樁伴侶

薛江煒，男，?？诖髮W(xué)教授，高級(jí)工程師，太原理工大學(xué)博士，中國(guó)專利樁伴侶發(fā)明人。

目 錄

前言

第一章 緒論 1

1.1 概述 1

1.2 樁伴侶的“發(fā)明路徑” 5

1.2.1 “樁前時(shí)代” 5

1.2.2 改變樁身的橫斷面 6

1.2.3 狹義改變樁身的縱斷面 7

1.2.4 在樁腳（樁的底端）上做擴(kuò)大頭 8

1.2.5 廣義改變樁身 10

1.2.6 宏觀上改變樁身 12

1.2.7 對(duì)豎向增強(qiáng)體“長(zhǎng)相”的思考和啟發(fā) 13

1.3 地基基礎(chǔ)新的分類方法：直接基礎(chǔ)和間接基礎(chǔ) 16

1.4 研究?jī)?nèi)容 18

第二章 對(duì)地基承載力的再認(rèn)識(shí)以及樁伴侶對(duì)直接基礎(chǔ)的優(yōu)化 20

2.1 地基承載力研究綜述和存在的問題 20

2.1.1 假設(shè)對(duì)數(shù)螺旋滑移線計(jì)算地基承載力的經(jīng)典方法 20

2.1.2 基于對(duì)數(shù)螺旋滑移線假設(shè)的理論“揚(yáng)棄” 23

2.1.3 假設(shè)圓弧滑移線計(jì)算地基承載力的方法 25

2.1.4 思考討論 27

2.1.4.1 滑移線形式是否可能因“彈性核”破裂而改變？ 27

2.1.4.2 絕對(duì)對(duì)稱均勻體系的假設(shè)是否合理？ 29

2.1.4.3 很長(zhǎng)的滑移線是否具有工程意義？ 30

2.1.4.4 附加應(yīng)力對(duì)滑移線上土剪應(yīng)力的貢獻(xiàn)能否被忽略？ 31

2.1.4.5 樁伴侶（變剛度樁）對(duì)直接基礎(chǔ)地基破壞形式產(chǎn)生影響探討 32

2.2 評(píng)價(jià)地基承載力新方法“等效偏心法”的推導(dǎo)過程 35

2.2.1 “圓弧滑動(dòng)和向下沖剪”假設(shè) 35

2.2.2 直接基礎(chǔ)所假設(shè)的圓弧滑移線 36

2.2.3 滑移線上土的極限平衡條件 37

2.2.4 滑移線上土的附加應(yīng)力 38

2.2.5 滑移線上土的剪力對(duì)基底中心的抵抗力矩 40

2.2.6 矩傾覆力矩和地基基礎(chǔ)承載力分析 41

2.3 “等效偏心法”與其他承載力計(jì)算方法的對(duì)比 42

2.4 樁伴侶“止沉”與“止轉(zhuǎn)”的計(jì)算思路和基樁設(shè)置的討論 45

2.4.1 樁伴侶“止沉”驗(yàn)算的計(jì)算思路 45

2.4.2 樁伴侶“止轉(zhuǎn)”控制的計(jì)算思路 47

2.4.3 直接基礎(chǔ)中基樁設(shè)置的探討 48

第三章 間接基礎(chǔ)存在的問題和引入“伴侶”的改進(jìn) 49

3.1 間接基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 49

3.1.1 間接基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn) 49

3.1.2 間接基礎(chǔ)的缺點(diǎn) 49

3.1.2.1 上部天然地基土承壓能力難以利用 49

3.1.2.2 樁先于地基土趨向于極限狀態(tài) 50

3.1.2.3 “負(fù)摩阻力”的不利影響難以消除 50

3.1.2.4 荷載-沉降曲線突變、陡降、非漸進(jìn)破壞 51

3.1.2.5 應(yīng)力最大的部位約束最小 55

3.2 復(fù)合樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)的局限分析 56

3.2.1 復(fù)合樁基的應(yīng)用范圍有限 57

3.2.2 復(fù)合樁基的可靠度取決于天然地基 59

3.2.3 變剛度調(diào)平降低了個(gè)別安全度 62

3.3 褥墊層復(fù)合地基技術(shù)對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)的缺陷分析 64

3.3.1 地下室井坑破壞隔震 65

3.3.2 褥墊層模量影響隔震 66

3.3.3 反力“被平均”，基礎(chǔ)既不經(jīng)濟(jì)又不安全 68

3.3.4 “流動(dòng)補(bǔ)償”導(dǎo)致墊層流失 70

3.4 與樁伴侶類似技術(shù)研究綜述與對(duì)比分析 71

3.4.1 樁頂預(yù)留凈空技術(shù) 71

3.4.2 樁端位移調(diào)節(jié)裝置 75

3.4.3 樁帽（樁頭部擴(kuò)大） 76

3.4.4 基樁的防震構(gòu)造 77

3.4.5減震隔震的其他類似技術(shù) 78

3.4.5.1自回復(fù)蹺動(dòng)減震結(jié)構(gòu) 78

3.4.5.2 柔性樁隔震消能體系 79

3.4.5.3 承臺(tái)與樁的柔性連接結(jié)構(gòu) 79

3.4.6 樁身局部緩沖的其他類似技術(shù) 80

3.4.6.1 結(jié)構(gòu)灌漿樁-套筒連接 80

3.4.6.2 樁“扣眼”（Buttonholed） 81

3.4.6.3 樁“套袖”（Sleeved Pile） 82

3.5 樁伴侶對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)方式的探討 84

3.5.1 不改變間接基礎(chǔ)屬性的改進(jìn)方式 84

3.5.2 將間接基礎(chǔ)改造為直接基礎(chǔ)改進(jìn)方式 84

第四章 豎向荷載作用下樁伴侶工作性狀研究 85

4.1 基于計(jì)算不收斂準(zhǔn)則的樁伴侶極限承載力有限元分析 85

4.1.1 計(jì)算模型 86

4.1.2 計(jì)算結(jié)果和分析 86

4.1.3 數(shù)值模擬“止沉”理論的拐點(diǎn) 88

4.2 樁伴侶豎向承載計(jì)算初探 90

4.2.1剛?cè)針稄?fù)合地基靜載荷試驗(yàn)時(shí)設(shè)置伴侶對(duì)樁土應(yīng)力比的影響 90

4.2.2 樁伴侶的直接基礎(chǔ)承載力公式 94

4.2.3 樁伴侶承載力公式的試驗(yàn)例證 96

4.3 樁伴侶安全度評(píng)價(jià)初探 98

4.3.1 樁伴侶整體承載力安全系數(shù)推導(dǎo) 98

4.3.2 土與樁利用系數(shù)的討論 99

4.3.3 建筑工程抗震減災(zāi)對(duì)策的思考 100

4.4 樁伴侶沉降量研究初探 102

4.4.1 直接原位土壓板試驗(yàn)確定平均沉降 102

4.4.2 伴侶樁靜載荷試驗(yàn)復(fù)核承載力和平均沉降 103

4.4.3 以“整體傾斜”極限狀態(tài)計(jì)算各樁的樁頂標(biāo)高 105

4.5 樁伴侶在處理基樁缺陷事故中的“應(yīng)用”一例 106

第五章 水平荷載作用下樁伴侶工作性狀研究 108

5.1 研究基樁水平承載性狀和概念抗震的重要性 108

5.1.1日本國(guó)對(duì)低承臺(tái)樁基震害的認(rèn)識(shí)和實(shí)例 110

5.1.2 關(guān)于樁是否承擔(dān)水平力的討論 113

5.1.3引入非典型高承臺(tái)樁基的概念 115

5.2 非典型高承臺(tái)樁基與帶伴侶的樁工作性狀比較 116

5.2.1 計(jì)算模型 116

5.2.2 計(jì)算結(jié)果和分析 117

5.2.2.1 模擬非典型高承臺(tái)樁基狀況之一：改變承臺(tái)和地基土間摩擦系數(shù) 117

5.2.2.2 模擬非典型高承臺(tái)樁基狀況之二：改變樁身范圍土彈性模量的比較 120

5.2.3 規(guī)范對(duì)非典型高承臺(tái)樁基的考慮 122

5.2.4 本節(jié)結(jié)論 123

5.3 水平荷載作用下帶伴侶的樁工作性狀數(shù)值分析 123

5.3.1 計(jì)算模型 123

5.3.2 計(jì)算結(jié)果和分析 124

5.3.2.1 低承臺(tái)樁基樁徑變化的比較 124

5.3.2.2 伴侶直徑變化的比較 125

5.3.2.3 樁頂與承臺(tái)構(gòu)造形式變化的比較 126

5.3.2.4 褥墊層與伴侶的比較 127

5.3.2.5 伴侶高度變化的比較 129

5.3.3 本節(jié)結(jié)論 130

5.4 伴侶與承臺(tái)工作性狀的初步分析 131

5.4.1 承臺(tái)工作性狀的比較與分析 131

5.4.1.1 水平荷載方向的應(yīng)力和位移比較 132

5.4.1.2 豎向荷載方向的應(yīng)力比較 134

5.4.1.3 總體應(yīng)力強(qiáng)度比較 136

5.4.2 伴侶工作性狀的比較與分析 138

5.4.2.1 水平荷載方向的應(yīng)力和位移比較 139

5.4.2.2 第一主應(yīng)力S1比較 140

5.4.2.3 總體應(yīng)力強(qiáng)度比較 141

5.4.2.4 剪應(yīng)力比較 142

5.4.2.5 豎向荷載方向的應(yīng)力比較 143

5.4.3 伴侶與承臺(tái)之間的工作性狀綜合比較與分析 144

第六章 結(jié)論 145

參考文獻(xiàn) 148

附錄 166

攻讀博士期間主要科研成果及發(fā)表的文章 171

后記 1722100433B

樁伴侶是中國(guó)發(fā)明專利樁頭的箍與帶箍的樁的俗稱，專業(yè)學(xué)術(shù)名稱為“變剛度樁”。本書探索了樁伴侶的作用機(jī)理和承載性狀，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了初步研究。樁伴侶將復(fù)合地基、復(fù)合樁基等不同形式的基樁整合為“廣義復(fù)合樁基”，伴侶對(duì)樁頭的應(yīng)力分擔(dān)和改變樁土共同工作的方式有助于基樁的安全和經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約。在巖土工程基礎(chǔ)理論方面，本書還推導(dǎo)了等效偏心法證實(shí)地基承載力并不唯一。本書可供從事巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、道橋工程的技術(shù)人員參考，也可以作為土木類研究生教學(xué)參考書。

《樁伴侶(變剛度樁)對(duì)直接基礎(chǔ)與間接基礎(chǔ)的優(yōu)化作用》可供從事巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、道橋工程的技術(shù)人員參考，也可以作為土木類研究生教學(xué)參考書。

第一章緒論

1.1概述

1.2樁伴侶的“發(fā)明路徑”

1.3地基基礎(chǔ)新的分類方法：直接基礎(chǔ)和間接基礎(chǔ)

1.4研究?jī)?nèi)容

第二章對(duì)地基承載力的再認(rèn)識(shí)以及樁伴侶對(duì)直接基礎(chǔ)的優(yōu)化

2.1地基承載力研究綜述和存在的問題

2.2評(píng)價(jià)地基承載力新方法“等效偏心法”的推導(dǎo)過程

2.3 “等效偏心法”與其他承載力計(jì)算方法的對(duì)比

2.4樁伴侶“止沉”與“止轉(zhuǎn)”的計(jì)算思路和基樁設(shè)置的討論

第三章間接基礎(chǔ)存在的問題和引入“伴侶”的改進(jìn)

3.1 間接基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

3.2復(fù)合樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)的局限分析

3.3褥墊層復(fù)合地基技術(shù)對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)的缺陷分析

3.4與樁伴侶類似技術(shù)研究綜述與對(duì)比分析

3.5樁伴侶對(duì)間接基礎(chǔ)改進(jìn)方式的探討

第四章豎向荷載作用下樁伴侶工作性狀研究

4.1 基于計(jì)算不收斂準(zhǔn)則的樁伴侶極限承載力有限元分析

4.2樁伴侶豎向承載計(jì)算初探

4.3樁伴侶安全度評(píng)價(jià)初探

4.4樁伴侶沉降量研究初探

4.5樁伴侶在處理基樁缺陷事故中的“應(yīng)用”一例

第五章水平荷載作用下樁伴侶工作性狀研究

5.1 研究基樁水平承載性狀和概念抗震的重要性

5.2非典型高承臺(tái)樁基與帶伴侶的樁工作性狀比較

5.3 水平荷載作用下帶伴侶的樁工作性狀數(shù)值分析

5.4伴侶與承臺(tái)工作性狀的初步分析

第六章結(jié)論和今后的研究方向

參考文獻(xiàn)

附錄1樁頭的箍與帶箍的樁

附錄2一種改變樁受力狀態(tài)的方法

附錄3曾發(fā)表的主要論文及科研情況

后記2100433B