基于光纤光栅传感技术敞口混凝土管桩应力测试现场试验

基于4根足尺敞口混凝土管桩现场试验,在桩身刻槽预埋串联式的FBG传感器,成功地将准分布式FBG传感技术应用在贯入过程中桩身轴力的测试,研究了敞口混凝土管桩稳态贯入过程中桩端阻力和桩侧摩阻力的变化规律。试验表明：FBG传感技术能够准确分离桩端阻力和桩侧摩阻力,测试效果较为理想。桩端阻力和桩侧总摩阻力沿深度变化曲线反映土层的工程性质,桩端阻力受土层变化影响明显,硬质土层界面处桩端阻力平均增幅78.5%;桩侧摩阻力进入圆砾层时出现峰值,平均增长幅度为20.2%。桩端位于非硬质土层,桩端阻力、桩侧摩阻力变化不明显。贯入过程中桩身轴力变化曲线表明桩身下部侧摩阻力明显大于上部侧摩阻力。     

基于光纤传感技术静压PHC管桩贯入过程试验

为探讨桩端阻力和桩侧摩阻力对静压桩贯入机制的影响以及贯入过程中的荷载传递规律,通过在桩身埋设光纤光栅(FBG)传感器,对足尺闭口PHC管桩静力压入层状土地基的沉桩过程进行监测.试验结果表明:光纤光栅传感器的稳定性好、抗干扰性强,对桩身应力的监测效果较好;压桩力的变化规律基本反映了土层的分布情况,桩端土层的软硬程度制约着压桩力的变化;桩端由黏土层进入到粉土层时,压桩力平均增加2.5倍,桩侧摩阻力平均增加1.7倍且占沉桩阻力的44.99%;桩端阻力受桩端土性的影响较大,粉土层的桩端阻力约为黏土层的2倍且占沉桩阻力的59.84%;桩端由硬土层进入软土层时,需考虑沉桩速度和桩身表面切向力对桩侧摩阻力的影响;在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一标高处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力不断减小且其退化现象明显.     

双壁静压开口管桩贯入及承载特性试验研究

为了更进一步研究黏性土地基上静压桩贯入及承载特性,通过在桩身安装光纤光栅(FBG)以及在桩顶安装温度自补偿传感器,对双壁开口模型管桩的沉桩和单桩承载特性进行研究。结果表明:压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力随着贯入深度的增加而增大,且桩端阻力为沉桩过程的主要阻力,沉桩结束时占比为66.7%。相比于外管,内管桩侧摩阻力和桩身轴力均较小。荷载-位移曲线为陡降型,最大沉降为47.72 mm,极限荷载为6.3 kN,是沉桩终压力的2.48倍。试桩内管桩身轴力在土塞高度范围内以及外管桩身轴力在桩长范围内随着桩身埋深逐渐减小。内管桩侧摩阻力仅在土塞高度的范围内随着深度逐渐增加;外管桩侧摩阻力在荷载小于7.0 kN时,随着深度呈先增大后减小的趋势,当桩顶荷载达到7.0 kN时,随着深度逐渐增大。在各级荷载作用下桩端阻力占桩顶荷载的比例为53.6%～65.1%,表现出了较好的端承桩性状。研究结果对双壁开口管桩内外管贯入及承载特性的研究具有重要的意义。     

桩土临界位移的研究

为预测桩的极限承载力,对桩土临界位移进行了研究。选取了钻孔桩及管桩两种桩型的桩进行静载试验及内力测试。桩顶沉降量是由两部分组成的,一是桩身的压缩变形,二是桩的整体位移,用桩顶沉降量减去某一横截面以上桩身压缩产生的变形量后得到的位移是该截面的桩身实际位移。试验发现,对于超长的预制管桩,桩身压缩产生的变形量在桩顶位移中占重要比例,应以桩身实际位移进行桩土临界位移研究。根据试验结果绘制了各土层侧摩阻力与该土层处桩身实际位移的关系曲线,根据这些关系曲线可知:桩侧摩阻力随桩身实际位移的变化可分为快速增长阶段、平缓阶段及下降阶段,不同深度土层的侧摩阻力发挥不同步。采用"假想悬臂梁模型"对试验现象进行分析,得出某土层的桩土临界位移随桩土界面强度的增大而增大、随土层自身强度的增大而增大、随土层所受的周边土层向上的限制作用的增大而减小的结论。     

管桩水泥土复合基桩抗拔荷载传递规律试验研究

为研究管桩水泥土复合基桩在竖向上拔荷载作用下桩身荷载传递规律,结合现场荷载试验及桩身光纤光栅应力测试,研究各级荷载下桩身轴力、侧摩阻力及变形量的变化特征。经分析得出:管桩水泥土复合桩荷载-上拔量(P-S)曲线变化较缓;管桩主要承担竖向抗拔荷载,在端部上拔荷载作用下,桩身轴力在桩端最大,沿桩身向上逐渐减小,管桩主要依靠桩身下部和中部承担上拔荷载。     

南沙地区钉形水泥土搅拌桩荷载传递规律的试验研究

以广州南沙某城市干道地基加固的钉形水泥土搅拌桩为研究对象,通过在桩体中埋设应变片,结合现场载荷试验,对钉形水泥土搅拌桩桩身应力、轴力和侧摩阻力的变化规律进行研究。研究结果表明:由于钉形水泥搅拌桩变截面的作用,在变截面上下两端桩体的应力和轴力产生较大衰减,形成1个明显的凸峰;桩身的应力和轴力主要集中在变截面之上,它们分别占全部应力和全部轴力的58.79%和78.82%,而变截面下部12.0 m长桩身的应力和轴力分别只占42.21%和21.17%;桩体的桩身侧摩阻力与深度曲线具有明显的分段性,呈S型;在距桩体上部4.5 m范围内,桩体侧摩阻力占总侧摩阻力的88.89%,而桩身下部10.5 m长桩体的侧摩阻力仅占总侧摩阻力的11.11%。     

大直径混凝土桩的承载特性试验研究

为研究软岩地区大直径混凝土桩的承载特性和荷载传递机理,本文对3根大直径混凝土桩进行单桩竖向抗压静力载荷试验,探讨桩荷载沉降曲线、桩身轴力和摩阻力的变化。结果表明:大直径混凝土桩的荷载沉降曲线Q-s曲线呈缓变型,并且具有相对较高的承载力及桩身强度;大直径混凝土桩桩身上部一定范围内先承受负侧摩阻力,中性面以下开始承受正侧摩阻力,承载形状呈摩擦桩。本文研究结果可为软岩地区大直径混凝土桩的理论研究及应用提供参考,对其他地区类似工程实践具有一定的借鉴价值。     

砂土中静压管桩在不同沉桩速度下的模型试验研究

在室内对静压管桩贯入过程中施加不同的沉桩速度,探究在不同沉桩速度完成后,测得的各个桩深处的土压力大小,以及桩端阻力与压桩力之间的关系。得出静压管桩沉桩速度大小对桩贯入一段时间后测得的土压力影响不大,而对于贯入过程中的桩周土压力是有影响的。桩端阻力在一定深度范围内呈线性增加的,沉桩速度不同造成相同深度处压桩力大小的不同,桩端残余压力也是计算桩承载力的一部分,不可忽略。     

桩基模型试验应变测试方法比较

桩身应变测试是桩基承载性能研究中的一项重要内容,是竖向荷载作用下桩身应力、轴力、侧摩阻力等荷载传递规律分析的基础.基于室内模型试验,采用常规的电阻应变片与光纤布拉格光栅（FBG）两种应变测试方法,对两组单桩在竖向荷载作用下的桩身应变特性做了完整的测试.对比分析试验结果表明：光纤布拉格光栅测得的应变数据具有较高的精度和稳定性,可以绘制更符合客观实际的桩身轴力和桩侧摩阻力曲线.     

劲性搅拌桩的荷载传递规律

劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中,形成复合受力桩的一种新桩型.采用堆载反力法,加载方式为慢速维持荷载法,对桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩进行了现场载荷试验,旨在研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力等特性,进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状,并提出该桩型单桩竖向极限承载力标准值的计算公式.研究结果表明:芯桩的置入提高了水泥土搅拌桩的桩身刚度和截面承载力,使极限状态下水泥土的侧摩阻力和桩身混凝土的材料强度得以充分发挥.劲性搅拌桩兼有水泥土搅拌桩和预制桩的优点,具有承载力高、沉降小、造价低和侧摩阻力大的优势,是软土地基中极具潜力的一种桩型.     

单桩桩侧摩阻力变化规律的三维数值模拟

桩土间的相互作用是桩侧产生摩阻力的本质原因,本文基于MADIS/GTS软件通过设置不同接触单元、变化接触单元中剪切刚度模量、法向刚度模量对承受竖向力的桩侧摩阻力、轴力及应力等进行了分析。结果表明:在不同土层中设置相应的接触单元时,摩阻力在土层分界面处会出现明显拐点,对桩顶位移也有一定影响;随着模量值的增大桩侧摩阻力值也随之增大。     

应用圆柱孔扩张理论对PHC管桩承载特性的研究

应用圆柱孔扩张理论对合肥滨湖新区某工程PHC管桩的承载特性进行数值分析,计算结果与静载试验吻合较好,桩侧摩阻力分布呈"三峰态"曲线,挤土后的桩侧摩阻力极限值比勘察报告推荐值大25%,挤压后的硬塑粘土层的极限桩端阻力比规范值高46.0%~59.3%,从而得出了合肥地区挤土PHC管桩桩身侧摩阻力与桩端阻力勘察设计取值偏低的结论。     

钢筋计在扩底桩侧摩阻力计算中的应用

文章介绍通过振弦式钢筋应力计测量桩身轴力,根据所测结果最终得到桩侧摩阻力沿深度分布状态.桩侧摩阻力值反映出桩体扩头部分在抗拔过程中起到的关键作用,桩侧摩阻力主要由桩身所处中、下部分土体提供.     

钻孔灌注桩荷载传递机理试验研究

通过桩基静载试验实测数据,分析了桩身轴力的荷载传递机理.结果表明:桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力逐渐向下传递,具有明显的摩擦桩特点,桩侧摩阻力所占比重较大,而桩端阻力所占比重较小;桩底沉渣厚度显著影响桩顶沉降量与极限承载力.     

海上超长PHC管桩BOFDA内力测试

布里渊光频域分析技术(Brillouin Optical Frequency Domain Analysis,BOFDA)是全分布式光纤感测技术中的一种,具有独特的测试与监测优势.将BOFDA应用于海上超长PHC(Prestressed High Strength Concrete)管桩内力测试,并在超长PHC管桩成桩过程中,就将传感光缆植入桩身中,可明显提高传感光缆的成活率和测试精度.现场测桩试验结果表明:在超长PHC管桩成桩过程中传感光缆的植入工艺是十分成功的,桩身轴力和侧摩阻力测试结果能够很好地反映桩身内力的分布变化规律,成效显著,为PHC管桩,特别是海上超长PHC管桩的内力测试提供了一种新的内力测试方法,值得推广.     

现浇X形混凝土桩模型试验

为了对X形混凝土桩荷载传递机理有更深入的认识,以自行研发的大型土工试验模型槽为依托,进行了X形混凝土桩、同外包直径圆形桩的静载荷对比试验.利用埋设在X形混凝土桩中的监测仪器对桩身轴力、桩端阻力以及桩体沉降等进行了直接量测,分析比较了在桩顶竖向荷载作用下X形混凝土桩与同外包直径圆形桩的荷载-沉降曲线、侧阻力及端阻力的发挥、桩身侧阻力的分布等.试验结果表明:X形混凝土桩中出现了类似于H形桩的"半封闭土塞"及X形混凝土桩的桩端阻力承载力系数小于圆形桩的情况,体现了X形混凝土桩截面形状的影响.     

刚性桩复合地基承载特性的试验研究

通过现场试验,测出了CFG桩不同深度处的桩身轴力和侧摩阻力,并得到了桩土应力比。分析了CFG桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程。研究了加载过程中桩侧摩阻力和端阻力荷载分担以及荷载分担比随外荷载的变化规律。最后介绍了CFG桩复合地基中负摩擦阻力的作用,得出了CFG桩由于褥垫层的设置,在加载初期,桩身存在负摩擦力,同时协调了桩土变形,使得桩土共同承担荷载,充分发挥土体的承载能力。     

深厚回填土中单桩受力变形影响因素研究

以具体工程为案例,采用有限元计算软件MIDAS/GTS进行数值模拟,对比工程监测数据,遵循单一变量原则,研究桩端土层弹性模量、桩顶竖向荷载及回填土厚度变化对单桩受力变形的影响.研究表明:改变桩端土层弹性模量,由8 MPa增大至300 MPa时,深厚回填土中单桩负摩阻力增幅达117%,最大轴力增加87%,中性点位置不断下降,桩顶沉降值减小;随着桩顶竖向荷载逐渐增大,荷载值对深厚回填土中单桩负摩阻力影响程度逐渐减小,中性点深度比越来越小,此时桩顶竖向荷载、负摩阻力与中性点三者的变化处于一种动态平衡的过程之中;当回填土的厚度由5 m逐渐增加至25.5 m的过程中,单桩负摩阻力及轴力增大,且中性点深度比呈增大趋势.     

挤扩支盘桩承载性状与沉降特征的试验

通过对支盘桩的静载荷试验和对桩身轴力的测试,分析了桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理和沉降特性,测试了桩身侧摩阻力和承力盘的端承力分担荷载的比例.指出工作荷载下支盘分担的荷载比例高于60%;桩侧摩阻力充分发挥时桩顶的沉降约为0.6%d;支盘间距3.57d没有明显影响承载力的发挥.     

浅谈静力压桩沉桩及静载特点

本次研究采用室内模型试验,主要通过对模型桩在打入过程中的监测,分析管桩在打入过程中的端阻力,侧摩阻力以及侧压力的变化,并通过静载试验,分析单桩承载力和桩体位移。