桩基础
仿生牙根桩承载性能透明土模型试验研究
基于仿生学原理并结合哺乳动物下颌磨牙承载力高的特点，提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩，仿生牙根桩的承载性能和沉桩时的挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。结合数值方法和模型试验研究其承载特性及沉桩过程中的桩—土作用，采用DEM离散元方法进行数值模拟研究，发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力，但易引起土体应力集中。基于数值模拟结果进行模型试验，采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术（PIV），利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场，得到整个土体的位移场。结果表明：仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力超过普通锥形桩1倍左右，引发的桩身拖曳效应与桩底部竖向土体位移更加显著，且在桩中心内凹不太大时，其引发的土体横向位移较小。
仿生桩;承载性能;透明土试验;桩基础;沉桩挤土
预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验研究及数值分析
整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大，难以满足桥梁的纵向变形，提出一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型（无、有预应力），并对其进行水平低周往复荷载试验，通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等研究其耗能能力及抗震性能。结果表明：无预应力阶梯桩的破坏位置在3倍桩径的埋深位置，桩身开裂时桩顶的位移荷载为8~10 mm；有预应力阶梯桩的破坏位置在6倍桩径的埋深位置，桩身开裂时桩顶的位移荷载为10~15 mm。说明预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能，并满足整体桥水平变形需求。采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行参数分析发现，预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力。
整体桥;阶梯桩;预应力桩;桩-土相互作用;拟静力试验;抗震性能
软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究
包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中，通过土工合成材料的径向约束作用，减少碎石桩的变形，提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟，研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土，使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型，然后开展参数分析，研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小，碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小，土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。
土工合成材料;碎石桩;包裹碎石桩;地震动力响应;软土地基
ECC混凝土桩板墙支挡边坡抗震性能振动台模型试验研究
在强震作用下，传统桩板墙支护结构易出现不可恢复的损伤和变形，工程水泥基复合材料（ECC）具有较高的抗拉强度和拉应变硬化特性，在约束裂缝开展、抗弯承载力及耗能能力上优于普通钢筋混凝土，但ECC桩板墙支护结构的抗震性能尚不明确。由此，开展ECC桩板墙支护结构（ECC桩板）和普通钢筋混凝土浇筑的桩板墙支护结构（RC桩板）振动台试验，对比其动力响应和破坏特性。结果表明：ECC桩板的抗震性能优于RC桩板；在相同的地震动作用下，ECC桩板支护下边坡的动力响应小于RC桩板支护时，在更高强度的地震动作用下，相同材料强度的ECC桩板可保证边坡稳定性；在动力作用下，ECC桩板和RC桩板表现出较明显的弹性和弹塑性，在输入地震动较小时，两种支护结构的动力响应较为一致；当输入地震动峰值较大时，ECC桩板支护下边坡的加速度放大系数为RC桩板支护下的0.77~0.9倍，ECC桩板和RC桩板的桩背动土压力分布都表现为“双峰型”，RC桩背动土压力峰值为ECC桩背的5倍左右；两种支护结构的桩顶残余位移与震级呈指数关系，RC桩板的桩顶残余位移为ECC桩板的2倍。破坏阶段，ECC桩板仅在嵌固端面出现多条细微裂缝，RC桩板出现抗弯破坏特征，钢筋和混凝土相对滑移明显，位移不可控。
桩板式挡墙;工程水泥基复合材料;振动台试验;动力响应
湿陷性黄土地基中桩基负摩阻力计算新方法
负摩阻力对湿陷性黄土地基中桩基的承载变形性状具有重要影响，现行桩基规范及黄土规范推荐的负摩阻力计算方法不能反映黄土桩基负摩阻力的实际性状。对近30年来在黄土地区开展的钢筋混凝土灌注桩现场浸水试验实测数据进行统计，分析黄土浸水完成后桩身中性点深度、桩身最大负摩阻力深度及负摩阻力系数与桩长径比的关系，通过线性拟合得到了中性点深度比、最大负摩阻力深度比及负摩阻力系数与桩长径比的经验表达式，提出湿陷性黄土地基中桩基负摩阻力计算的新方法。新方法用三角形表示负摩阻力沿深度的分布，能反映负摩阻力从桩顶向下先逐渐增大、达到最大值后随深度增加逐渐减小、最终在中性点处减小为零的分布特征。将提出的方法、桩基规范及黄土规范方法的计算结果与实测结果进行对比，结果表明，桩基规范预测的中性点深度比优于黄土规范，黄土规范预测的最大下拉荷载优于桩基规范，而用新方法计算的负摩阻力最接近实测结果。
湿陷性黄土;钢筋混凝土桩;负摩阻力;计算方法
含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究
基于Bockingham π定理，对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验，通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度，研究支护体系的动力响应规律。结果表明，预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值，且上排锚索受力大于下排锚索，随着地震幅值的增大，最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用；建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度，且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基；坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大，但在Wenchuan-Wolong波（0.55g）和Sin波（0.4g）工况时，各点峰值加速度相对有所下降，随着地震波幅值增大，各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化，而是表现为先减小后增大波动变化特点。
建筑桩基;顺层岩质边坡;桩锚挡墙;振动台;模型试验
土木与环境工程学报
ID ：j_caee
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