承重阻滑桩受力特性分析

承重阻滑桩在山区高速公路建设及山区城镇建设中应用广泛,具有承重与阻滑双重作用,其受力性状远比抗滑桩和平地上受荷桩复杂.本文采用整体有限元法,对影响承重阻滑桩内力的桩顶荷载、地下水高程和地震荷载三类工况进行计算.通过对计算结果的分析探讨,得到一系列的结论,对承重阻滑桩的设计有一定的指导作用.     

水平受荷倾斜群桩模型试验及受力机理研究

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用,其水平承载能力和桩周土体行为受到关注．设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验,针对6桩承台,对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形,相较于群直桩,同向10°、对称10°和对称20°的倾斜群桩水平承载力分别提高了13.3%、28.3%和75.0%,桩顶最大水平位移依次减小了21.3%、35.6%和53.9%,倾斜群桩的桩身内力较小,侧摩阻力较大,桩顶土体水平位移最多减少了48.9%,桩底土体竖向位移最多减小了56.4%．建立了承台-倾斜群桩-土体在水平荷载作用下的精细化有限元模型,进一步分析了足尺条件下不同布桩方式倾斜群桩与土体的相互作用．直桩抵抗水平荷载的作用主要由土体沿桩身法向抗力提供,而倾斜群桩在水平荷载下产生较大的侧摩阻力,且斜桩侧摩阻力水平分量在抵抗水平荷载中发挥重要作用,对称20°倾斜群桩中侧摩阻力水平分量占比高达35%,所以其水平荷载能力更强,显著提高结构的抗侧刚度．承台与桩连接方式的改变没有影响其受力模式,刚接时桩顶存在负弯矩,更有利于减小桩身弯矩和桩顶位移．合理布置的倾斜群桩可以在水平荷载下发挥显著作用...     

基于光电测试技术桩土界面受力特性模型试验

为研究预制桩在沉桩过程中桩—土界面侧压力对桩身轴力的影响,模型桩桩身同时埋设温度自补偿微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式(土压力和孔隙水压力)传感器,借助光电一体化测试技术,分析了侧压力对桩身轴力的影响规律。试验结果表明:温度自补偿微型光纤光栅应变传感器性能稳定,可实时监控桩身轴力变化;微型硅压阻式土压力及孔隙水压力传感器成活率高,成功测得了桩—土界面土压力和孔隙水压力。在沉桩过程中,侧压力随贯入深度逐渐增加,同一深度处的侧压力反而减小;侧压力对桩身轴力影响值约为1~2倍,最大可达2.7倍。研究结果对重新认识预制桩的贯入机理及承载性状有重大意义。     

考虑桩土效应的微型桩组合抗滑结构计算方法

针对当基于平面刚架假设对微型桩组合抗滑结构进行计算时,前排桩体的变形及内力计算结果与实际差别较大的情况,考虑桩间土体对推力的传递效果,对微型桩组合抗滑结构的变形及内力计算公式进行推导.首先采用积分法计算出后排桩的桩身挠度,然后借助考虑位移的朗肯土压力计算方法计算出后桩前部的土反力,再根据Boussinesq假设计算出前排桩身所承受的附加推力,最后采用差分法对附加推力引起的前桩的变形和内力进行计算,并与采用平面刚架假设计算出的结果叠加.结合工程实例对所采用的方法进行检验,并将计算结果与有限元计算结果进行对比,结果表明:桩身挠度差值仅为2.3mm,弯矩值基本相同,验证了计算方法的准确性.     

拱形抗滑结构模型试验研究

针对拱形抗滑结构治理黄土地区滑坡的适用性,通过3组室内物理模型试验,对比分析拱形抗滑结构的桩后土压力、桩顶位移、桩身弯矩及连梁受力变形特征。结果表明：3种工况下抗滑桩桩后土压力基本一致,呈三角形分布;桩身弯矩的变化规律基本相同,呈先增大后减小再增大的趋势;直线形布置的抗滑桩桩顶切向位移几乎为0,桩顶法向位移最大值为13.56 mm;当采用钢管混凝土桩拱形布置时,桩顶切向位移为1.41 mm,桩顶法向位移为2.65 mm;当采用竹管混凝土拱形布置作为临时救灾抗滑支护结构时,桩顶切向位移为1.55 mm,桩顶法向位移为2.81 mm;采用拱形抗滑结构对桩顶水平位移有较好的约束作用,同时还可改善桩身受力状态。     

钻井船重返井位桩腿受力模型试验

采用模型试验方法，研究钻井船桩腿受力，得到桩腿重返就位时的压桩力水平力及变形随深度变化的规律，给出整体滑移试试验结果，对解决桩腿受力问题的几种措施进行了探讨，并建议采用水冲法。     

高承台支桩群桩效应模型试验

设计缩尺模型试验,通过改变桩间距、支部位置、支部数量的模型桩试验与等截面桩试验的对比分析,研究砂土中高承台支桩的群桩效应。试验结果表明,含有支部结构的模型桩,其Q-s曲线多呈缓和形态,其具有优异的承载性能及抗沉降表现;桩间距对支群桩的影响不明显,支群桩的承载力随着支数、支层数的增加而增大,其沉降呈现减小的趋势,支层数的影响最为明显;在弹性阶段,支群桩的桩端阻力、支端阻力与支群桩的沉降位移呈线性正相关;支群桩的各桩桩侧的支部结构有效的分担部分荷载份额,其边桩优先比中桩发挥作用;支桩的群桩效应系数η基本接近于1,其各桩的承载力基本等同于单桩承载力。     

高原山区微型桩群桩基础抗拔性能研究

探讨微型桩群桩基础的抗拔性能以及将布置方式改为斜桩后不同倾角下抗拔性能的变化。通过在川西地区开展原位足尺试验,并结合数值模拟对计算结果进行分析。结果表明：本文建立的微型桩群桩基础有限元模型是可靠的;微型桩2×2型群桩基础在该地层条件的抗拔性能表现不理想,不能满足设计要求;将基桩布置方式改为斜桩后,其极限抗拔承载力显著提高,侧摩阻力以及桩周土阻力随着倾角的增大而增大,但倾角存在一个最优值,当其增大到25°后抗拔承载力不增反减。因此,在实际工程中,建议微型桩群桩基础在采用布置斜桩提高抗拔性能时的倾角取15°～20°。     

包裹碎石群桩模型试验分析

为了研究包裹碎石桩群桩的承载性能,开展了具有不同面积置换率的包裹碎石群桩模型试验.采用百分表和土压力盒监测包裹碎石桩复合地基的应力和位移关系、端阻力以及桩侧应力分布等,并根据试验中包裹碎石桩承载特性推导其承载力计算公式.试验结果表明,包裹碎石桩能明显提高软弱土的承载力,在承压板顶面产生相同位移时,面积置换率为14%的包裹碎石桩复合地基承受的应力相比未加固地基提高约3.5倍,且置换率较大者应力提高的倍数也较大.桩体底端与顶端应力之比随承压板顶面位移的增大而减小,直至承压板顶面产生的位移大于7%,应力比基本稳定在17%左右.包裹碎石桩侧向应力影响深度较碎石桩大,其分布与面积置换率有关.     

基于滑坡稳定性的锚索微型桩组合抗滑结构分析

为了给锚索微型桩组合抗滑结构的设计提供技术支持,对其开展理论研究非常必要.讨论了组合抗滑结构的工作机理,建立了锚索-微型桩-岩土体协同工作的计算模型,采用有限元法进行了求解.基于MATLAB平台开发了面向对象的分析软件,通过微型桩试验验证了分析方法和计算程序的有效性.最后结合算例,采用提出的计算方法对无锚索和不同直径锚索的微型桩抗滑结构进行了分析,并与数值模拟进行了对比,两者吻合较好.结果表明:锚索微型桩结构具有良好的承载性能,桩体弯矩、剪力和水平位移分布趋势相似,其值均为后桩最大、前桩最小,而轴力为后桩最大、中桩最小;随着锚索直径增大,锚拉力增大,边坡水平位移明显减小;滑坡推力作用下组合结构发生压弯变形,设计时前桩和中桩按拉弯验算,而后桩按压弯.提出的计算方法可为抗滑结构的设计提供理论依据.     

微型组合抗滑桩力学特性模型试验

通过特定距径比条件下的微型组合抗滑桩室外模型试验,分析微型桩前后土压力和桩身弯矩,研究微型组合抗滑桩力学特性.结果表明当外部荷载加载至150 kN时,桩前土压力骤减,桩土发生脱离,模型失稳破坏;桩体滑面以上1/3~1/2长度范围为主要受荷段,所受滑坡推力约为其余部分的2~3倍;靠近滑坡后缘的桩,最大弯矩出现在滑面附近,靠近前缘的桩,最大弯矩出现在滑面以上1/8~1/4长度范围内.提出了微型组合抗滑桩结构的一些设计建议.     

冻土与群桩相互作用模型试验研究

采用自行研制的冻土-群桩室内模型试验装置,研究在地下水补水条件下,土体单向冻结过程中土体与群桩的相互作用;测定在相同含水率条件下,冻结温度分别为-10、-15℃时,冻土的温度场、桩顶上拔位移和桩不同位置处的侧摩阻力随时间的变化趋势。结果表明:在单向冻结过程中,桩周土体温度呈渐变趋势,并且与冻结温度有关;桩顶上拔位移发展有3个阶段,即迅速增长阶段、稳定增长阶段及逐渐平稳阶段,并且冻结温度越低,桩顶上拔位移越大;不同冻结温度的桩周摩阻力沿桩身变化趋势类似,即摩阻力呈现正负交替分布的状态;角桩的桩顶上拔位移和桩侧摩阻力最大绝对值均比中心桩的大。     

微型桩抗拔承载特性的数值模拟分析

开展微型桩抗拔承载特性的现场载荷试验,通过建立微型桩三维有限元数值分析模型。在利用现场载荷试验资料反演有限元计算参数和验证有限元模型合理性基础上,探讨桩长、桩径、二次注浆和水平荷载等因素对微型桩抗拔性能的影响规律。结果表明:三维有限元模型适于微型桩的抗拔承载特性分析,接触系数Ri为合理模拟不同注浆施工工况提供了有效途径,数值模拟得到的相关结论对优化抗拔微型桩设计有积极的指导作用。     

双排微型抗滑桩的抗滑效果

考虑到高速公路边坡的安全性,为了掌握潜在滑移体的滑动趋势,评价双排微型抗滑桩的安全性,验证理论计算方法的合理性,对通平高速公路某边坡实施双排微型抗滑桩施工,并且对加固边坡进行坡体位移、桩顶位移和桩侧压力监测.此边坡为普遍存在的含有软弱夹层的强风化岩石边坡.通过监测结果发现潜在滑移体和固定坡体没有明显位移差,桩顶位移略小,且变化速度明显减小.在有限元力学分析的基础上,对比发现在承受相同下滑力时,双排微型抗滑桩桩顶位移较普通悬臂桩减少27.88％.在理论分析的基础上阐述边坡加固后的动态稳定性,得出双排微型抗滑桩前后桩的受力比例、受力分布等情况,比普通抗滑桩加固效果更好,桩顶和坡顶位移更小,为以后此类边坡和双排微型抗滑桩的应用设计提供一定的帮助.     

边坡桩基受力特性的离心模型试验

鉴于采用常规试验方法对临空面的边坡桩基较难进行分析,利用基于相似理论的土工离心试验机,通过缩小原型尺寸的方式对其进行研究。在土工离心试验中,采用自制的加载系统分别对端承桩与摩擦桩这2种不同形式的桩基施加水平荷载和竖向荷载,给出边坡桩基受力性能的研究方法,并进行了受力机理分析。试验结果表明:边坡桩基受较小的水平荷载时,2种桩基形式受力性能相差不大;摩擦桩在承受竖向荷载时承载性能较差,对桩周土体扰动较大,不宜作为边坡桩基的形式。     

桩间距和布桩形式对微型桩受力的影响

建立了独立式、连系梁式及承台式微型桩支护体系模型,探讨了不同布置形式及桩间距下,各类型微型桩体系的受力特性.研究结果表明,相同荷载下承台型微型桩抗滑效果好,其最大桩身弯矩分别为独立式和连系梁式微型桩的1.36倍和1.35倍;梅花形布桩形式下,同类型微型桩的桩身最大弯矩约为矩形布桩形式微型桩的1.02倍;桩间距取1.5~2.0m更有利于微型桩体系抗滑效果的充分发挥;最佳的微型桩布桩形式为承台式微型桩呈梅花形布桩,桩间距为1.5~2.0m.     

钢纤维混凝土桩承载特性模型试验

为研究钢纤维混凝土桩在竖向荷载作用下的承载力、桩身应变特点以及桩体的破坏现象,就不同直径的钢纤维混凝土桩和素混凝土桩进行了静载试验.沿桩体纵向布置应变片,监测其应变.试验完成后,开挖出桩体,对比分析钢纤维混凝土桩和素混凝土桩的破坏特点.结果表明:掺入钢纤维能有效增大桩体抵抗压缩变形的能力;钢纤维混凝土桩桩径由4.5cm增至7.0cm时,桩体抵抗压缩变形的能力增大,单桩极限承载力增大,但当桩径由7.0cm增至8.0cm时,桩体的压缩变形和极限承载力变化较小;2种桩体发生破坏时均为桩体两端出现裂缝甚至破损,钢纤维有效地提高了素混凝土桩的抗裂性能.根据试验结果,给出了设计钢纤维混凝土桩的几点建议.     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

不同试验方法下微型抗拔桩的受力特性对比分析

抗拔桩的试验方法有单桩静载试验法和自平衡测试法两种,而这两种试验方法的反力装置会对桩周土产生一定影响,因而对微型抗拔桩进行理想拔桩、理想托桩和常规拔桩的数值模拟,以对这三种试桩结果进行比较分析.结果表明:三种试验方法得到的微型抗拔桩承载力基本相同,但常规拔桩方法计算的位移较小于另外两种方法;常规拔桩方法桩身上部轴力减小较快,侧阻发挥更为充分,另外两种试桩方法桩身下部侧阻应力水平较高;桩土滑移距离随着桩埋深的增加先增大后减小,理想拔桩和理想托桩的桩土滑移距离及其增长速率明显大于常规拔桩.综上所述,由于传统单桩静载试验的反力装置对其下土体的约束,会对试桩的位移、轴力、侧阻和滑移距离产生影响.     

微型桩-加筋土挡墙路基结构的模型试验研究

提出了一个适用于陡坡路基的微型桩-加筋土挡墙结构,为了初步检验该新型结构的有效性,通过几何相似比为10∶1的缩尺模型试验,选取合适的相似材料,对三种不同加固工况的加筋土挡墙进行了对比研究.结果表明:在2~10 kPa附加荷载下,较之未加固和单根竖直桩加固的挡土墙,附加荷载引起的微型桩-加筋土挡墙沉降分别减小了10.6%~40.2%和9.7%~26.4%,且附加荷载越大,减小的比例越大,而其竖直桩身弯矩则比单根竖直桩的工况减小了55.2%~77.8%;同时,倾斜桩身弯矩增量比竖直桩高出25.9%~40.3%,因而倾斜桩对挡土墙变形的控制发挥着更为重要的作用,有必要加强倾斜桩的配筋.因此,微型桩-加筋土挡墙的优越性得到了初步验证,可为其在公路建设中的应用提供参考.