地震作用下桩基础的受力特性与分析
桩间土定义
桩间土定义一、桩间土的概念桩间土是指桩与桩之间的土体,它在土力学和地震工程中扮演着重要的角色。
桩间土的特性和行为对桩基础的承载力、变形性能以及桩基础与周围土体的相互作用有着重要的影响。
二、桩间土的形成原因桩间土的形成主要有以下几个因素: 1. 施工过程中,桩周土体受到挖掘、灌注浆液或振动等力的作用,导致土体的松动、压密、重排和水分迁移等现象,形成桩间土。
2. 桩筏基础等结构中,由于相邻桩基础之间的距离较近,土体承受的应力影响力较大,桩间土的形成则更为明显。
三、桩间土的特性桩间土的特性主要体现在以下几个方面: 1. 桩间土具有良好的强度和刚度,可以充分利用桩基础与土壤的相互作用,提高桩基础的整体承载力和刚度。
2. 桩间土作为土体结构的一部分,会对桩的受力情况产生影响,如桩的轴向力、弯矩和剪力等。
3. 桩间土在地震或其他外力作用下,会出现惯性力、附加摩阻和桩土共振等现象,对桩基础的设计和分析提出了更高的要求。
四、桩间土的力学性质桩间土的力学性质包括刚度、强度、变形特性等。
下面将详细探讨每个方面的特点:1. 刚度刚度是指桩间土对应力或应变的响应程度。
桩间土的刚度与土体的纵向和剪切刚度有关。
通常使用剛度参数E50来表示桩间土的刚度,其定义为土体在50%的最大围压下的剪切应力-应变模量。
2. 强度桩间土的强度是指土体承受剪切应力的能力。
桩间土的强度与土体的抗剪强度有关。
可以通过直剪试验来确定桩间土的抗剪强度参数,如内摩擦角和剪切摩阻力。
3. 变形特性桩间土的变形特性与土体的压缩性、剪胀性等有关。
土体在受到外部力作用下会发生变形和变密,这种变形与土体的压缩模量和剪胀系数有关。
桩间土的变形特性在桩基础的设计和分析中起着关键作用。
五、桩间土的分析方法桩间土的分析方法主要有数值模拟和经验公式两种。
数值模拟方法基于有限元或边界元理论,可以更为精确地模拟桩基础与土体的相互作用。
经验公式则基于大量的试验数据和实例,结合工程经验给出桩间土的力学参数。
地震作用下混凝土灌注桩受力性能分析
地震作用下混凝土灌注桩受力性能分析桩基础使用历史久远,早在新石器时代,人们就使用木桩在湖泊沼泽修筑房屋。
有关桩基础的理论研究也有近百年的时间,而随着城市发展,城市用地日益紧缺,各种高、深建筑物的不断出现,对地基基础提出了更高的要求。
混凝土桩是埋入土层的柱型构件,桩的地震反应既与桩周、桩端土层地震反应有关,也与上部结构自身的动力反应有关,因此,研究地震作用下桩基础的动力特性变得十分复杂和困难。
近几十年来,通过对历次强震观测和震害调查表明,桩基础的破坏主要有液化破坏、剪切破坏和桩帽脱落破坏三种基本形式。
而现行设计规范对于桩基础的抗震设计,主要依赖于经验,有待于进一步分析研究,因此,地震作用下桩土承台的动力特性已成为桩基研究的新方向。
2 分析方法与基本理论传统桩基抗震计算都是将地基假定为刚性,作用在基底的地震荷载视为静定力,进行基础验算。
此种方法沿用静定分析方法,忽略上部结构、桩、土之间的相互作用。
地震作用下桩——土——结构的动力相互作用分析是桩基抗震研究的主要内容。
有限元法(FEM)数值分析方法已成为科学研究和工程设计人员在分析解决复杂问题时主要使用的方法。
目前比较流行的商业有限元专业软件主要有ANSYS、SAP、ADINA、FLAC、PLAXIS、CRISP、MARC 以及我国自行开发的在线有限元程序自动生成软件FEPG等,它们各有各的优缺点和适用领域,而ANSYS是其中世界公认的应用最广泛功能最强大的有限元软件。
ANSYS提供了强大的动力计算分析功能、结构非线性静力,包括几何非线性、状态非线性和材料非线性计算模块。
在本文的有限元分析模型中,就考虑混凝土、桩周土层等材料的非线性和桩土接触状态的非线性。
在ANSYS中建模时,首先要对所研究的对象选择能够准确反映其本构关系的单元类型。
群桩的研究对象是由钢筋混凝土承台和桩以及周围的土体构成的。
基桩和土体皆选用*****(轴对称)四节点单元,在建立模型时起到辅助作用,*****单元用于桩、土、承台单元,用TARGE 170和*****4接触单元来建立桩土之间非线性接触。
动静结合分析基桩受力特性
1、静载荷试验P-s曲线分析为研究方便,人们将端承摩擦桩的P-s曲线划分为3个区段:(1)OA段:称为初直段。
在竖向荷载不大的情况下,桩侧土处于弹性变形阶段,桩侧土的极限摩阻力高,OA段就较长,反之OA段较短。
(2)AB段:称为过渡段。
这一段为曲线,表明摩阻力逐渐增大,过渡到极限值,出现塑性变形,塑性区随荷载增大沿桩身向下扩展,其形态主要取决于土质特性及桩的几何参数。
(3)BCD段:称为终直段。
此时土的变形规律与OA段和AB段明显不同,桩侧阻力已全部发挥,桩侧土进入塑性变形阶段,它的特征是:沉降量明显增大;残余沉降量也明显增大;每一级荷载的稳定时间明显变长。
最后,桩侧及桩底土达到破坏。
事实上,到C点时桩周土承载已达到极限。
对于完整的桩应出现以上变化正常的几个区段,并可根据现行的标准确定承载力。
对于缺陷桩,可以根据不同区段的曲线变异来判断桩身缺陷大致是出现在桩的上部、中部或下部。
一般桩在荷载作用下发生的破坏,是由以下两种情况引起的:桩身强度破坏(包括桩身存在缺陷的情况);地基土强度破坏(桩身完整的情况下,桩的破坏多是由地基强度破坏引起的)。
仅仅依靠P-s曲线及s-lgt曲线,较难区分桩在荷载作用下的破坏原因。
根据大量静载试验资料,专家们总结出桩身存在松散、离析或断裂等缺陷时与处于软土中的桩(包括钻孔桩泥皮过厚的情况)P-s曲线形态一致;桩身夹泥或断桩,或桩身有裂隙等缺陷时,与桩底支承在有孔隙强风化岩上或桩底有过厚虚土的完整桩P-s曲线形态相类似。
如果没有详实的勘察资料及丰富的测试经验,则无法区分桩的破坏是桩身质量问题引起的,还是桩周土的问题引起的。
若在静载荷试验时辅以小应变测试,问题就可迎刃而解,误判率就会大大降低。
2、实例分析某工程采用钻孔灌注桩,桩长13.2m,桩径550mm,设计承载力750kN。
桩底持力层为⑥层全风化基岩。
根据建设、设计方要求,进行一组静载荷试验,按《建筑桩基技术规范(JGJ94-94)》规定,试验时采用锚桩配置横梁反力装置,千斤顶加荷。
桩基础的桩基础的地震反应分析
桩基础的桩基础的地震反应分析桩基础是一种常见的地基工程形式,通过将钢筋混凝土或木材等材料制成的桩埋入地下,以实现建筑物等结构的承重和稳定。
在地震等自然灾害时,桩基础的地震反应分析尤为重要,因为它对建筑物的稳定性和安全性有着举足轻重的作用。
地震是一种由地表振动引起的自然现象,它具有突然性、破坏性和难以预测的特点。
在地震中,地面的振动很容易使建筑物的结构受到损坏,进而威胁人们的生命和财产安全。
为了防止这种情况的发生,地震反应分析成为了必要的措施之一。
而桩基础的地震反应分析作为一种特殊形式,则是应对地震的重要手段之一。
桩基础的地震反应分析,主要是研究桩与周围土壤之间的相互作用过程。
在地震时,由于地面的振动,桩与土壤之间的受力情况会发生变化,从而对结构的稳定性产生影响。
为了进行地震反应分析,有几个关键因素必须考虑:首先,需要考虑桩的几何形状和材料特性。
不同的桩的几何形状和材料特性都会对地震反应产生不同的影响。
通常,圆形、方形等形状的桩比向心力较大,而较细长的桩则比短粗的桩容易产生弯曲变形。
此外,桩材料的抗压抗拉等特性也会影响其地震反应。
其次,需要考虑桩和周围土壤之间的相互作用。
桩和周围土壤之间的摩擦力、侧向阻力、孔隙水压力等参数都会对地震反应产生重要影响。
因此,在进行地震反应分析时,需要对这些参数进行合理的估计和模拟。
最后,需要考虑地震突发事件的特点和规律,以便对桩基础的地震反应进行合理的分析和设计。
地震突发事件往往具有难以预测和剧烈改变的特点,因此需要在分析中引入合理的模型和算法,以应对这些不确定性因素。
总之,桩基础的地震反应分析对于建筑物的安全稳定至关重要。
在进行地震反应分析时,需要考虑桩的几何形状和材料特性、桩和周围土壤的相互作用、地震突发事件的特点和规律等多个因素,以实现更加准确合理的分析和设计。
未来,随着科学技术的不断发展和创新,相信桩基础的地震反应分析会在更深入的层面上得到发展和完善。
桩的水平承载力与位移全文
精选全文完整版(可编辑修改)8.5 桩的水平承载力与位移建筑工程中的桩基础大多以承受竖向荷载为主,但在风荷载,地震荷载,机械制动荷载或土压力、水压力等作用下,也将承受一定的水平荷载。
尤其是桥梁工程中的桩基,除了满足桩基的竖向承载力之外,还必须对桩基的水平荷载进行验算。
8.5.1 水平荷载下基础的受力特性在水平荷载和弯矩的作用下,桩身产生挠曲变形,并挤压桩侧土体,土体对桩侧产生水平抗力,而桩周土体水平抗力的大小则控制着竖直桩的水平承载力,起大小和分布与桩的变形、土质条件以及桩的入土深度等因素有关。
在出现破坏以前,桩身的水平位移与土的变形是协调的,相应地,桩身产生内里。
随着内里与位移的增大,对于低配筋率的灌注桩而言,通常桩身首先出现裂缝,然后断裂破坏;对于抗弯性能好的混凝土预制桩,桩身虽未断裂,但桩侧土体明显的开裂与隆起,桩的水平位移将超出建筑物的容许变形值,使桩处于破坏状态。
影响桩水平承载力的因素很多,但桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、间距、桩顶嵌固程度以及土质条件以及上部结构的水平位移容许值等。
实践证明,桩的水平承载力远比竖向承载力要低。
桩的刚度与入土深度不同,其受力及破坏状态也不同。
根据桩的无量纲入土深度αh(α为桩的水平变形系数,见式(8.28)),通常可将桩分为刚性桩(αh ≤2.5)和柔性桩(αh≥2.5)。
刚性桩入土较浅,而表层土的性质一般较差,桩的刚度远大于土层强度,桩周土体的水平抗力较低,水平荷载作用下整个桩身易被推倒或发生倾斜(图8.15(a)),故桩的水平承载力主要由桩的水平位移和桩身倾斜控制。
桩的入土深度愈大,土的水平抗力也就愈大。
柔性桩为细长的杆件,在水平荷载作用下,将想成一段嵌固的地基梁,桩的变形如图8.15(b)所示。
如果水平荷载过大,桩身土中某处将产生较大的弯矩值而出现桩身屈服。
因此,桩的水平承载力将由桩身水平位移和最大弯矩值所控制。
确定单桩水平承载力的方法,以水平静载荷试验最能反映实际情况,所得到的承载力和地基土的水平抗力系数最符合实际情况,若预先埋设量测元件,还能放映出加荷过程中桩身截面的内里与位移。
地震作用下桥梁动态响应分析
地震作用下桥梁动态响应分析地震是一种破坏力极大的自然灾害,对桥梁等基础设施的安全构成严重威胁。
桥梁作为交通运输的关键节点,其在地震作用下的动态响应特性直接关系到人员生命和财产安全。
因此,深入研究地震作用下桥梁的动态响应具有重要的理论和实际意义。
一、桥梁在地震中的受力特点桥梁在地震作用下主要受到水平地震力和竖向地震力的影响。
水平地震力通常是导致桥梁结构破坏的主要因素,它会使桥梁产生水平位移、弯曲变形和剪切破坏。
竖向地震力虽然相对较小,但在某些情况下也可能引起桥梁的墩柱破坏、支座失效等问题。
此外,地震波的传播特性也会对桥梁的受力产生影响。
地震波包括纵波、横波和面波,它们的传播速度和振动方式不同,使得桥梁在不同部位受到的地震作用存在差异。
例如,面波在地表附近传播,其能量较大,对桥梁基础的影响较为显著。
二、桥梁结构对地震响应的影响1、桥梁的类型和跨度不同类型的桥梁(如梁桥、拱桥、斜拉桥等)在地震作用下的响应有所不同。
一般来说,梁桥的结构相对简单,但其跨度较小,在地震中的变形能力有限;拱桥具有较好的抗压性能,但对水平地震力的抵抗能力相对较弱;斜拉桥由于其复杂的结构体系,地震响应较为复杂,需要进行详细的分析。
桥梁的跨度也是影响地震响应的重要因素。
跨度越大,桥梁的自振周期越长,与地震波的共振可能性就越大,从而导致更大的地震响应。
2、桥墩和桥台的形式桥墩和桥台是桥梁的重要支撑结构,它们的形式和尺寸对地震响应有显著影响。
实心桥墩的抗弯和抗剪能力较强,但在地震作用下容易产生较大的内力;空心桥墩则具有较好的延性,但在强震作用下可能发生局部屈曲。
桥台的类型(如重力式桥台、轻型桥台等)也会影响桥梁与地基的相互作用,进而改变地震响应。
3、支座和伸缩缝支座是连接桥梁上部结构和下部结构的关键部件,其力学性能直接影响桥梁在地震中的变形和受力。
常见的支座类型如板式橡胶支座、盆式支座等,它们在地震中的滑移和变形特性不同,会导致桥梁的地震响应有所差异。
地震作用下桩-土-结构相互作用的分析
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9度
钢板桩抗震性能及地震作用下的行为分析
钢板桩抗震性能及地震作用下的行为分析钢板桩是一种常用的地基处理工法,广泛应用于土木工程领域。
在地震作用下,钢板桩作为承载结构,其抗震性能显得尤为重要。
本文将就钢板桩的抗震性能及地震作用下的行为进行分析和研究。
首先,钢板桩的抗震性能取决于其结构特点和设计参数。
钢板桩具有较高的刚度和强度,能够承受较大的水平荷载和地震作用。
它可以减小土体的变形和位移,提高地基的稳定性和抗震能力。
钢板桩还可以通过斜支撑和加固等措施进一步增强其整体抗震性能。
其次,地震作用下,钢板桩的行为表现主要体现在以下几个方面。
首先是整体变形和位移。
地震力的作用下,钢板桩会发生弯曲和扭转变形,导致整体的变形和位移。
其次是应力和应变的分布。
地震力会导致钢板桩内部产生应力和应变分布,这些分布会对钢板桩的性能和安全性产生重要影响。
最后是破坏形式。
当地震力超过钢板桩的抗震能力时,可能会发生局部或整体的破坏,这对工程的安全性将产生重大影响。
为了更好地分析钢板桩在地震作用下的行为,我们可以通过数值模拟和试验研究等方法进行。
数值模拟可以采用有限元分析等方法,通过建立合适的模型和边界条件,模拟钢板桩在地震作用下的动态响应和行为。
通过数值模拟可以提前评估钢板桩在地震中的性能和安全性,并对其设计参数进行优化。
试验研究可以通过建立物理模型,在地震模拟仪或振动台上进行实验,直观地观察钢板桩的行为,并测量其变形、应力和应变等参数。
钢板桩在地震中的行为还与土壤特性、桩长和埋深等因素相关。
土壤的刚度和强度将影响钢板桩的受力和变形特性,而桩长和埋深则影响其受力分布和抗震性能。
因此,在钢板桩的设计和施工过程中,需要充分考虑地震作用、土壤条件和工程要求,选择合适的桩长、埋深和其他设计参数,以确保钢板桩的抗震性能满足要求。
此外,为了进一步提高钢板桩的抗震性能,还可以采用多种加固措施。
例如,在土体中加入地锚,可以增加钢板桩的抗侧移能力;使用钢筋混凝土填充钢板桩,在一定程度上提高了其整体刚度和强度。
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。
地震作用下桩基受力特性研究与分析
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桩在筏板中的受力模式
2. 荷载分布:在桩筏基础系统中,荷载通过筏板均匀分布到各个桩上。筏板起到了分散荷载的作用,使得每个桩承受的荷载相对均衡。
6. 设计优化:在实际工程中,为了确保桩筏基础的经济性和安全性,需要进行详细的设计计算和优化。这通常涉及到对桩筏基础的共同作用进行分析,以确保在满足承载力和沉降控制要求的同时,达到成本效益最大化。
7. 施工影响:施工过程中的操作也会影响桩的受力模式,例如打桩顺序、桩的施工质量等,都可能对桩筏基础的性能产生影响。
8. 长期性能:桩筏基础在长期使用过程中,可能会因为地基土的固结、蠕变等现象而导致受力模式的变化,因此在设计时还需要考虑其长期性能。
9. 环境因素:地下水位的变化、土壤酸碱度的变化等环境因素也会对桩的受力模式产生影响。
10. 抗震性能:在地震多发地区,桩筏基础的抗震性能也是一个重要的考虑因素,桩的设计需要能够承受地震引起的水平和垂直荷载。
11. 温度效应:温度变化会导致材料膨胀或收缩,这对于桩筏基础的设计也是一个需要考虑的因素。
12. 疲劳性能:在反复荷载作用下,桩的疲劳性能也是一个重要的考虑点,特别是在交通荷载或其他循环荷载作用下的桩筏基础。
3. 相互作用:桩与筏板之间存在相互作用,这种作用影响了桩的受力状态。在某些情况下,桩可能会因为筏板的弯曲而产生额外的弯矩。
4. 沉降控制:桩筏基础的一个重要作用是控制建筑物的沉降。桩的存在可以显著减少建筑物的沉降量,特别是在软土地基上建造的高层建筑。
5. 力学响应:桩筏基础的力学响应受到多种因素的影响,包括桩的数量、布置、长度、直径,以及土体的性质等。这些因素共同决定了桩筏基础的整体性能。
基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真
基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真张富【摘要】当前利用改进动力Winkler模型分析基坑桩地震冲击下的受力情况,不能预防应力波的反射作用,导致其分析结果具有不全面、准确性低的缺点.本论述提出有限元数值模拟的基坑桩地震冲击下的受力分析模型,通过基坑桩小应变模型描述不同应力状态下基坑桩模量的变化,采用有限元数值模拟方法结合基坑桩小应变模型对基坑桩有限元模型进行塑造.在约束基坑桩有限元模型边界条件时,模型选择黏性阻尼器的吸收边界,使模型边界上的应力波不会遭到折射,避免运算结果出现误差.利用Newmark方法对基坑桩有限元模型进行动力时程分析,实现基坑桩在不同应力状态下的受力分析.实验结果证明:所提模型能够有效、准确的对地震冲击下的基坑应力分布、基坑桩身弯曲度、变形位移以及桩体水平位移差值对比等进行全面的分析.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】7页(P466-472)【关键词】基坑桩;地震冲击;受力分析;数值模拟;有限元模型;动力时程【作者】张富【作者单位】南充职业技术学院土木与建筑工程系,四川南充 637131【正文语种】中文【中图分类】TU398;TU473.10 引言我国处于地震频发地带,地震的冲击带给国家、人民惨重的财物损失及生命安全威胁。
随着经济社会的极速发展,建筑楼层的增加,人们对建筑物抗震安全的要求开始提升,但是建筑基坑桩高、阔、难等特征比较突出[1],因此,对基坑桩地震冲击下受力仿真模型进行荷载性能和受力变形规律分析,对提高建筑基坑桩的稳定性能具有重要作用。
以往相关人员针对基坑桩在地震冲击下受力情况的分析方法存在一定弊端,如文献[2]通过对基于非限制性结构的震动加速度实施仿真,采用该加速度获取基坑桩在地震冲击下的振动情况,不能得到基坑桩的应力分布以及桩体变形等受力信息;文献[3]对深基坑双排桩结构受力变形机理和计算模型进行分析,进而获取基坑桩地震冲击下的受力情况,但是其仅针对双排基坑桩的受力进行分析,具有一定的局限性;文献[4]通过分析基坑对场地地震响应影响的数值情况,获取地震冲击下的基坑桩数值变化情况,但是却无法获取基坑桩的受力状态。
桩基中的土力学问题
桩基中的土力学问题桩的作用;桩基具有多种独特的功能,根据工程的特点,它可以发挥不同的作用,具体体现再以下几个方面:(1)通过桩的侧面和土体的接触,将荷载传给桩周土体,或将荷载传给深层的基岩、砂石或坚硬的粘土层,从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物。
(2)对于液化的地基,为了地震时仍然保持建筑物的安全,通过桩穿过液化土层,将荷载传给稳定的不液化土层。
(3)桩基具有很大的竖向刚度,因而采用桩基的建筑物,沉降比较小,而且比较均匀,可以满足对沉降要求比较严格的上部结构的安全需要和使用要求。
(4)桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力,能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩,保持高耸结构和建筑安全;(5)改变地基基础的动力特性,提高地基基础的自振频率,减小振幅,保证机械设备的正常运转。
桩大的用途随着桩基技术研究的不断深入,其应用也日益广泛,可应用于各种地质条件和各类工程建设中。
目前应用最广泛的是将桩作为建筑物的下部荷载向地基深部传递荷载,桩顶部用承台将上部结构与其下的多根桩连成一体,共同发挥作用。
由于桩基础承载力大,沉降小,因而长用于以下工程中:(1)荷载较大,而对沉降的要求有严格特殊限制的建筑物中;(2)有较大上拔力,而且对倾覆量有特殊要求的高耸结构中;(3)活载占荷载比例较大的建筑物中;(4)用于动力机器基础,以减小基础振幅;(5)用于容易因地震而液化的地基;除此之外,桩的零一个突出的用途是作用围护结构支挡土体,防止岸坡、基槽、基坑、土体开挖中出现的土壁坍塌。
这类桩常成排状设置,有时连接成壁状。
一、负摩阻力当桩周土层相对于桩侧向下位移时,产生向下的摩阻力称为负摩阻力。
负摩阻力的存在将给桩的工作带来不利的影响。
桩身受到负摩阻力时,即在桩身上施加了一个竖向向下的荷载,而使桩身的轴力加大,桩身的沉降增大,桩的承载力降低。
当桩身的下沉量大于桩周土层下沉量时,桩身侧表面摩擦力仍然是向上的摩阻力(正的摩阻力);当桩身的下沉量小于桩周土的下沉量时,桩身侧表面摩擦力是向下的摩阻力(负的摩阻力)。
液化土层中桩基水平承载特性分析
结论
结论
通过本次振动台试验研究,得出以下结论: 1、桩基的水平位移和加速度响应与液化土体的变形程度有关。
结论
2、随着振幅和频率的增加,桩基的水平位移和加速度响应也会增加。 3、针对不同情况下的液化土体,需要采取不同的桩基设计和施工方案来保证 建筑物的安全。
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参考内容二
引言
引言
液化土是一种常见的地质现象,通常在地震等外力作用下会发生变形,进而 影响土体上的建筑物稳定性。桩基是一种常用的基础形式,其水平承载特性对于 建筑物的安全具有重要意义。本次演示通过振动台试验,对液化土中桩基的水平 承载特性进行了研究。
试验方法
试验方法
本次试验采用振动台模型试验,以模拟地震作用下的液化土体变形。振动台 模型采用1:50的缩尺比,以模拟实际场地中的液化土体情况。桩基采用直径为 150mm的预制桩,以模拟实际建筑物中的桩基情况。
结论
结论
本次演示通过实验方法研究了可液化土层中桩基的横向承载特性,得出以下 结论:
1、在可液化土层中,桩基的横向承载特性受到桩身参数和土层性质等多种因 素的影响。
结论
2、桩侧土压力、桩端土压力以及桩身刚度是影响桩基横向承载特性的重要因 素。
3、在相同条件下,刚度较小的桩基更容易发生位移和失稳。
结果与讨论
4、综合考虑多个因素的影响,发现桩基水平承载特性呈现出明显的复杂性。 在实践中,需要结合具体情况进行设计和分析,以确保建筑物的安全性和稳定性。
参考内容
引言
引言
在工程实践中,桩基是一种常见的基础形式,广泛应用于各种建筑物和结构。 特别是在沿海地区,可液化土层是常见的地基条件,而在可液化土层中设置桩基 时,其横向承载特性是关系到工程安全和稳定性的重要问题。尽管已有许多学者 对可液化土层中桩基的横向承载特性进行了研究,但研究结果仍存在争议。因此, 本次演示旨在通过实验方法深入研究可液化土层中桩基的横向承载特性,为相关 工程实践提供理论支持和参考。
石油化工建筑抗震设计中桩基受力实例分析论文
石油化工建筑抗震设计中桩基受力的实例分析摘要:随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高,我国的石油化工建设取得了较大程度的进步,为我国国民经济的发展以及工业水平的提高做出重要贡献。
而在石油化工建构筑物中,其设计的基础较为丰富,存在着多种形式,主要有如下几种形式的基础:复合地基+筏板基础,钢筋混凝土灌注桩+承台梁基础,预制桩+承台梁基础,钢筋混凝土灌注桩+筏板基础等。
在《建筑桩基技术规范》中,明确规定在抗震设防烈度8 度及其以上的地区,不宜采用预应力混凝土管桩(pc)和预应力混凝土空心方桩(ps),采用时必须进行计算确定。
本文主要针对石油化工建筑抗震设计中桩基受力的实例进行研究与分析。
关键词:石油化工建筑;抗震设计;桩基受力中图分类号:s611 文章标识码:a文章编号:1.地震状况下桩基破坏的特征分析一般情况下,桩基础的桩头部分在地震时受到的弯矩以及剪力的作用能够达到最大值,这样一来,就容易产生较为严重的破坏,在承台和桩连接处是地震的主要破坏部位。
产生破坏原因的可能性表现在如下几个方面:①桩头所埋入承台中的钢筋太少或者锚固的长度没有达到相应的标准;②在施工的过程中,将钢筋的焊接接头设在了桩头部位,如果剪力过大,就十分容易引起接头处的钢筋发生断裂,进而产生桩头相对于承台的滑移;③桩头埋于承台的长度不足或者根本没有埋入,致使桩头与承台间出现施工缝,使抗剪力强度发生一定程度的减弱。
当桩基受到地震的水平作用,其受力情况主要如下:①弯矩:在地震水平作用力之下,桩基由于受力而发生一定程度的弯折,一般情况下,在基桩与承台的连接面以及桩顶部位所受的弯矩达到最大值;②剪力:在地震的水平作用之下,建筑物的上部结构主要承受的是剪力作用。
而对于剪力作用来说,它能够通过承台以相同的大小传递至地下的桩基础上面;③竖向轴力:地震发生时,除了地震横波会在水平方向产生振动之外,地震的竖向振动也会对结构产生竖向作用。
2.桩基础地震受力模拟分析2.1 模型分析国内外很多学者已对桩基础地震受力进行了研究与分析,借鉴他们的研究结果,我们可以将桩——土简化成一个二维模型。
土木工程高层建筑桩基施工的关键技术研究
土木工程高层建筑桩基施工的关键技术研究一、绪论随着城市化进程的加快,高层建筑在城市建设中的地位日益重要。
高层建筑的高度和复杂性给桩基施工带来了巨大的挑战,桩基作为高层建筑的基础,其质量直接影响到建筑物的安全性和稳定性。
研究土木工程高层建筑桩基施工的关键技术具有重要的理论和实际意义。
本论文主要针对高层建筑桩基施工过程中的关键技术研究进行探讨。
分析了高层建筑桩基施工的特点和要求,明确了研究的目的和意义。
从桩基设计、施工工艺、施工组织与管理等方面对桩基施工的关键技术研究进行了详细的论述。
总结了本文的主要研究成果,为今后土木工程高层建筑桩基施工提供了有益的参考。
在桩基设计方面,本文重点研究了桩型的选择、单桩竖向承载力计算、群桩承载力分配等关键技术。
通过对不同桩型的比较分析,提出了适用于高层建筑的新型桩型,并对其竖向承载力进行了合理计算。
针对群桩承载力分配问题,提出了一种基于有限元法的计算方法,为实际工程应用提供了理论依据。
在施工工艺方面,本文主要研究了钻孔灌注桩、沉管灌注桩等常见桩基施工工艺的关键技术。
通过对施工过程的详细描述,分析了各工艺的优势与不足,为实际工程选择合适的施工工艺提供了参考。
还研究了桩基的质量检测与控制技术,以确保桩基质量满足设计要求。
在施工组织与管理方面,本文探讨了高层建筑桩基施工过程中的人员组织、设备配置、现场管理等方面的关键技术。
通过合理的人员配置和设备的选用,提高了施工效率和质量。
针对现场管理中的常见问题,提出了相应的解决措施,为保证桩基施工的顺利进行提供了保障。
本论文对土木工程高层建筑桩基施工的关键技术进行了深入的研究和探讨,为实际工程提供了有益的理论指导和技术支撑。
1.1 研究背景和意义随着城市化进程的加快,高层建筑在城市建设中的地位日益重要。
高层建筑的高度和复杂性使得桩基施工技术面临着巨大的挑战。
桩基是高层建筑的基础,其质量直接影响到高层建筑的安全性和稳定性。
研究高层建筑桩基施工的关键技术对于保证高层建筑的安全性、可靠性和经济性具有重要的意义。
桩基震害及原因分析_日本阪神大地震的启示
桩在桩顶也有裂缝多道 (图 6) , 曾以三种 不同方法计算桩的地震反应 , 均得出土层界 面及桩顶处弯矩 、剪力大的结果 。
图 6 发电厂地质剖面及机器基础下桩的破坏
图 7 电厂平面图
21 液化而无侧扩时的桩基震害实例 [例 3 ] 神户市港岛 (人工岛) 内部
钢筋 混 凝 土 二 层 建 筑 , 位 于 距 护 岸 260m 处 , 平面尺寸 : 12m ×818m , 单独基础 , 有 基础梁连系 , 其中四个基础有桩二根 , 另二 基础为单桩 , 桩型为高强预应力混凝土桩 , 长 30m , 外径 450mm , 打入洪积砂砾层中 。
(30 件) , 将此 30 例的情况演绎成表 3 。由
表可以看出 :
桩基震害汇总之一 [3 ]
表1
地 点
新
仙 台
桩 类
木 桩 钢筋混凝土桩 AC 桩
桩 长
615~7m
7~14m
9m
刚体倾斜 桩的震害 桩 与 基 础 脱
开错动
弯曲裂缝 弯曲变形 受弯折断
剪 断 桩头压坏 纵向裂缝
Key words earthquake hazard , pile foundation , liquefaction , earthquake collapse , lateral expanding
一 、前言
经过 60 年代以来对桩基抗震性能的不 断调研与探讨 , 特别是 1995 年日本阪神地 震 (M = 712) 后对桩基震害的广泛考查与 分析 , 对桩基抗震性能及破坏原因 、类型等 已经积累了较多资料 , 认识也逐渐提高 。大 致可划分为非液化地基与液化地基类型的破 坏 , 后者受力机理更为复杂 。至今对非液化 地基上桩的受力与破坏方面的认识较多 ; 对 液化地基上桩的破坏过程 , 地震作用在液化 过程中的变化 , 乃至符合实际的设计计算方 法等仍然不明之处甚多 , 以至被抗震经验丰 富的日本科技界视为难题 。但不可否认的
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地震作用下桩基础的受力特性与分析
文摘:桩基础是地震作用破坏影响最大的结构之一,对地震作用下桩基础受力特性进行深入的研究与分析,是预防地震灾害损失的有效途径。
本文对桩基础在地震作用下的受力机理进行分析和研究。
关健词:地震;桩土作用;桩基础;特性分析
Abstract: The pile foundation is seismic damage having the biggest impact on one of the structure, under the action of earthquake pile foundation stress characteristics in-depth research and analysis, which is to prevent earthquake disaster losses in an effective way. In this paper, it has the pile foundation under the effects of earthquake stress mechanism of analysis and research.
Key Words: earthquake; pile soil role; pile foundation; characteristic analysis 桩基础是承受较大荷载建筑物所普遍应用的基础结构,它有着承载力高、稳定性好、沉降量小、机械化程度高、适应性强等优点。
但是近几年来地震灾害频繁,桩基础的地震反应直接影响到建筑物的安全性,对人们的生命财产也有着重要的影响。
目前,采用有限元的计算方法可以模拟任意土层剖面,进行三维效应研究是一项较为有效的技术。
1地震中桩基础破坏的特性分析
1.1地震时桩基础的桩头部分由于受弯矩及剪力作用达到最大,容易产生严重破坏,在承台和桩连接处是地震的主要破害部位。
产生破坏原因的可能性表现在:
1.1.1施工时桩头所埋入承台中的钢筋太少或者锚固的长度不够;
1.1.2施工时将钢筋的焊接接头设在了桩头部位,当剪力过大时容易导致接头处的钢筋发生断裂,产生桩头相对于承台的滑移;
1.1.3施工时桩头埋于承台的长度不足或者根本没有埋入,致使桩头与承台间出现施工缝,使抗剪力强度减弱。
1.2地震水平作用下桩基础的受力分析
1.2.1弯矩:地震水平作用力可导致桩基受弯,在基桩与承台的连接面及桩顶部位所受的弯矩最大;
1.2.2剪力:在地震的水平作用之下,建筑物的上部结构主要承受的是剪力作用。
剪力能够通过承台以同样的大小传递至地下的桩基础上面;
1.2.3竖向轴力:地震发生时,除了地震横波会在水平方向产生振动之外,地震的竖向振动也会对结构产生竖向作用。
2基于有限元的桩基础地震受力模拟分析
2.1有限元分析方法的特点
有限元分析是指用较为简单的问题来代替复杂的问题来求解,它将求解域看成是由许有限元的,小的互连子域组成,并对每一单元假定一个较为简单的近似解,然后推导求出这个域总的结构平稳条件,从而得到问题的解。
有限元不仅计算精度高,且能适应各种较为复杂的形状。
近年来随着计算机技术的不断发展,有限元计算分析方法因为其方便性、实用性和有效性被越来越广泛的应用于结构工程的强度分析计算中。
有限元方法与其它的求解方法根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。
有限元将函数定义在简单几何形状的单元域上,且不考虑整个定义域的复杂边界条件,这是有限元法优于其它近似方法的特点之一。
2.2地震作用下桩-土动力相互作用下桩基础的受力分析
2.2.1分析模型及验证
现有的研究证明了在一定的条件下可将桩-土简化成二维模型,可采用有限元模型中的土体二维平面应变单元、桩的二维梁单元、桩-土间设置成界面单元。
人工模型的土体底部采用固定边界、两侧采用自由边界,其中自由边界与桩边的距离为桩径的10倍。
在分析过程中考虑到重力的作用,弹塑性分析中桩和土体都可采用基于Drucker2Prager屈服准则的弹塑性本构模型。
阴尼可采用瑞雷阻尼,瑞雷阻尼系数可按第一和第二频率进行计算,并采用动力里程分析的方法进行分析。
采用铰结模型、接触模型和简化模型三种模型进行分析和对比。
简化模型可将桩周土表示为弹簧-质量(计算范围内土体质量),弹簧系数以常系数法为基础,通过三种分析模型可得出桩的不同深度所产生的相对位移峰值和绝对加速度。
从而进行变形和受力两方面的桩-土动力相互作用分析。
分析时要考虑场地的均匀条件和水平成层条件。
首先对桩基础的受力性能影响:通过分析可以发现桩身深度的不同剪力则不同,桩底的剪力最大而桩顶的剪力最小。
弯矩的变化规律为深度不同弯矩则不同,桩底的弯矩最大,而桩顶的弯矩则最小,同时场地条件对桩身的弯矩影响较大。
其次是桩身的变形影响:当桩顶的绝对加速度峰值最大时,桩底的绝对加速度峰值最小,同时不同场地条件对桩身的加速度影响也不同,场地的条件越差桩身的绝对加速度峰值较弱。
2.2.2结果分析:通过分析可得出的结论为:桩周土对桩身的受力和变形影响较大,要动力分析中,应该考虑到桩周土的影响。
应用静力法的桩-弹簧模型进行桩的动力作用分析对桩来说不安全;桩和土体的弹塑性对桩身的动力性能会有一定的影响;同时场地的土体条件对桩的也有一定的动力影响,当土体较软时,桩身的受力就会越大,桩的侧移量就会越大,桩基础的破坏也就越大。
2.3液化滑移地层的桩基础受力分析
2.3.1液化滑移受力分析:由于导致液化滑移的不确定因素较多,所以解析的方法也存在固体理论、液体理论、混合理论等多种理论。
通常情况下当存在厚度5m以上可能液体的砂土层,并且存在连续的水平方向水位线时;临海地区,堤岸前面地层和前面水底的高差在5m以上距离水位线在100m之内的地层需要进行液化滑移地层分析。
目前国内通常采用两个阶段的方法分析,第个阶段可根据液化区域的滞后特点按照非液化的情况来进行桩基础的计算分析;第二阶段可假定震后出现全部液化现象,分析液化后的静载桩竖向承载力。
一般情况下桩基础进行抗震设计时不考虑液化地层的滑移效应,并考虑其折减系数。
在液化滑移地层中,破坏桩基础的关键问题是液化土层的侧向流动、土层刚度的突变、临界导的桩身弯矩和剪力破坏。
进行分析时主要在于如何模拟相邻土层的侧向刚度突变和液化层的侧向滑移问题。
目前应用的方法一般是,通过现场流动地层流动速度推定粘性系数的测定,使用雷诺数来进行估算范围推定滑移地层的抵抗系数,以确定流动外力的估计值。
2.3.2分析结果及处理方法:通过分析可知桩侧如果存在液化土层或者存在软土、硬土交界的情况,桩身的上部位以及地层发生突变的中段所产生的破坏结果较容易控制。
在烈度的软土区桩基础非液化土层的软硬土层交界处或者液化土层位置会出现剪力与弯矩骤增的现象。
设计时要着生控制桩顶端、软硬土层交界处、液化层。
通过模拟可知液化层界面处的弯矩与桩顶处的弯矩值基本相似,设计时可增加桩身构造的配筋,且桩身的纵向钢筋可以从桩顶一直延伸到液化土的界面下2m以上;横向箍筋也可采用同相方法。
另外在液化地层的桩基础施工阶段可考虑抛填石块的方法进行预处理。
桩基础在地震作用下桩头与承台的连接处是薄弱位置,主要原因是桩头伸入承台太短,主筋甚至不伸入承台内部。
地震是容易发生桩头与承台的错位、拔出、断裂等现象。
设计时可增加桩内钢筋的伸出长度,并围绕桩头伸入基础的钢筋进行加设竖向配筋,以使桩头的嵌固较好。
如果是空心桩桩头混凝土可填至基底标高,不宜过长。
对于高烈度区液化、侧向流动现象对桩基础产生的破坏,可简化为土层强制变形对桩基础产生的破坏分析。
3结论
基于有限元的地震桩-土动力分析和液化地层模拟分析,是实现地震预处理设计的较为科学的方法,也是建筑工程技术需要深入研究的课题之一。
有效、精确的地震作用分析对提高桩基础的抗震性能非常好的促进作用。
文献引用
[1]郭璇,于威威.液化滑移地层桩基础破坏机理分析[J.科学技术与工程.2010年2月第3期. 715 719
[2]徐东强,刘岩.动力荷载作用下桩基础有限元分析.[J]岩土工程.2010年第9期.1~5
[3]刘立平,李英民,韩军,詹滨.桩-土动力相互作用对桩基变形特性和受力性能。