静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验,研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能.对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析,并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算.试验结果表明:受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响,静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力;抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值;采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时,需要考虑土层的极限深度(或极限竖向有效应力),当土层深度超过极限值时,采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值.     

静钻根植竹节桩抗压与抗拔对比研究

静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基础.大量试验研究表明,桩受到上拔荷载与压荷载时,桩侧极限摩阻力存在差异,并将抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力比值定义为抗拔侧摩阻力折减系数.为了研究静钻根植竹节桩在软土地基中抗拔与抗压条件下侧摩阻力大小的差异系数,通过一组现场试验得到了抗压桩与抗拔桩的荷载位移曲线,然后根据实测参数用有限元软件Abaqus对试桩进行模拟,并将现场试验与数值模拟的荷载位移曲线对比以验证模型的可靠性.研究结果表明:抗拔桩与抗压桩桩身轴力具有相似传递特性,静钻根植竹节桩在软土地基中的总侧摩阻力折减系数λ=0.5;桩端水泥土扩大头直径的增加对提高抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力作用不明显;静钻根植竹节桩的总侧摩阻力折减系数基本不随桩端扩大头直径的改变而改变.     

桩周上覆荷载作用下抗拔桩弹性变形解析解

抗拔桩在实际工作过程中,桩周土体表面存在荷载作用,会对抗拔桩的桩土相互作用特性产生影响。采用桩侧剪切位移传递法与弹性理论相结合,考虑桩周土体表面上覆荷载作用,推导出抗拔桩的桩顶位移、桩身轴力以及桩侧摩阻力随桩身分布的弹性解析解。在此基础上,通过一个实例利用解析解分析上覆荷载作用对抗拔桩位移、轴力以及摩阻力分布的影响。结果表明:桩周土体表面上覆荷载增大了桩上部的侧摩阻力,可有效增大抗拔承载力。与模型试验结果进行对比,发现给出的解析解可较好反映抗拔桩在实际工作状态下的荷载-位移关系(小于极限荷载的40%),可为后续研究提供参考。     

多壁座支撑桩承载特性数值模拟研究

为了研究新型多壁座支撑桩抗拔和抗压特性,以长15m、直径0.8m的多壁座支撑桩为研究对象,利用FLAC~(3D)数值模拟软件,对其水平方向承载力、竖直方向承载力、位移和侧摩阻力等承载特性及桩身荷载传递规律等问题进行研究与分析。分析结果表明,与普通桩相比,多壁座支撑桩的极限抗拔承载力提高了约37%,极限抗压承载力提高约1倍;承载能力提高的同时,多壁座支撑桩具有更小的位移。当多壁座支撑桩所受承载力达到一定值时,侧摩阻力保持不变,壁座支撑处受力呈小幅度上升。     

后压浆技术对桩基承载力的影响

根据桩基现场原位试验，分析研究了后压浆技术对钻孔灌注桩承载力性状的影响。试验结果表明；浆液的作用消除了桩端沉渣和桩侧泥皮的影响，使土体固结，强度增大，改善了柱的传递性能，使桩侧摩阻力增加，轴力衰减速度加快；桩侧极限摩阻力提高50％以上，达到桩侧极限摩阻力时的沉降增大6倍以上，为桩端阻力的发挥提供了更大沉降距离；相同沉降量下后压浆桩桩端阻力提高幅度较大；浆液对桩侧阻力及桩端阻力综合影响提高了桩的极限承载力。     

桩-岩界面胶结作用影响下软岩嵌岩桩承载特征

为研究竖向荷载作用下嵌岩桩桩-岩界面水泥浆的胶结作用对其剪切特性及嵌岩桩的荷载传递性质的影响规律,针对桩-岩界面剪切过程中的胶结弹性变形、滑动剪胀和剪切滑移三个阶段特点,建立了考虑胶结作用影响下的各阶段桩-岩界面剪切本构模型.根据软岩嵌岩桩桩-岩界面粗糙体磨损特性,利用滑移线场法原理分析并得到了嵌岩桩极限剪胀位移.基于荷载传递理论,推导并建立了软岩嵌岩桩荷载传递解析模型.依据所建立的模型并结合实例验证方法,进一步分析了胶结作用影响下桩侧岩石力学特性等因素对嵌岩桩桩侧摩阻力的影响规律.研究结果表明:桩-岩界面胶结作用使剪胀区域桩侧摩阻力明显增大;随着桩侧岩石弹性模量的增大,胶结作用对剪胀区桩侧摩阻力的增强效应越明显,对剪切区域桩侧摩阻力弱化效应越大.当计算软岩嵌岩桩极限承载力时,桩-岩界面胶结作用的影响不可忽略.     

固结状态不同的饱和软土中桩基竖向循环承载特性

为了研究地基土在不同固结状态下竖向循环荷载对桩基承载力的影响,在三组不同固结围压、固结度的饱和软土单桩基础中,分别进行了初始静载和循环加载后静载两个独立试验,其中循环加载采用位移控制,依次施加四个递增振幅。通过数值模拟进一步分析桩基承载力的循环弱化规律。结果表明:当循环荷载大于桩周土硬化应力阈值时,桩土系统会发生强度弱化和刚度软化,桩基动刚度随着循环次数增加而减小。地基土固结围压、固结度的增加使桩周土硬化应力阈值提高,桩土系统抗弱能力提高。当循环荷载小于硬化应力阈值时,桩土系统强度弱化不明显,甚至发生刚度硬化,桩基动刚度随着循环次数增加而增大。地基土固结围压越大、固结度越高,桩基极限承载力越大,弱化后的桩基极限承载力也越大,相应的残余承载比越小。循环加载时,桩侧摩阻力和桩端阻力共同弱化,桩端阻力的弱化速率滞后于桩侧摩阻力,桩侧摩阻力的弱化是该桩基承载力弱化的主要原因。     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型,基于传递矩阵法,利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩顶荷载 沉降关系的解析算式.研究结果表明:对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩,当桩土相对位移达3～7mm时,桩侧摩阻力达到极限状态,此时,桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40%～50%;随着荷载的进一步增大,桩侧摩阻力减小,当桩土相对位移约为20mm时,桩侧摩阻力几乎全部丧失.同时,利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数,运用该算法对某工程试桩进行了计算对比,其计算值与实测值吻合.     

钻孔灌注桩抗拔荷载的传递机理研究

通过对钻孔灌注桩的现场原型抗拔试验,研究了钻孔灌注桩抗拔时荷载的传递机理,由实测桩身内力确定了荷载沿桩深度的变化、桩侧摩阻力沿桩深度的分布规律及桩的荷载传递函数,并提出了合理设计抗拔桩的思路。     

广东地区超长旋挖灌注桩桩端注浆试验

目的分析常规桩和注浆桩的荷载传递特性,对比常规桩和注浆桩在不同桩顶位移下承载力的提高幅度,提出了设计大直径超长单桩极限承载力的建议方法,并验证其适用性.方法通过广东某大桥大直径超长旋挖灌注桩桩端注浆现场试验得出荷载-沉降曲线,根据预埋的应力计测出桩身侧摩阻力值,通过计算得到桩身轴力、桩土相对位移以及桩端位移.结果注浆桩S2的桩端阻力比常规桩S1发挥较早,浆液技术更有利于侧阻和端阻的同步发挥;注浆桩总承载力、侧摩阻力和端阻力提高系数随桩顶位移呈先增大后减小趋势,总承载力和侧摩阻力的提高系数变化平稳,增加速率远远小于端阻力.结论桩端注浆不仅有利于端阻的发挥,还有效减小了桩顶沉降,从而提高单桩极限承载力;常规桩下部土层侧摩阻力和端阻力未达到极限,建议计算时乘以折减系数;桩端注浆桩桩端附近土层的侧摩阻力和桩端阻力均乘一定的增大系数.     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

桩长对单桩沉桩阻力和承载力特性影响的模型试验

静压桩的应用越来越广泛,为明确桩长与沉桩和承载力特性之间的关系,基于室内模型试验,对砂土中不同桩长的模型桩沉桩全过程进行了分析研究。采用振弦式压力计、微型土压力盒和高精度位移计对沉桩时的压桩端阻力、卸载后的桩周土压力和桩体回弹量进行测量,揭示了桩长与单桩沉桩和承载力特性的关系。试验结果显示,利用端阻计有效测得沉桩过程中的压桩端阻力,在600mm深度范围压桩端阻力随沉桩深度和桩长的增大而近似线性增大的特性。微型界面土压力盒对桩周土压力的测量揭示了随桩长的增大卸载后的桩周土压力逐渐趋近于被动土压力,但在某一深度位置卸载后的桩周土压力随沉桩深度的增大而降低的变化规律。采用高精度位移计较准确测得卸载过程中的桩体回弹量,得到了桩体回弹主要发生在竖向与桩长有关,并且回弹量相对较小,约为桩长的0.35%。此外,桩体加载过程中沉降随加载变化的速率与桩长相关,桩体的极限承载力随桩长增大而非线性增大。研究结果对于进一步明确桩长对沉桩特性和桩体极限承载力特性的影响机理具有重要工程意义     

黏性土中倾斜荷载下抗拔桩的模型试验研究

为研究黏性土地基中抗拔桩在不同倾斜荷载情况下的承载机理,开展了抗拔桩室内模型承载试验.对比试验结果表明,抗拔桩承受倾斜荷载时,与竖向承载不同,呈现靠倾斜荷载一侧的桩周土体始终受压,而另一侧土体始终受拉的现象.达到极限时,仅靠荷载一侧桩周一定深度土体破坏,破坏区域在地表大致呈现扇形分布,其范围随荷载倾角增大而增大.此外,极限抗拔承载力随着倾角的增大而增大.在此基础上,依据破坏模式建立了倾斜荷载下抗拔桩的计算模型及桩周土体的破裂面方程,并基于单元体极限平衡分析得出了抗拔桩极限承载力计算公式.与试验结果对比表明,该方法计算值与实测值吻合较好.     

基坑底部抗拔桩对下卧隧道群竖向变形影响分析

以杭州市某河道开挖为背景,利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值模型,研究了河道开挖过程中,抗拔桩对抑制下卧隧道群隆起的作用效果。结果表明,抗拔桩长度越长,隧道隆起越小,当桩长超过一定长度,其抑制隧道隆起的作用削弱;隧道纵向一定范围内的隆起受抗拔桩的影响,此范围外几乎无影响,且隧道埋深越大,其受影响的范围越小;基坑两侧抗拔桩对抑制隧道隆起作用较小,因此适当减小基坑两侧抗拔桩的长度,形成长短结合的抗拔桩,对于减小隧道隆起,同样效果显著,且在一定程度上降低了工程造价;推导非等长抗拔桩下,隧道抗浮验算公式,计算简单,便于应用。     

钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值模拟

基于有限元软件ANSYS,建立压扭作用下钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值分析模型,并对压扭作用下9根异形柱的抗扭性能试验进行数值模拟分析.通过反复试算,提出混凝土异形柱压扭性能数值模拟的模型分析参数,分析轴压比对不同截面形状和尺寸的钢筋混凝土异形柱的开裂扭矩和极限扭矩的影响规律.研究结果表明:数值模型对异形柱的开裂扭矩和极限扭矩预测较准,但对扭矩-扭转角全过程曲线的预测还有待进一步改进;不同截面形状和尺寸的混凝土异形柱的开裂扭矩和极限扭矩随着轴压比的增大均近似呈直线增加,但当轴压比超过0.6时,异形柱的开裂扭矩和极限扭矩反将降低;随着轴压比的增大,异形柱从开裂扭矩发展到极限扭矩的过程缩短.     

输电线路杆塔基础微型桩原型试验研究

针对微型桩在输电线路杆塔基础中的应用问题,采用现场试验方法,通过对软土地基中微型桩单桩、群桩的抗拔、水平、抗压现场试验,研究其载荷-位移特性、施工工艺等,以期为微型桩在输电线路中的应用提供设计依据。试验结果表明:二次注浆工艺能明显提高微型桩单桩的极限承载力,带钢管的微型桩能显著增强其抗倾覆能力。     

新-郑高速公路黄河特大桥大直径钻孔灌注桩静载试验分析

通过分析新乡至郑州高速公路郑州黄河特大桥大直径钻孔灌注桩的的静荷载试验结果,验证了水流及桩的长细比对桩的承载性状、桩侧摩阻力的影响,并对工程桩基设计提出了合理化建议.     

不同地基处理方式下组合式板桩码头结构的受力变形分析

为解决软弱土地基深水板桩码头的技术难题,采用不同水泥掺入比的满堂式加固法和水泥搅拌桩加固法对软弱土地基进行处理,并与传统单锚板桩结构进行组合,研究组合式板桩码头结构的受力变形状况。结果表明:不同水泥掺入比满堂式加固软弱土地基主要通过增加刚度抵挡竖向和水平向的荷载,减少作用于前墙的侧向土压力;随着水泥掺入比的增大,整体承受侧向土压力作用增强,前墙的变形显著减小。采用水泥搅拌桩处理软弱土地基,形成的搅拌桩桩体和桩间土共同协调了结构与土的受力状况,且通过限制前墙位移降低了锚杆的内力,减小了前墙内力。     

低承台桥台桩基侧向受力性状试验与数值分析

基于现场测试结果,采用三维有限元技术分析低承台桥台桩基在台后路基填土过程中桩基沉降、桩身弯矩、桩顶水平变形、桩身剪力和桩侧附加水平挤压力随台后填土荷载增加的变化规律.研究结果表明:计算结果与实测结果吻合较好:桩顶水平变形和桩身最大弯矩随填土荷载的增加近似呈线性增加:深度方向20m范围内,桩身剪力图呈“S”型,桩侧附加水平挤压力图呈抛物线型.低承台桥台桩基力学模型等同于桩项和桩端嵌入一定深度、具有一定变位的超静定梁结构.本文所得结论可以为桥台桩基的设计和施工提供参考.     

滩涂极软地基托板桩法处理技术研究

为研究滩涂极软地基上托板桩的工作特性,开展了现场试验和有限元分析.现场实测了地表沉降及土压力,并据此建立了二维平面应变模型,进而对不同时期的地基土超孔隙水压力、土压力、沉降、水平位移等问题进行了研究.研究结果表明:随着填土高度增加,桩顶与桩间土差异沉降增大,产生土拱效应和拉膜效应,桩身轴力、桩体荷载分担比和桩端附近土体超孔压增大;填筑完成后超孔压消散,地基土逐渐固结,桩间土与桩顶差异沉降增大后趋于稳定,桩体荷载分担比逐渐稳定在80％左右;土工格栅拉力较小,传递荷载的能力有限;浅层地基土对桩体有负摩阻力,桩身轴力沿深度先增大后减小;托板桩法可有效控制地基土水平位移.