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.     

厚填土区成桩质量对竖向荷载传递性状的影响

结合广西钦州港大型炼油项目装置区桩基试验工程,开展砂岩厚填土区单桩竖向静载试验及桩身内力试验研究,通过对2根冲孔灌注桩的孔径曲线、Q-s曲线及桩身内力分布曲线的研究,探讨了桩径变化对于砂岩厚填土区嵌砂岩短桩的承载力性状及荷载传递规律的影响.结果表明,对于砂岩厚填土区后压浆嵌岩桩,其变形特征为缓变型,其极限承载力的确定以位移控制,桩身轴力与桩径的变化密切相关,孔径随深度呈逐渐增大的"正八字形"的孔径变化不利于桩侧摩阻力的发挥,而"倒八字形"的孔径变化则有利于桩身荷载向桩周土中传递,60%以上的桩顶荷载由桩侧摩阻力承担,最后对2根试桩的桩侧摩阻力发挥程度进行了差异性分析.研究对类似地区桩基设计与施工具有参考价值.     

嵌岩灌注桩竖向荷载传递特性现场试验

为探讨不同桩径、不同桩长的旋挖成孔嵌岩灌注桩在不同荷载水平下的荷载传递规律,基于印尼某燃煤电站桩基工程,在6根嵌岩桩桩身安装钢筋应力计进行单桩竖向抗压静载试验。试验结果表明:6根试桩的荷载—位移(Q-s)曲线均为缓变型,没有明显的陡降段,桩顶沉降与桩顶荷载呈非线性关系,回弹率介于37.6%～70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求;桩身轴力随深度逐渐衰减;随桩顶荷载增加,桩侧摩阻力发挥表现出异步性,最大荷载作用下嵌岩段侧摩阻力达到峰值,6根试桩在嵌岩段的最大侧摩阻力介于136.2～166.4 kPa之间;桩端阻力随荷载水平的增加逐渐增大,在最大荷载作用下,桩径为800 mm的试桩长径比介于19.38～20.13,其桩端阻力分担荷载介于54.8%～55.2%,表现出摩擦端承桩的特性;桩径为600 mm的试桩长径比介于42.17～44.67,其桩端阻力分担的荷载介于30.9%～32.6%,侧摩阻力发挥主要作用,表现出端承摩擦桩特性。试验结果对印尼地区嵌岩灌注桩的应用具有重要意义。     

强风化砂砾岩抗压摩阻力转换系数自平衡静载试验研究

由于自平衡静载试验与常规静载荷试验中桩的工作方式不同,单桩竖向抗压极限承载力确定中抗压摩阻力转换系数γ的取值尤为重要。依托设置于强风化砂砾岩中的大直径钻孔灌注桩,开展自平衡静载试验研究,获得了大直径钻孔灌注桩荷载-位移(Q-s)曲线和桩身轴力分布曲线,定量计算了上、下桩段强风化砂砾岩中桩侧摩阻力,分析了荷载箱上下强风化砂砾岩中桩侧摩阻力的工作性状,经对比分析,强风化砂砾岩中抗压摩阻力转换系数为0.84～1.07,平均值为0.94,为类似工程地质条件下合理确定单桩竖向抗压极限承载力提供了试验依据。     

基桩嵌岩段抗拔承载特性现场试验研究

通过现场试验研究了砂岩层中基桩的抗拔承载特性,分析了基桩嵌岩段的破坏机理,提出了嵌岩桩极限抗拔承载力的预测公式,将计算结果与试验值和规范计算值进行了比较。研究结果表明:嵌岩桩的上拔荷载-桩顶位移曲线均为陡变型,增加桩长可以有效地增加承载力,但对桩顶位移的影响有限。试验得到桩岩相对位移为20～25 mm,中风化砂岩层侧阻力达到极限,极限抗拔侧阻力为925.4～961.3 kPa。当桩身强度高于桩周岩体时,基桩的抗拔承载力由桩周岩体的抗剪切强度提供,桩的极限侧阻力可以等效为桩周岩体的抗剪切强度。现行规范的计算值偏于保守,与本文试验值的比值为0.18～0.39。     

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.     

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.     

钻孔灌注桩极限承载力的分析及计算

据静载试验,对厚冲积覆盖层岩溶地区钻孔灌注桩持力层顶板厚度和嵌岩深度进行分析和计算,并对其进行优化.首先,利用相关地质资料,对上部土层侧阻、嵌岩侧阻和桩端阻力的分布和发挥程度进一步分析,估计土体中桩身极限摩擦阻力和桩端极限承栽力;其次, 利用静载试验所获得的桩身侧阻、嵌岩侧阻和桩端阻力的分布和发挥程度,估计作用在嵌岩段侧阻力, 对嵌岩深度进行计算,力图使桩身摩擦阻力、嵌岩段侧阻力和桩端阻力都得到有效地利用.     

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%。     

大口径超深孔桩基轴向静荷载试验研究

针对某桥梁为主跨480 m的双塔组合梁斜拉桥,主桥桥址地质条件复杂,试桩是直径为2.5～2.8 m的变截面钻孔灌注桩,对这种大直径超深钻孔桩基进行轴向静荷载试验.其方法为:采用自平衡法测试方案,荷载箱设置在距桩端最佳位置3.5 m处,试验中在荷载12～56 MN内共设置9个级别;根据试验结果,对桩侧、桩端阻力与桩土相对位移进行拟合分析,同时,对各级荷载下岩层侧摩阻发挥系数c2进行反算,对桩侧各土层试验过程中各类参数进行分析.研究结果表明:荷载为25 MN时对该类桩犁的桩顶位移几乎没有影响,桩身侧摩阻力足以抵抗上部荷载;桩侧各土层实测时间-位移曲线与拟合曲线在加载后期均趋缓,表明桩侧摩阻力基本达到极限.     

贵州软质较破碎白云岩嵌岩桩竖向承载力分析

针对嵌岩桩只适用于完整和较完整岩体,且往往被视为端承桩的情况,以贵州两个工程项目的软质较破白云岩嵌岩桩为研究对象,其持力层岩体均较破碎,通过锚桩横梁反力装置桩基静载荷试验,分析软质较破碎岩嵌岩桩竖向承载力,探讨此类地质条件下嵌岩桩承载特性。研究结果表明,该区软质较破碎白云岩嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要呈缓变型,沉降由桩身压缩控制,嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,荷载分担比例在30%~50%之间。根据经验参数计算及实测对比研究,得出实测嵌岩桩竖向承载力比计算值高出数倍。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

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。     

基于可靠度理论的嵌岩桩自平衡转化系数研究

嵌岩桩作为桩基础的重要分支，在基础工程领域已得到广泛使用，其竖向承载力通常认为由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。统计了5个实际工程中合计62组分别采用传统静载法和自平衡法的嵌岩桩竖向极限承载力对比测试数据。对测试数据进行了归一化处理之后，采用贝叶斯优化计算了服从对数正态分布的模型因子统计参数。挑选了合适的可靠度指标求解方法计算了不同自平衡转换系数对应的嵌岩桩竖向承载力的可靠度指标，分别探讨了活载效应与恒载效应比值、安全系数以及荷载效应统计参数等因素对可靠度指标的影响。结合各行业规范并考虑最不利原理确定了嵌岩桩竖向承载力合适的目标可靠度，给出了该目标可靠度对应的自平衡转换系数推荐值。     

基于应变增量迭代的单桩分析方法

结合单桩荷载传递模型基本假定,提出一种计算分层土中竖向受荷单桩桩身变形和内力的迭代算法.该算法在假定桩顶沉降的前提下,通过对桩身应变和桩周土弹簧反力积分,求得桩身各部位的变形、内力及应变,并以桩身应变增量收敛控制迭代过程,进而得到桩身摩阻力和端阻力分布及相应的桩顶竖向荷载.算例分析表明,该算法对多种类型荷载传递函数具有良好的适应性,计算值与实测值和其他方法的计算值具有较好的一致性.     

深厚填土区微型钢管桩承载特性试验

为研究深厚填土区微型钢管桩承载特性及加固效果,通过室内试验和现场试验,测定微型钢管桩的应力-应变关系、各级荷载下的桩身轴力及桩顶位移,分析组合截面的弹性模量、钢管与水泥净浆分担的荷载比以及桩身轴力、桩侧摩阻力的传递变化规律.研究结果表明,钢管的套箍效应对组合截面弹性模量影响较小,实测值仅为不考虑套箍效应计算值的1.2倍;微型钢管桩中钢管分担的内力比较大,约占总内力的2/3;填土地区微型钢管桩Q-s曲线呈缓变型,端阻力分担的荷载基本趋于零,表现为摩擦桩的特性;微型钢管桩在填土地区具有较高的承载力,采用微型钢管桩对实际工程进行加固,目前最大沉降量满足规范规定的限值,表明微型钢管桩对深厚填土区地基的加固效果良好.     

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。     

桩承载力反向自平衡试桩法数值模拟分析

为推动反向自平衡试桩法在实践中的应用,采用有限元分析方法对反向自平衡试桩法进行了数值模拟分析。以管桩为例,运用ABAQUS有限元软件建立反向自平衡试桩法数值模型,分别采用位移控制法和荷载控制法进行桩身和桩顶加载模拟,得到了基桩抗压极限承载力,进行了桩身轴力和桩侧摩阻力分析;对建立的数值模型进行了位移控制法下的静载试验模拟,并与反向自平衡试桩法模拟得到的极限承载力进行了对比分析。模拟结果表明,反向自平衡试桩法确定的基桩极限承载力与静载试桩法结果较为接近,不需要进行正、负摩阻力转换,但也存在平衡点位置的确定问题。     

大型嵌岩桩底基岩侧向承载性状试验

采用经验方法确定的桩侧极限摩阻力结果存在较大误差.选取广州新电视塔C区的4个挖孔桩底基岩进行混凝土短柱和基岩摩擦试验.对桩在受压、受拉不同应力状态下的摩擦力进行分析,获得桩和岩层摩擦承载力指标.试验研究表明,桩和围岩摩阻力在不同受力状态下表现出不同性质,抗压摩阻力特征值普遍大于抗拔摩阻力特征值.定义了抗拔分项系数γ作为抗拔力计算安全储备,建议γ为1.7～2.0,试验研究成果可为重大工程提供参考.     

滩涂地区预压作用下人工硬壳层对桥梁桩基的影响分析： 以浙江省十一塘高速为例

滩涂地区深厚的软土地质条件给现浇箱梁的施工带来了较大挑战,依托浙江省十一塘高速公路一期工程,研究了预压荷载作用下人工就地固化硬壳层对桥梁桩基的影响。基于土体硬化模型建立了三维数值计算模型,对比不同硬壳层深度下桩身轴力、侧摩阻力和水平位移的变化规律,结果发现：当硬壳层厚度为2 m时,桩身轴力减少约16%且硬壳层的厚度会改变负摩阻力的传递深度,表现为硬壳层厚度越厚桩侧阻力中性点越往上移。此外,在一定深度影响范围内,硬壳层能够有效控制桩顶和不同深度处桩身水平位移,硬壳层厚度越大,桩顶水平位移越小。最后通过分析土体模量对桩身水平位移的影响发现,桩身水平位移会随该层土压缩模量的增大而减小且Eur的影响将高于E50及Eoed的影响。