ ２００６ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｎ ｏ ｒ ａ ｆ Ｈｕ ａ Ｃｉ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｔ ｙ ｉ ｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｙ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉ ｎ ｅ）
一
桩 之 间 的裂 缝 ，土刚 度 的循 环 退化 等 等 ． 以下
收稿 日期 ：２ ０ ．４ １ ０６０．０
可 液化 无粘性 土一 结 构相 互作 用 问题 的研究 ． 桩
１１ Ｅ ｇ ａ 和 Ｎ ｖｋ模 型 ．． ３ ｌ Ｎａ ｇ ｒ ｏａ
１ 简 化 的 分析 方 法
简 化 的分 析 方 法 以 动 力 文 克 尔 地 基 梁 法 应 用 最广 ，此 外还 有 弹性 地基 梁法 、弹性 连 续体 法
一
元件 模拟 粘 土介 质 的动力 性状 ，此 三 元件 装置 由 １ 双线 性滞 后 型弹簧 和 １ 非 线性 阻尼 器并 联 ， 个 个 再 和 １ 非线 性 阻尼 器 串联 和 蠕变 特性 ．用 弹性 半 空间
的 Ｍｉｄｉ 理 论 计 算 地 基 土 的 弹 性 系 数 ；用 ｎｌ ｎ
年 代 以前 ，此 问题 的研究 绝大 多数 局 限于 静力 法 或 拟 静 力 法 ，通 常 把 桩 当作 一 弹 性 地 基 梁来 解 决 ．２ ０世 纪 ６ ０年 代后 ，开 始 出现一些 动 力分 析 方 法 ，如 Ｐｎ ｉ ｅｚ ｎ模 型等 …，２ ｅ ０世纪 ７ 年 代后 有 ０ 限元法 、边 界 元法 和其 他计算 方 法开 始应 用 于研 究 当 中［ ．近 １ 来 ，主要是 对这 些方 法 的进 ２ 】 ０ａ
水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析
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。
桩-土动力相互作用接触面研究综述
ｏ ｎ ｓｆｒ ｔ ｅｆ ｈ ｒｒ ｓａ ｃ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｐ ｉ ｔ ｏ ｈ ｕ ｔ ｅ ｅ ｅｒ ｈ ａ ｅｐ ｔｆ ｒ ｒ ． ｒ ｒ
Ｋ ｙ ｏｄ ： ｉ － ｉｄｎ ｍｉ ｉｔ ａｔ ｎ ｉｔ ｆｃ ； ｅｏｍａｉ ｃａｉ ｅｗ ｒｓ ｐｌ ｓ ｌ ｙ ａ ｃ ｎｅ ｃｉ ； ｅ ａｅ ｄ ｆｒ ｔ ｎｍｅｈｎｓ ｎ ｍ ｒ ａ ｔｏ ； ｄ ｍ ｎ ｔｏ ｅ ｏ ｒ ｏ ｎ ｒ ｏ ｍ； ｕ ｅｉ ｌ ｈ ｄｊ ｇ ｅ ｔ ｈ ｄ ｃ ｍｅ ｕ ｍｅ
ｄ ｃｄ ｎ ｄｔｅｊｄ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄｏ ｅ ａａｉｎａ ｄｓ ｐ ａ ｅｏ ｈ ｉ －ｏｌ ｎｅｆｃ ｌ ｏａｅ ．Ｆ ｎ ｌ ，ｓｍｅｖｅ ｕ ｅ ，ａ ｈ ｇ ｎ ｔｏ ｆｓｐ ｒｔ ｌ ｐ ｇ ｆ ｅｐｌ ｓ ｉｉｔｒａｅｉ ｅ ｂ ｒｔｄ ｉａ ｙ ｏ ｗ— ｕ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｉ
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｔｈ ｉ －ｏｌ ｙ ａ ｃｉ ｔｒｃ ｉｎ ｉ ａ ｏｔ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔｉ ｈ ｉ ｄ ｏ ｈ ｅ ｔ ｃ ｎ ｃ ．ｓ ｉ ｃａ ｄ ｓａｔ ｒ ｅｐｌ ｓ ｉ ｄ ｎ ｍｉ ｅａ ｔ ｎ ｉ ｒａ ｓ ａ ｃ ｏ ｔｎ ｔ ｅ ｆ ｆｔ ｅ ｇ ｏ ｅｈ ｉ ｅ ｎ ｏ Ｓ ｍｐ ｎ ｒ ｎ ｄ １ ａ ｅ ｍｉ ｓ ｎ ｓｒ ｃｕ ａ ｎ ｎ ｅ ｉｇ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｇｉ ｅ ｒ ． ｅ ｎ ｅｓ ｉｄ ｎ ｍｉ ｐ ｐ ｒｙａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｃ ｎ ａ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｆ ｉ －ｏｌ ｎ ｅ ａ ｅａ ｅ ｃ ｍｐｅ ｏ ｏｌ ｙ ａ ｃ ｒ ｅ ｈ ｙ ａ ｃ ｏ ｔｃ ａ ａ ｔｒｏ ｌ ｓ ｉ ｉ ｔｒ ｃ ｒ ｏ ｌｘ ｔ ｏ ｔ ｎ ｃ ｐｅ ｆ
桩_土_桩相互作用影响的试验研究
第30卷 第1期 岩 土 工 程 学 报 Vol.30 No.1 2008年 1月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Jan., 2008 桩–土–桩相互作用影响的试验研究王 涛，刘金砺(中国建筑科学研究院，北京 100013)摘 要：通过大比例尺模型试验、工程实测结果与弹性理论解进行对比，指出弹性理论解夸大了桩–桩、桩–土、土–土相互作用影响，造成沉降计算值偏大和过高估计桩顶反力的不均匀性和筏底地基土反力的不均匀性。
据此，建议进行上部结构–基础–桩土共同作用的分析计算时，必须充分估计弹性理论解与真实值的差别，以工程实测和试验数据为基础对弹性理论解进行修正，方可获得较满意的计算结果。
关键词：桩–桩；桩–土；土–土；相互作用因子；弹性理论中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2008)01–0100–06作者简介：王 涛(1978–)，男，辽宁鞍山人，博士，主要从事桩基工程研究。
E-mail: taow715@。
Tests on influence of pile-soil-pile interactionWANG Tao, LIU Jin-li(China Academy of Building Research, Beijing 100013, China)Abstract: It was pointed out through large scale model tests and a comparison between the measured results and the theoretical solution of elasticity that the theoretical solution of elasticity exaggerated the influence of pile-pile, pile-soil, soil-soil interaction, and it led to the large predicted value of subsidence and overestimated the non-uniformity of the reaction on pile head and non-uniformity of the earth pressure on raft bottom. The difference between the theoretical solution of elasticity and the real value should be estimated in analysis of interaction of superstructure-foundation-soil, and the theorefical solution of elasticity should be revised based on the measured and model test results.Key words:pile-pile; pile-soil; soil-soil; interaction influence coefficient; elastic theory0 引 言目前，桩筏（箱）基础设计中，考虑上部结构、基础和桩土共同作用的分析还在不断探索中，现在普遍采用的有限元等数值计算手段当中，也大多基于弹性理论进行计算。
桩土共同作用研究综述
桩土共同作用研究综述摘要：现如今桩基础在高层建筑、桥梁及港口工程中应用十分广泛。
通过桩土共同作用理论的分析，探究如何充分发挥出地基土的承载能力，从而实现桩土相互作用以达到提高桩基础的经济性、安全性、耐久性是一个十分有意义的课题。
本文对近年来国内外桩土共同作用理论研究的发展进行了归纳总结。
关键词：桩基础；桩土共同作用；地基承载力；研究现状引言桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小，便于机械化施工等优点，所以与其他深基础相比，桩基础的应用最为广泛。
而在传统桩基础设计中通常只考虑桩来承担上部传来的所有荷载，而地基土的承载力不能得到发挥造成了较大的浪费。
在竖向荷载作用下，桩体发生弹性压缩变形，桩与桩侧土体产生相对位移形成向上的桩侧摩阻力，另一部分荷载通过桩身传至桩底使桩底土层产生压缩变形，桩端土对桩体产生桩端阻力，地基土在保证地基稳定性中起到了至关重要的作用，所以说，土与桩体之间的相互作用关系是研究桩基承载力设计时极为重要的一个环节。
国内外研究现状1988年，杨克己[1]等人通过模型试验研究提出桩间土在受荷过程中有迟后作用，若要使桩间土能够承担上部传来的荷载需满足的条件有：基础下的土体不产生自重固结沉降、湿陷等情况造成基础脱空；基础的荷载需大于其极限荷载，桩距需大于3.5桩径或边长，入土深度需大于1.5倍基础宽度；桩尖土的刺入变形大于桩间土的压缩变形。
1991年，杨军[2]等人通过自编的有限元软件FHDJ程序，对水泥粉煤灰碎石桩复合地基受荷进行分析，提出在基础与桩之间铺设褥垫层能够有效协调桩土之间的变形，为桩土共同作用提供了保证。
1991年，Y.K.Chow[3]采用线性弹性模型，考虑各桩周围土体的杨氏模量的径向变化，对荷载作用下群桩的沉降进行了分析。
并通粘土群桩现场试验实例的分析，论证了土的弱化区对桩-土相互作用的影响。
1995年，宰金珉[4]提出影响桩土荷载分担的主要因素有桩距、名义单桩平均荷载等。
桩土相互作用研究综述
桩土相互作用研究综述
桩土相互作用是指桩和周围土体之间的力学相互作用过程。
这种相互作用在土木工程中非常重要，因为桩是支撑建筑物或其他结构的重要元素之一。
研究桩土相互作用是为了更好地理解和优化这些结构的设计和建造。
桩土相互作用的研究主要包括以下几个方面：
1. 桩的承载力和变形特性。
这涉及到桩的材料和几何形状，以
及周围土体的性质，包括土壤类型、密度、水分含量等。
2. 土体在桩周围的应力场。
这涉及到土体的力学特性，如弹性
模量、剪切模量、泊松比等，以及桩的位置和深度。
3. 土体在桩周围的变形特性。
这包括土体的水平和垂直变形，
以及桩的侧向位移和弯曲变形。
4. 桩的抗拔和抗侧力能力。
这涉及到桩的纵向和侧向刚度，以
及周围土体的摩擦系数和黏聚力。
5. 土体在桩周围的孔隙水压力。
这涉及到土壤的渗透性和水文
特性，以及桩的位置和深度。
6. 土体在桩周围的动力响应。
这涉及到土体的动力特性，如自
然频率和阻尼比，以及结构的震动频率和振幅。
综上所述，桩土相互作用研究是土木工程中非常重要的一个领域，它关系到建筑物和其他结构的安全和可靠性。
今后的研究应该进一步深入挖掘桩土相互作用的细节和机理，以便更好地指导工程实践。
- 1 -。
桩土相互作用研究综述
１ 国 内研 究现 状
文献 ［ １ １ ］ 分析 了锤和桩 撞击 过程 以及结 束后 ， 桩 土 的接 桩土相互作用作 为工程中重点 问题 ， 国内已有很 多人用 不 同 响因素 ； 王 育兴 等 刮运用无 限介质 中圆柱小孔 和球形 小孔 扩张理 方法对其进行 了研 究 。徐 峰等 利用 有限元 软件 研究 了在 建筑 触情况 ； 求 出沉桩 过程 中桩 荷载作用下桩 土之 间的相互作用方式 ， 得 到了在建筑荷 载 和土层 论 分别模拟饱和粘性 土中打入 桩的沉桩 过程 ， 作用下桩 的位移 量及其 轴 向分 布 ； 陈顺 伟等 采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限 周土体 的应力分布 ， 分析沉桩引起桩 周土体土性 的变化 及其对 土
沉 降及高桩码 头 的荷 载 响应 等 ， 都 需要 对桩 土 相互 作 用进 行研 桩 土作用进 行分析并考虑桩侧翼缘 对桩土作 用规律 的影 响 ， 指 出 究 。为解 决桩土相互 作用 问题 ， 人们 在理 论研 究 、 模 型分 析和 现 通过设 置翼 缘可以进一步 增强 桩体抗侧 移能力 ； 文献［ ８ ］ 针 对桩 场试 验的基础上提 出 了弹性 理论 法 、 传 递 函数法 、 剪 切位 移法 和 侧 土作 用的影响 ， 通过桩 土作 用下 桩 的振动方 程 ， 探讨 了摩 擦桩 数值 分析法等理论 计算 方法 。虽然 桩土相 互作 用理 论 日益发 展 在考虑 土作 用下的振动方程及桩长公式 ； 王春等 通过 工程实例 和完善 ， 但 由于土壤 力学性能复杂 以及 桩基 的受力机理 和变形 特 分 析了 目前 常用桩土模型在设计计 算过程 中的局限性 ， 并 提出 了 征仍 然没有完全搞清楚 ， 导致这些计算 方法还处 于半理 论半 经验 状 态 Байду номын сангаас为 了修正补充这些理论研 究成果 ， 桩土相 互作用 还有 进一
桩土相互作用研究综述
桩土相互作用研究综述桩土相互作用是土木工程中一个重要的研究领域。
桩土相互作用的研究对于正确设计和建造桩基础具有重要的意义。
本文将综述桩土相互作用的研究进展，以及目前存在的问题和挑战。
一、桩土相互作用的概念和机理桩土相互作用是指桩与周围土体之间相互传递应力和变形的过程。
在桩基础设计中，了解桩土相互作用的机理对于准确预测桩的承载力和变形具有重要意义。
桩土相互作用的机理主要包括以下几个方面：1. 桩的承载机制：桩在土体中的承载主要有摩擦桩和端承桩两种机制。
摩擦桩主要通过桩身与土体之间的摩擦力来承担荷载，而端承桩则主要通过桩底的抗压强度来承担荷载。
2. 桩侧阻力的形成：桩侧阻力是指土体对桩身的摩擦力和侧向抗力。
桩侧阻力的形成与土体的固结、摩擦力以及桩身的形状和材料有关。
3. 桩的变形规律：桩在受到荷载作用时会发生一定的变形，包括沉降、弯曲、扭转等。
桩的变形规律与土体的性质、桩的刚度以及桩身的形状等因素密切相关。
二、桩土相互作用的研究方法桩土相互作用的研究方法主要包括实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。
1. 实验方法：通过在实验室或现场建立模型，加以荷载并观测其变形和破坏形态，来研究桩土相互作用的规律。
实验方法可以直观地模拟实际情况，但成本较高且受到尺寸效应和边界效应的影响。
2. 数值模拟方法：利用有限元、边界元等数值方法，将桩和土体建模，并通过计算机模拟桩土相互作用的过程。
数值模拟方法可以对复杂的桩土相互作用进行较为准确的分析，但需要依赖于土体的本构模型和桩土界面的模型。
3. 理论分析方法：通过分析桩和土体之间的力学关系，推导出相应的理论公式或解析解，来研究桩土相互作用的规律。
理论分析方法可以快速得到一些近似解或推测结果，但需要对土体和桩的力学特性做出一定的假设。
三、桩土相互作用的研究进展桩土相互作用的研究已经取得了许多重要的成果。
在摩擦桩的研究方面，人们通过实验和理论分析，得出了一系列的计算公式和设计方法，可以较为准确地预测桩的承载力和变形。
桩—土—结构相互作用三维数值模拟
3、探讨桩—土—结构相互作用的机制：通过分析桩基与土体以及上部结构之 间的相互作用，可以深入了解桩基承载和变形的本质，为工程设计提供理论支 持和实践指导。
在分析模拟结果时，应注意以下可能的影响因素：
1、模型参数的设置：模型参数的准确设置是保证计算结果准确性的关键之一。 应依据实际工程地质资料和现场试验数据合理确定模型参数。
2、网格划分的精度：网格划分的精度对计算结果的准确性有很大影响。在保 证计算效率的前提下，应尽可能提高网格划分的精度。
3、边界条件的处理：边界条件的处理对计算结果的准确性也有很大影响。在 数值模拟中，应合理设置边界条件以反映实际工程情况。
谢谢观看
连续介质模型将土体视为连续的弹性或塑性介质，通常采用有限元法或有限差 分法进行求解。连续介质模型适用于分析小变形和低应力的问题，且计算效率 较高。然而，该方法难以准确模拟复杂的地质条件和应力状态。
混合法是一种结合离散元法和连续介质模型的数值方法。该方法将土体分为若 干个单元，其中一部分单元采用离散元法进行模拟，另一部分单元则采用连续 介质模型进行模拟。混合法的优点在于能够结合离散元法和连续介质模型的优 点，同时降低计算成本。然而，混合法需要合理选择离散元和连续介质模型的 适用范围，以确保计算结果的准确性。
采用有限元法对桩—土—结构相互作用进行了数值模拟，分析了不同土体条件 和桩端荷载对桩基承载力的影响。结果显示，土体条件和桩端荷载是影响桩基 承载力的关键因素。类似地，李志平等（2021）采用有限差分法对桩基在复杂 荷载下的变形进行了数值模拟，探讨了不同土体条件对桩基变形的影响。研究 结果表明，土体条件是控制桩基变形的重要因素，合理的土体模型是提高数值 模拟精度的关键。
方法与模型
桩—土—结构相互作用的数值模拟方法与模型可分为三大类：离散元法、连续 介质模型和混合法。
结构-桩-土相互作用体系抗震性能的研究
结构-桩-土相互作用体系抗震性能的研究摘要：现有抗震设计方法都是把上部结构与地基基础作为两个独立的系统分开考虑，而忽略了结构地基的相互作用。
本文基于结构动力学基本原理，结合桩-土-结构相互作用体系振动台试验成果，研究了结构-桩-土相互作用对上部结构顶层加速度反应的影响。
研究结果将对抗震设计和防震减灾具有重要的研究意义。
关键词：抗震设计方法；结构-桩-土；相互作用；上部结构；顶层加速度反应1 引言2011年3月11日，日本东北部海域发生9.0级特大地震，给日本带来了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。
这起历史罕见的地震灾害再一次引起了人们对结构抗震设计方法的关注。
目前，国内外建筑抗震设计规范所采用的方法均基于刚性地基假定，即把上部结构与地基基础作为两个独立系统分开考虑，而忽略了上部结构与地基基础的相互作用。
这样的假定只有当采用理想刚性地基时才是正确的。
在实际工程中，当发生地震时，高层建筑、桩基础和地基组成一个复杂的动力体系，在地震波激励下产生相互作用。
地震波通过地基和基础激励上部结构产生振动，而上部结构又将能量反馈到地基和基础上，使整个动力体系处于相互制约、相互影响的变形协调之中[1]。
所以，对于一般地基，特别是软土地基，进行抗震设计时则应考虑上部结构-桩-土相互作用的影响。
2 结构-桩-土相互作用研究理论基础2.1 结构-地基动力相互作用地震发生时，从震源发出的地震波,经过场地土传播输入结构体系使其振动，同时，结构体系产生的惯性力如同新的震源又反过来作用于地基，引起新的地振动再次作用于结构体系，这种结构与地基间循环的振动作用称为结构-地基动力相互作用[2]。
结构-地基动力相互作用包含两层含义，一是地基基础对上部结构体系振动特性的影响；二是上部结构对地基基础的影响，即上部结构对底部输入地震波的反馈作用。
2.2 结构-地基动力相互作用的规律与刚性地基上的结构相比，地震作用下结构-地基动力相互作用的规律一般可归纳为[3]：结构地震反应改变--内力和弹性位移反应改变；结构动力特性改变--自振周期延长，振型改变，阻尼比改变(一般为增加)；地基运动特性改变--接近结构自振频率的分量加强，加速度幅值减少。
桩土相互作用模型分析及土弹簧的刚度确定
桩土相互作用模型分析及土弹簧的刚度确定桩基地基相互作用在工程领域中是一个非常重要的研究方向。
如何分析桩土相互作用，确定土弹簧的刚度，已经成为研究者们长期以来的研究方向。
本文将着重介绍桩土相互作用模型的分析以及土弹簧刚度的确定方法。
一、桩土相互作用模型分析桩土相互作用的分析是一个很复杂的问题，需要考虑很多因素，例如桩的形状、尺寸、材质、荷载作用方式以及土体的本构模型等等。
因此，建立一个合适的桩土相互作用模型是非常重要的。
常用的桩土相互作用模型主要包括刚性桩模型、柔性桩模型、弹性桩-地基模型和弹塑性桩-地基模型等。
具体模型的选择应根据实际工程情况进行合理选择。
在选择模型的同时，还需要考虑模型的精度和适用范围。
1. 刚性桩模型刚性桩模型是一种假设桩完全刚性的模型，桩与土体之间不存在变形，荷载沿着桩轴线方向传递。
该模型的应用比较广泛，特别是在短桩和单桩承载力计算中。
但是，刚性桩模型忽略了桩与土体之间的变形，因此在一些长桩、柔性桩及复杂荷载情况下，其结果可能需要进行修正。
2. 柔性桩模型柔性桩模型是一种假设桩的刚度较小，桩与土体间存在较大变形的模型。
因此，在该模型中，桩遭受荷载后，桩柄会发生变形，从而引起桩端和土体的变形。
这种模型适用于长桩或软土等复杂工程情况的分析。
但是，柔性桩模型的计算较为复杂，同时模型误差也较大。
3. 弹性桩-地基模型弹性桩-地基模型是一种假设桩和土体都是均质的弹性体的模型。
该模型假设桩和土体在弹性阶段的反应服从弹性理论，可以较好地反映桩与土体之间的相互作用关系。
其应用比较广泛，适用于一些较小荷载的工程应用。
4. 弹塑性桩-地基模型弹塑性桩-地基模型是一种新的桩土相互作用模型，既考虑了弹性行为，也考虑了土体的塑性行为。
该模型能够比较准确地反映桩与土体之间的相互作用关系。
其应用范围广泛，特别适用于长桩和承载力较大的复杂应力场中的计算分析。
二、土弹簧的刚度确定在桩土相互作用中，土弹簧承担着承载荷载的重要作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
作者简介 ： 民（９０ ） 男 ， 戴 １８ 一 ， 江苏 常熟人 ， 士研究生 ， 硕 主要从事地基及基础工程研究
维普资讯
第５ 期
戴
民， 等
桩土相互作用 研究综述
５９ ６
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 ， 于计 算 ． 便
Ｍｎｌ 位移解求得桩周土体的位移 ． ｉ ｉ ｄｎ 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 ． 果假 定 Ｍｉ ｌ 移解 在群 桩 的情 况下 仍 旧适 用 ， 弹性 理论 法 可 以被 推 广 至群 桩 的 如 ｎｉ ｄｎ位 则
相 互作 用分 析 中 ．
何快速 、 有效地加固软土地基成为当前岩土工程界研究 的热门课 题 ． 软土地基加 固的主要技术有 ： 排水固结 法、 换土垫层法 、 灌浆法 、 复合地基等【 ． 因复合地基技术对软土加 固直接有效 ， 能快速提高承载力 ， 工后沉降 相对较小， 且具有广泛的适用性 ， 其应用越来越广泛 ． 前 困扰公路建设 的桥头跳车 、 目 工后沉降等问题也主要 采用 Ｃ Ｇ桩＿ Ｐ Ｃ桩ｌ等刚性桩复合地基技术进行处理 ． Ｆ ２、 ２ Ｃ ＿ ３ ｊ 然而， 复合地基的理论研究落后于工程实践 ． 许多学者＿认识到 ， ４ Ｊ 研究复合地基中桩与土的相互作用， 将 有助于了解复合地基的承载机理 ， 以便充分利用桩基承载和抵抗变形的能力， 优化复合地基设计 、 施工方案 ， 取得更好 的软基加固质量 ． 因此本文对桩土相互作用的研究状况作一综述 ， 介绍国内外桩土相互作用两大类 研究方法各 自的特点和适用范围， 分析其各 自 存在的主要 问题 ， 出了桩土相互作用问题研究的发展方 向． 指
维普资讯
第３ ４卷第 ５ 期
２０ ０６年 ９月
河 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕ ］ ｆ ｏａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒ ｃ ｎｅ） ｏｍａ ｏ Ｈ ｈｉ ｎ ｅｓｙＮ ｔ ａ Ｓｉ ｃｓ ｖ ｉ ｕｌ ｅ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １３ ５
Ｃ 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 Ｓｅ 等＿ ｌ ｅ ｄ ｌ＿ 提出的位移协调法和佐腾悟等＿］ ｌ提出的解析法 ． 荷载传递法可较好地模拟单桩性状 ． 由于没有 考虑土体 的连续性 ， 荷载传递法一般不能直接用于群桩 ， 除非经分层积分位移迭代或与有限元耦合 ．
ｂ 剪切位移法 。 Ｃｏｅ ６］ ． 以 ｏｋ 等［ 为代表． － ８ 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．ｏａ ｉ Ｎ ｇ 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 ， ｍ ］ 得到比 Ｍ ｎｌ ｉ ｉ ｄｎ 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
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 ， 现 为材 料 非 线 性 （ 凝 土 、 为 非 线性 材 表 混 土
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 （ 的 固结 和 蠕 变 ） （）ｂ 荷 载 的 （） （） （） （） 土 ；ｅＰ 部 形式（ 静载或动载 ）（ 施工顺序（ ；ｆ ） 即开挖 、 排水以及基础和上部结构施工各个阶段的影响） ．
关 键词 ： 土相 互作 用 ； 触面 ； 值 分析 ； 桩 接 数 模型 试验 ； 复合地 基 中图分类 号 ：Ｕ ４ Ｔ ４７ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０ １８ （０６ ０ — ５８ ０ １０ —９ ０ ２０ ）５ ０ ６ —４
我 国东部 沿海 地 区因广 泛分 布着 淤泥 质粉质 黏 土地 层 ， 工程 建设 中存 在大 量 的软 土地基 加 固问题 ， 在 如
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 ． １ １１ 经典理 论分析 法 ．．
ａ 弹性 理论 法 ． Ｐｕ ｓ］ 法为 代表 ． 定 桩和 土 为弹性 材 料 ， 的杨 氏模 量 Ｅ 或为 常数 或 随深度 按 。 以 ｏｌ 方 ｏＥ ５ 假 土 ｓ 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
状 进行 了总结 ． 绍 国 内外桩 土相 互 作用 两 大类研 究 方法—— 理论 分 析 方法 、 验 方 法各 自的特 点 介 试
和适用范围， 并分析 了其各 自 存在的主要问题 ． 出接 触面本构模型的完善、 指 计算方法的改进 、 数值 分析 与试 验相 结合 是桩 土相 互作 用 问题 研 究 的发 展 方 向 ．
Ｓ ｐ． ０ ６ ｅ ２０
桩 土 相 互 作 用 研 究 综 述
戴 民， 云东 ， 周 张 霆
（ 大学 岩土工程科 学研究所 ， 河海 江苏 南京 ２０９） １ ８ ０
摘 要 ： 于桩 土相 互作 用研 究在 刚性桩 复合 地基 理论 研 究 中的意 义 ， 国 内外桩 土相 互 作 用研 究现 鉴 对