隧道开挖对既有受荷桩竖向承载特性的影响

目的研究黏土中隧道开挖对既有受荷单桩基础竖向承载特性的影响,分析桩基础竖向承载特性变化.方法采用位移控制有限元方法模拟隧道开挖对桩基础竖向承载特性的影响.结果隧道开挖导致既有桩基础发生显著沉降,但在不同初始荷载水平作用下,对单桩极限承载力最终值影响较小.轴力增量呈S型分布,在桩基础下部产生摩阻力,上部产生负摩阻力;桩端土体中超孔隙水压力在隧道开挖过程中逐渐增大.结论隧道开挖对既有受荷桩竖向承载力最终值影响不大,但是对桩身沉降影响很大.城市地铁隧道开挖对既有建筑桩基础承载特性影响的研究成果,为盾构施工后桩基础承载力分析提供参考.     

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。     

软土地区地下室增层开挖对既有桩基沉降性状的影响

首先,通过荷载传递法建立轴向荷载作用下单桩的受力模型并得到其控制方程,然后引入桩侧软化及桩端双曲线荷载传递函数,同时给出极限侧摩阻力及极限端阻力的表达式。在此基础上,结合工程实例,通过自编的迭代程序得出单桩的p-s曲线,并与已有的计算方法进行比较,验证提出计算方法的可行性。研究开挖深度对若干关键问题的影响,如桩侧极限摩阻力、桩端极限阻力及基桩承载性状。最后结合案例分析增层开挖施工前后,单桩在极限承载力及工作荷载作用下产生的沉降量。研究结果表明:不同的开挖深度对桩端极限阻力影响较小,而对桩侧极限摩阻力影响较大;随着开挖深度增加,桩顶沉降量也不断增大。该工程的增层开挖在变形控制方面安全可靠。     

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.     

开挖过程对桩基影响的工程实例对比分析

采用3维快速拉格朗日法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖对桩基础影响的动态计算模型.该模型考虑了桩土之间的相对滑移作用,土体采用摩尔-库伦计算模型.计算分析了桩身轴力、桩身最大拉力值及其位置随开挖步的变化,通过与实测值对比验证了模型的准确性,进而对比分析了开挖前后桩基础承载性能的变化,并探讨了开挖后桩基承载力的损失机理.结果表明:基坑开挖使桩身轴力发生明显的变化,开挖后使桩基处于受拉状态,桩身最大拉力值随开挖深度的增加而增大,且其位置随开挖深度的增加而下移;开挖使得桩基的承载性状发生了显著的变化,由于土体卸荷回弹,桩身上部土体对桩周的约束作用明显减小,使得桩顶的荷载向下传递量明显增加;开挖降低了桩基承载力,其损失主要来自桩侧摩阻力.     

季冻区摩擦单桩承载能力计算分析

为了验证季冻区摩擦单桩的初步设计桩长和检验初步设计参数的准确可靠性,计算了超长桩轴向容许承载力及桩的沉降量,观测了某桥梁桩的顶位移与荷载、基桩极限摩阻力和极限承载力,与理论计算结果进行了对比分析。研究结果表明:理论计算沉降量与实测的误差是6.31%,两组数据基本吻合,说明试桩过程和试桩加载数据合理;试桩受力比较充分,但承载力小于预期极限荷载,说明其实际承载能力对于设计要求来说略显不足;桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土之间的变形有关,试桩的桩顶荷载起初由桩侧土承担,在达到一定荷载值时,桩端阻力开始发挥作用,在极限状态时,桩侧摩阻力、桩端阻力发挥都比较充分。     

基于BOTDA光纤传感技术的螺旋挤土灌注桩承载特性现场试验

为了研究螺旋挤土灌注桩(SDS桩)的荷载传递规律及承载特性,将基于布里渊光时域分析(BOTDA)原理的光纤传感技术用于螺旋挤土灌注桩桩基检测,在某工地进行现场试验,测得试桩加载过程中的桩身应变,进而得出桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力,并与同一场地内长螺旋灌注桩(CFA桩)的测试结果进行对比分析。研究结果表明:分布式光纤测量可以方便地获取桩体的荷载传递规律;同一桩顶荷载等级下,SDS桩桩端阻力比CFA桩的小,达到极限荷载时,桩端阻力约占总荷载的8%,设计时SDS桩可按摩擦桩或端承摩擦桩考虑;相同桩体参数和地层条件下,与CFA桩相比,SDS桩的极限承载力提高了约67%,相同桩顶荷载作用下,桩体沉降也比CFA桩的小;SDS桩成桩过程中通过桩周土体的物理挤密和应力状态的改变促进了侧摩阻力的大幅提高,从而承载力得到显著提升。     

螺距对螺纹桩竖向承载力影响的模型试验研究

采用模型试验方法进行了螺距对螺纹桩竖向承载力的影响研究,结合试验结果进行了螺纹桩荷载沉降关系、承载力的构成、侧阻力分布特征、极限侧阻力以及最优螺距的分析.研究表明,螺纹桩是一种典型的端承摩擦桩,与相同外径的直孔桩相比,其具有更高的承载性能和沉降控制能力;螺纹桩的桩侧阻力随着外荷载的增加而增大,并沿桩身由上而下逐渐达到侧阻极限状态,当全长范围内均达到侧阻极限状态时,螺纹桩由于沉降迅速增大而达到承载极限状态,其极限承载能力主要由极限侧阻力决定;螺纹桩的极限侧阻力随着螺距的增大先线性增大后线性减小,当螺距内径比介于1.20～2.03之间时,侧阻增强系数可达1.9以上,最优距径比为1.36.     

单桩桩侧阻力强化退化效应影响因素的有限元分析

桩侧阻力是设计阶段中计算基桩承载力的一个重要参数,研究和揭示桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥规律及其强化弱化的机理,对更好地预测单桩竖向极限承载力具有非常重要的现实意义.针对上述问题,运用大型有限元软件ABAQUS,通过控制变量的方法对影响桩基竖向承载力的主要因素进行了具体研究,得到桩端土与桩周土的弹性模量比(Eb/Es)以及桩基的长径比是对桩侧摩阻力的强化退化产生影响的最主要因素,即上述两项也是对桩基竖向承载力产生影响的重要因素:随着(Eb/Es)的增大,桩侧摩阻力增大,随着长径比的增大,桩侧摩阻力减小.     

基于桩-土软化模型的单桩荷载传递规律研究

桩身侧摩阻力是桩基设计非常重要的参数指标,而桩侧摩阻力的软化行为会引起桩承载能力的降低。基于桩-土软化模型推导出了单桩荷载传递规律的解析解。通过单桩静载荷试验,对比分析了解析解和桩荷载试验结果之间关系,结果表明桩的轴向力和桩-土界面应力应变吻合良好,验证了所提解析解的合理性。传统的解析解是通过经验法将桩端承载力当作已知边界条件使用,而本文提出的解析解可以通过不同的外加荷载和侧摩阻力来计算桩端承载力。由于考虑了桩侧土体的软化特性,在桩基加载过程中,从桩身归一化的侧摩阻力分布图中可以观察到桩身摩阻力的软化行为,桩基承载力有所下降。     

桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析

采用数值方法建立了桩端后注浆灌注桩桩土体系分析模型,并对某工程注浆前后的钻孔灌注桩的承载性能进行了数值模拟,结果计算值与实测值较吻合,验证了该方法的有效性.按照该模型模拟单桩静载试验,对均质土层中的后注浆钻孔灌注桩的承载性能进行了模拟分析,结果表明:注浆量以及注浆体强度对承载力的影响存在一定范围;桩长的变化也影响注浆量对承载力的贡献;桩侧翻浆高度以及桩侧摩阻力提高对承载力影响显著;承载力随着桩侧翻浆高度和侧摩阻力的提高而线性增加.     

短芯PHC管桩水泥土根植桩竖向承载力数值模拟

为研究短芯预应力高强度混凝土(PHC)管桩水泥土根植桩的竖向荷载传递规律,结合现场案例展开数值模拟;分析各级荷载下管桩及水泥土桩身应力与侧壁摩阻力分布特征,研究根植桩的受荷规律和承载力影响因素.数值模拟结果表明:在管桩长度范围内,水泥土对管桩侧阻力的发挥做出了贡献,在管桩桩端处,荷载由管桩向水泥土传递,使得此处水泥土应力应变急剧增加;管桩桩端附近水泥土的侧向变形突增,增加了管桩-水泥土界面的摩擦强度,明显提高了管桩的侧摩阻力;管桩桩端附近水泥土塑性变形集中,是根植桩的一个薄弱环节.此外,水泥土粘聚力的增加能较为显著提高根植桩承载力,但水泥土的弹性模量及摩擦角对根植桩承载性能影响小.为充分发挥根植桩承载力,在进行设计时,宜使水泥土的粘聚力为250 kPa、摩擦角为40°、弹性模量为400 MPa.     

灌注桩桩端后压浆效果的室内模型试验

通过室内模型试验,对桩端后压浆灌注桩进行静载试验以及开挖观察,探讨了加固体的性状以及压浆参数对单桩承载力特性的影响,分析了灌注桩荷载传递特点和桩端阻、侧阻随荷载增加的变化趋势。经试验发现：压浆量、压浆压力以及岩土的可灌性是影响加固体性状的主要因素;浆液上返与桩周土作用形成的复合桩身形式对桩侧摩阻力影响较大,桩侧扩径效果明显处其侧摩阻力提高幅度大;桩端后压浆改变灌注桩承载力特性,常规桩表现出摩擦型端承桩性质,桩端压浆后表现出端承桩特性。     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

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。     

端承型静压桩沉桩贯入过程中桩侧阻力变化规律及其时效性试验研究

静压桩承载力的时效性主要由桩侧摩阻力的时效性引起,沉桩结束时桩侧摩擦的性状及其发挥程度将直接影响承载力的时效性。但是,目前承载力时效性的研究直接用终压力和承载力进行相关性研究而未考虑这一影响。因此本文将选择珠三角典型地层,进行模型桩的静力压入试验及其后的载荷试验,从摩擦学的角度研究桩端阻力变化对桩侧摩阻力发挥的影响机理,并进一步研究其对承载力时效性的影响。研究表明,沉桩过程中沉桩速度因桩压入不同性质土层、局部硬层及较硬的桩端持力层而发生变化,桩土之间的摩擦状态不断在干、湿摩擦之间转变,桩侧摩阻力的发挥随之变化。终压时桩侧若为干摩擦,则承载力时效性不明显,若为湿摩擦则时效性显著,即可利用终压时桩侧摩擦的性质和发挥程度来判断单桩承载力的时效性。     

土体侧移作用下轴向受荷单桩承载性状数值分析

地下工程开挖引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前还缺乏充分的研究.采用有限差分软件FLAC 3D(fast Lagrangiananalysis of continua 3D)进行分析,讨论轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体强度、桩身刚度以及桩顶不同约束条件下的单桩性状.数值分析表明,在竖向荷载和侧向土体位移耦合作用下,轴向荷载的增加或者侧向位移的变大,对桩身变形和弯矩有着明显的影响,而土体强度、桩身刚度以及桩顶约束条件也会对桩的受力特性产生不同程度的影响,在工程实践中应予以充分重视.     

人工挖孔变形桩的三维有限元分析

变形桩是一种新的桩形。它改变了桩身截面的局部形状 ,同时具有摩擦桩和端承桩的优点。本文对大直径人工挖孔钢筋混凝土变形桩的荷载传递进行了三维有限元分析 ,结果表明变形桩在承力机理上显示出明显的优越性 ,它充分挖掘地基土的承载力 ,使单桩承载力得到大幅度的提高。     

既有竖向荷载对微型桩水平承载特性的影响

运用ABAQUS有限元软件,分析了微型桩在既有竖向荷载作用时施加水平荷载,桩体的水平位移、桩身弯矩、土体的横向抗力、侧摩阻力等的变化情况;对比不同既有竖向荷载作用对微型桩水平承载性能的影响。结果表明:竣工后桩基础中分担竖向荷载较大的桩,抵抗水平荷载的能力较强;不同施工阶段,随着上部竖向荷载不断增加,桩抵抗水平侧移的能力增强。