深厚软土区超长桩基压缩变形测试及分析

提出了一种联合运用沉降计和应变计观测超长桩基桩身压缩变形及桩底土压缩变形的新方法,详细介绍了所涉及元器件的安装方法和施工工艺;实践表明该方法的监测深度可达地表以下100 m,有效完善了深厚软土区超长桩基沉降变形测试技术.基于实测数据和数值仿真,系统研究了上海地区超长桩基的压缩变形规律及特性.主要结论如下:1)桥梁施工过程中,桩基竖向压缩变形随其受载历史呈"阶梯"式增长变化;群桩基础工后沉降约为5.0 mm,小于相关规范规定的20 mm限值;桩基承台的微小变形易导致不同位置基桩的桩顶沉降和桩身轴力存在一定差异. 2)桩底以下20～30 m范围内土体的总压缩变形量和单位厚度土层压缩量已很小,可初步判定上海地区高速铁路桥梁超长桩基的桩底土层压缩影响范围约为20 m. 3)沉降计法测试所得桩身压缩变形的精度通常高于应变计法;对于超长桩基,桩身压缩变形占桩基总沉降的比例可达30%～40%,在计算桩基沉降时应予以考虑. 4)桩身浅层范围内存在负摩阻力,距桩顶向下11 m处出现中性点,且中性点位置随桩基荷载增加有逐步上移的趋势.     

软土地区预应力竹节桩与管桩抗压承载性能研究

软土地区土体工程性质较差,土体所能提供的桩侧阻力较小,限制了PHC管桩承载性能的发挥.预应力高强混凝土竹节桩(PHDC桩)桩身每隔一定距离存在一个突出的竹节节点,竹节节点能够增加桩基的桩侧承载性能,从而提高桩基的极限承载力.为了研究PHDC桩在软土地基中的承载性能,进行了一系列PHDC桩和PHC管桩的现场静载试验,通过对试验结果的分析,得出以下结论:PHDC桩施工过程对桩周土体的扰动程度较大;当休止期为15 d时,PHDC桩周围的土体强度未恢复,PHDC桩的极限承载力远低于设计值;当休止期增加到40 d时,350(400)mmPHDC桩的极限承载力与400 mm直径的PHC管桩的极限承载力相同,说明当PHDC桩的桩周土体强度恢复时,PHDC桩的承载性能优于PHC管桩的承载性能;休止期为40 d时,3号和4号PHDC桩达到极限承载力时的桩顶位移值分别为桩身直径的9.46%和7.37%,大于PHC管桩达到极限承载力时所需要的桩顶沉降值.     

竖向承压螺旋桩基础极限承载力判定

通过对三种桩型的异型螺旋桩基础的静载荷试验,绘制了12条P-s曲线,分析了竖向静载荷作用下螺旋桩基础的桩土相互作用和承载性状特征,使用LogP-s方法判定了具有明确物理意义的承压螺旋桩基础极限荷载,讨论了地基土材料密实度、叶片距宽比(叶片间距与叶片净半径的比)对螺旋桩承载性状的影响.当叶片间土柱压密后,P-s曲线光滑,极限荷载增加,桩顶沉降减小;随叶片距宽比的增大,螺旋桩基础的极限荷载和桩顶位移均增大.     

深厚软土地区深层搅拌桩的设计

深厚软土地基采用深搅桩处理应重视变形的控制,采用沉降量的大小确定桩长,深厚软土深搅桩强度检测标准应从严,本文通过对比设计,得出桩长与沉降,桩长与承载力的关系。提出对复合地基的强度检测应从严控制变形取值。     

软黏土基坑开挖诱发邻近桥梁桩基的时变响应

利用PLAXIS 3D软件和软土蠕变模型，建立某市政道路下穿市域铁路桥梁基坑工程的三维数值模型，通过与实测数据的对比验证模型的合理性. 将软土蠕变模型退化为软土模型，考虑桩顶约束条件，对比分析桥梁群桩的时效水平响应. 结合两阶段法，将数值计算得到的土体自由场时变沉降作为“外荷载”作用于桩基，利用考虑桩土往返剪切的荷载传递方法，计算桩身自重、桩顶荷载和后续近接工程基坑开挖作用下桩基的竖向力学响应. 结果表明：1）土体蠕变对邻近桥梁群桩变形、内力的影响较大，甚至不亚于墙体瞬时变形的影响；2）桥梁群桩桩身的变形、内力与离开坑壁的距离呈负相关，并表现出群桩的遮帘作用，桩顶的变形、内力则由桩顶约束条件决定；3）对于桩顶承受荷载不大以及后续受近接工程基坑开挖扰动不大的深厚软弱地层中的桥桩桩基，在以桩顶变形为控制目标时，存在合理桩径和合理桩长.     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根φ1 500 mm试桩的竖向与水平静载荷试验,实测得到了桩的荷载-沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力-位移-时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性.试验结果表明:大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10 mm,水平承载力可取900 kN.建议采用位移控制设计此类桩基.     

橡胶轮胎散体桩群桩复合地基有限元分析

目的分析橡胶轮胎散体材料桩(RGP)群桩的承载性能,为橡胶轮胎散体桩复合地基的实际应用提供设计参数.方法通过ABAQUS有限元软件建立桩土三维有限元模型,研究不同桩长、桩径、桩间距及褥垫层厚度等对橡胶轮胎散体桩群桩承载性能的影响,得到载荷-位移、桩身应力等关系曲线.结果 RGP桩复合地基的沉降随桩长的增加而减小,但存在有效桩长.随着桩间距的增加,RGP桩复合地基的承载力、桩顶应力和桩身最大应力增加,桩土应力比先增大后减小.随着桩径的增加和褥垫层厚度的增加,RGP桩复合地基的承载力均呈增加趋势,桩土应力比减小.桩径的增加在提高复合地基置换率的同时也使得橡胶轮胎的环箍能力降低,所以RGP桩复合地基设计时应综合考虑桩土承载能力和橡胶轮胎的环箍作用.结论合理调节桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度等参数会促进桩土协同作用的发挥,进而改善RGP桩复合地基的承载能力.     

高速公路改扩建旧桥加宽桩基础差异沉降控制离心模型试验

为解决高速公路改扩建工程旧桥加宽中新旧桩基的差异沉降问题,依托北河崖大桥加宽工程,通过室内离心模型试验,分别研究了新桩不同桩长、不同桩径下单桩承载特性和新旧桩基差异沉降变化规律,并结合敏感性分析方法,得出北河崖大桥新桩桩长、桩径合理增量范围,提出了高速公路改扩建旧桥加宽桩基础差异沉降控制技术参数.结果表明:新桥桩基施工...     

深厚软土地基桩筏基础筏板厚度承载特性试验

为了获取内陆深厚软土地区桩筏基础复合地基承载特性,通过几何相似比为1∶10的物理模型试验研究和数值模拟,在试验中对基础的沉降、土压力、筏板内力及桩顶反力等数据进行采集,研究了不同工况下内陆深厚软土地基桩筏基础不同筏板厚度的承载变形特征.结果表明:桩筏基础的沉降分为3个阶段:线性阶段、非线性阶段和破坏阶段;加大筏板厚度对于筏板相对刚度具有较大影响,筏板相对刚度处于刚性状态时加大筏板厚度能有效降低总体沉降,并减少差异沉降;加大筏板厚度后,筏板和板下土体更多地承担了荷载;板下地基反力呈现四周大、中心小的趋势.     

膨胀土地基中单桩承载特性非线性分析

膨胀地基中桩-土共同作用较为复杂,膨胀作用影响桩基承载性能的发挥.为了探究膨胀作用对单桩承载性能的影响,该文基于桩-土相互作用机理,考虑土体剪切模量随深度的变化规律,利用剪切位移法推导出了单桩弹性理论解.在此基础上,结合荷载传递矩阵提出了膨胀作用下单桩竖向位移内力非线性分析方法,并通过与试验数据的对比验证其正确性.然后分析各参数对单桩性能的影响,发现部分桩身受到膨胀作用时,桩长的增加能够有效降低桩顶隆起量和提高承载力,但当桩长达到约为膨胀影响深度3倍后作用不明显;全部桩身受膨胀作用时,桩长的增加会增大桩顶隆起量,而承载力呈先增大后减小的趋势.桩径对浸水后的桩身隆起量的限制效果有限,并且对浸水前后的桩基承载力改变量的影响不明显.     

强风化泥岩地基嵌岩打入桩承载性状分析

结合青岛某大型桩基工程,通过静载荷试验分析了强风化泥岩地基3根嵌岩打入桩在极限荷载作用下的承载性能。试验结果表明:3根工程桩的Q-s曲线均表现为陡降型,且桩顶沉降量超过40 mm,桩基承载力未达到设计要求。同时,结合标准贯入试验及多根工程桩的静载试验结果,分析得出基桩承载力不足主要是地下水对强风化泥岩的崩解软化作用所致。     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

风化岩地基CFG桩复合地基承载特性现场试验

为研究嵌岩短桩复合地基的承载性状与沉降变形的主要影响因素,以7根CFG嵌岩短桩复合地基的静载荷试验为依托,并结合场地勘察报告对试验结果进行分析.研究结果表明,在青岛地区采用CFG短桩加固软土地基可取得良好的效果,两个试验区CFG桩复合地基承载力特征值分别为430,450 k Pa,均满足设计要求且其承载力仍有发挥余地; CFG嵌岩短桩(3～7 m) P-s曲线为缓变形,呈s型变化,表现出半刚性端承型桩的特性;该嵌岩短桩复合地基的沉降变形主要来自桩身的压缩量,对于嵌岩灌注短桩(3～6 m),其桩长增长60%～67%,沉降量可增长52%～78%,对于嵌岩灌注短桩(7～8 m),桩长增长1%～4%,沉降量可增长36%～106%,但总沉降量仍较小,不超过14.5 mm,满足工程变形要求.研究结果可为类似工程CFG桩的设计和应用提供参考依据,提高经济效益.     

湿陷性黄土地基大跨度桩基承载特性模型试验

城市车辆段上盖开发工程中的大跨度桩基具有单桩竖向承载较大、桩间大跨度范围内土体受荷较小的特点。以西安地铁某车辆段大跨度桩基为研究对象,制备人工湿陷性黄土作为相似材料,开展了湿陷性黄土地层大跨度桩基的室内模型试验,研究大跨度桩基在湿陷性黄土地层中的荷载传递机制与变形规律。结果表明：制备的人工湿陷性黄土与现场原状黄土性质接近,将其应用于模型试验时可以得到良好的效果;大跨度桩基在未浸水时,荷载沉降曲线为陡降型,桩身轴力在桩顶附近显著下降,未达到极限承载力时,桩顶沉降、桩端阻力线性增大;在黄土浸水湿陷后,桩身轴力沿埋深方向呈“D”字型分布,随着浸水时间的增加,桩顶沉降、桩端阻力先缓慢增加后显著增加,中性点位置不断向桩身下部移动。     

基于有效桩长的超长抗拔桩选型优化

针对目前超长抗拔桩选型偏于经验的情况,结合上海软土地区某桩基工程,采用优化双曲线数学模型模拟桩顶位移曲线,并从有效桩长的角度优化超长抗拔桩选型。结果表明：超长桩承载力设计值受有效桩长影响,超过有效桩长的设计是不经济的。软土地区超长抗拔桩的最优选型是桩侧注浆直桩。该研究考虑了桩身发挥深度的影响,可为抗拔桩优化设计提供参考。     

寒区冻土层退化条件下桩基础稳定性劣化评价方法

在寒区冻土层季节性退化演变过程和未冻土层存在的情况下,对发生典型冻拔破坏的桩基础进行受力分析,得到季节冻融循环演化过程中各土层桩侧摩阻力的计算公式,并在此基础上,对桩基础抗拔稳定性劣化进行研究,建立寒区深层冻土退化、土体出现未冻土层状况下桩基础发生冻拔破坏的临界承载力数值模型。以工程实例对桩基础的各个土层状况进行分析,在假设土的干容重、冻土的总含水量、地中热流值、冻土的导热系数不变,季节冻融层为强冻胀土条件下,分析桩长范围内各层土厚度随时间的变化以及最大冻深处截面应力随未冻土层厚度与桩长之比的关系,对季节循环演变中土体的冻拔力和桩侧摩阻力进行计算、比较,并对群桩基础的抗冻拔稳定性验算方法进行讨论。研究结果表明:部分多年冻土层退化为未冻土层,将导致桩基础的总抗拔力和临界失稳冻结深度减小。桩侧未冻土层厚度与桩长的比值和临界比值的比较结果可作为桩冻拔稳定性的判断标准。得到的临界承载力模型可以为寒区冻土层演化过程中桩基础稳定性评估提供数值分析依据。     

挤扩支盘桩在宁波绕城高速公路桥梁施工中的应用

挤扩支盘桩是一项仿生学的发明,该技术能充分利用地基承载土层,在有效地减小桩径和桩长的同时大幅度提高桩的承载力。并减少桩体沉降量。宁波市绕城高速公路东段互通中部分桥梁桩基础采用变径挤扩支盘技术,施工期间对支盘桩技术进行了系统性的完善和总结,为支盘桩技术在交通行业的推广创造条件,有力地推动交通工程领域的节能减排工作。     

基于Mindlin位移解考虑桩径影响的桩基沉降计算

为弥补桩基沉降计算的Mindlin-Geddes法忽略桩径影响的不足,基于Mindlin位移解,按照Geddes应力解的假设,推导了在考虑桩径的影响下竖向承载桩基础沉降计算的解析表达式.将圆周分为若干等分,实现了解析表达式的数值积分解,可适用于等直径单桩、扩底桩和大桩距、布桩不规则或桩长不一样的群桩基础沉降的求解.算例结果表明,该方法对实际工程问题的计算精度是可靠的.     

上砂下黏地基中竖向力-扭矩联合受荷单桩承载特性

为探讨上砂下黏地基中桩顶竖向力（N）与扭矩（T）联合作用下单桩基础的承载特性,基于室内模型试验,获得一系列 N-T联合作用时的桩顶荷载-位移曲线及桩身内力分布,并经无量纲化处理与曲线拟合,得到 N-T联合受荷单桩的承载力包络线及其简化计算公式;在此基础上,进一步采用ABAQUS对N-T联合受荷单桩进行数值模拟,获得桩身弹性模量Ep、长径比 L/D 及相对砂土层厚度 lu/L对桩身承载特性的影响规律 . 结果表明：相比于单一受荷, N-T联合作用会导致桩身竖向和扭转承载力明显降低,且施加N（或T）会引起桩身扭转角（或沉降）增大 . 通过数值分析还发现桩身变形主要发生在 0~0.6L范围;增大 L/D 和 lu/L可明显提高桩身承载力,而增大 Ep对提高桩身承载力的作用较小,故建议提高桩身承载力的优选措施是适当增加桩长或砂土层厚度;另外,上下土层分界面处会发生明显的应力突变.     

深厚回填土中嵌岩灌注桩承载性状现场试验研究

以青岛某重点工程为依托,对6根冲孔嵌岩灌注桩进行大吨位竖向静载荷试验与桩身内力测试(其中3根试桩加载至极限状态),探讨深厚回填土中(厚度为10 m)嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性,分析强夯预处理技术对深厚回填土承载力的影响,总结现存嵌岩段极限侧摩阻力估算方法并评估其在本场地条件下的适用性。研究结果表明:6根试桩荷载-沉降曲线均为缓慢型,沉降与桩顶荷载呈非线性关系;桩顶沉降介于23~60 mm,且卸载回弹率较大,多数超过50%,嵌岩灌注桩的弹性工作性状较明显;在极限荷载状态下,桩端分担的桩顶荷载高达50%,嵌岩段侧摩阻力高达750 k Pa。强夯后回填土层的桩侧摩阻力由30 k Pa上升至120 k Pa,桩顶沉降平均值约为21 mm,约为未强夯处理回填土层中基桩沉降的50%;与采用Hoek-Brown破坏准则的理论估算法相比,基于岩石单轴抗压强度(UCS)的经验法较简单且能提供较为合理的估算值,且当折减系数取0.200~0.225时,误差率小于10%。