PHC桩土结构材料力学特性及承载可靠性研究

为探究桩土共同作用岩土类材料力学特性及PHC管桩单桩竖向极限承载力的可靠性,以湖南省某高校新建教学楼为工程背景,根据现场调研和勘察资料进而得到土体的物理力学指标以及桩基设计参数;利用规范经验公式并结合静载荷试验结果获得PHC管桩单桩竖向极限承载力计算值与实测值;建立桩土共同作用下单桩竖向承载力极限状态方程,对其进行承载力可靠性分析.结果表明：单桩竖向极限承载力的实测值与按规范经验公式所得的计算值较吻合,采用改进的一次二阶矩法获得可靠指标β为3.75,失效概率Pf为2.326×10-4,满足设计安全要求.     

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.     

预应力管桩承载力抗拔系数试验分析

通过两组8台现场静载荷试验的成果分析和已有试验成果的比较,研究了采用静压和锤击施工的预应力管桩(采用PHC)在黏土与粉土中的承载力抗拔系数.结果表明,受到桩端阻力与桩侧阻力相互作用的影响,桩端位于承载力较高的砂层时,预应力管桩承载力抗拔系数较小,桩端位于桩端阻力较小的黏土层时,预应力管桩承载力抗拔系数较大.土层抗拔系数受长径比影响较大,长径比大的桩,上部土层抗拔系数可能较大;长径比较小时,下部土层抗拔系数可能较大.研究成果可供建筑抗浮工程优化设计作为参考.     

CFG桩复合地基承载力分析

某客运专线某标段采用CFG桩加固技术。对CFG桩进行了低应变动测、单桩承载力试验、复合地基承载力试验及理论计算。结果表明：一类桩占93.9%,二类桩占6.1%;单桩承载力及复合地基承载力特征值均大于设计值。建立了三维有限元模型,模拟分析了CFG桩顶及桩间土应力随加载水平的变化关系以及CFG桩及桩间土应力分担比。模拟结果表明：1)随着荷载的增加,CFG桩顶应力及桩间土应力也随之增大,但CFG桩顶应力的增长速率大于桩间土;2)加载初期,CFG桩与桩间土应力分担比逐渐增大,且增长速度较快;随着荷载的增加,桩土应力分担逐渐趋于稳定。     

钻孔压浆混凝土预制管复合桩竖向承载力试验

目的研究一种新型桩基础——钻孔压浆混凝土预制管复合桩的成桩工艺、工作机理和单桩竖向承载力,为其在实际工程中应用提供合理的设计依据.方法通过桩的静载试验,并结合桩的工作机理,得到桩在黏性土和砂类土中的侧摩阻力和端阻力提高系数,建立单桩竖向极限承载力标准值计算公式.结果桩周土层为黏土、细砂、中砂时,桩极限侧摩阻力标准值提高系数分别为1.1~1.3、1.6~2.0、2.2~2.4.桩端持力层为细砂、中砂时,桩极限端阻力标准值提高系数分别为1.2~1.6、1.6~1.8.结论钻孔压浆混凝土预制管复合桩单桩竖向承载力较现行规范中经验公式算得的承载力数值有明显提高,研究成果对桩的设计和施工有一定指导作用,对这种新型桩基础的推广应用具有重要意义.     

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。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性的试验研究

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。     

基于单桩Q-S曲线实测数据的群桩沉降分析

群桩沉降预测一直是桩基设计中的难点,在国家地基规范、桩基规范和一些地方地基规范中均引入了沉降地区经验系数来加以修正,而这些修正系数变化范围太大。实际上,群桩基础沉降与桩基实际特性、施工方法和实际土层状况等密切相关,而单桩试桩曲线包含了丰富的桩土相互作用信息,在一定程度上直接反应了现场土质的力学性态且包含了桩土相互作用信息,但目前单桩试验曲线一般只应用于验证单桩承载力设计值,很少直接用于群桩沉降计算中。本文基于此提出了利用单桩Q-S曲线来推求群桩沉降。考虑到目前桩基理论计算出来的相互作用系数夸大了群桩间的相互作用,因此本文收集了77组单群桩沉降实测资料,其中71组用于统计分析得出群桩沉降比公式,最后通过6组实例分析,将本文方法计算结果与实测值进行了比较,其计算值与实测值比值的均值为1.46,计算值与实测值符合程度较好,表明该法具有较强的适用性。     

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.     

深厚软黏土地基中大直径单桩基础现场水平受荷试验及 p-y 曲线适用性研究

基于某海上风电场开展的单桩水平受荷特性现场试验,研究了深厚软黏土中2.4. m 大直径钢管桩荷载-位移响应、桩身挠度及桩身弯矩规律;探讨了m法、 API 规范法和双曲线型p-y曲线在软黏土地基中的适用性,并建立数值模型对不同直径单桩基础的水平承载力贡献因素进行分析。结果表明: API 规范法与双曲线型p-y曲线在浅层土中p-y曲线初始刚度与桩周土抗力偏大,双曲线型p-y曲线在一定深度下能够较好地预测土反力随位移的变化关系,m法与双曲线型p-y曲线计算得出的水平位移较实测值偏小,结果偏向不安全, API 规范法计算结果相比实测值较大,计算结果较为保守;随着桩径增大,单桩基础的侧摩阻力和基底抗力对水平承载力贡献也会随之增大,双曲线型p-y曲线会严重低估单桩的水平承载力。     

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.     

新近深厚填土层单桩极限承载力分析

新近深厚填土属于欠固结土,在自重应力作用下土体固结并未完成,在此类地基中施工桩基础,可能会产生向下的负摩阻力,导致桩基极限承载力减小,影响建筑工程质量和安全.为了研究新近深厚填土单桩承载特性,开展单桩静载试验和基于规范的理论计算,考虑负摩阻力,单桩极限承载力计算值为1587 kN,不考虑负摩阻力的计算值为2136 kN,静载试验值为2000 kN,结果表明考虑负摩阻力时单桩极限承载力比静载试验结果少400～550 kN.因此新近深厚填土中单桩极限承载力设计值不能以桩基静载试验结果作为标准,应结合理论计算结果综合考虑,同时建议对单桩周边一定范围内的土层进行注浆加固处理.     

微型桩复合地基承载力发挥系数试验分析

微型桩复合地基以列入新修订的《建筑地基处理技术规范》JGJ 79,有关复合地基承载力计算的设计参数尚需要进一步研究和积累资料.通过复合地基静载荷试验结果的分析,研究了采用新规范计算微型桩复合地基承载力时,增强体桩承载力发挥系数、桩间土承载力发挥系数,结果表明发挥系数与桩间距、桩径、垫层厚度、桩土相对刚度有关.满足新规范要求的一般设计条件下,λ可取0.9～0.95,对应β可取1.20～0.9.     

黄土沟壑区桩基竖向承载力计算方法

为了控制道路建设成本和满足道路线形需要,黄土沟壑区修建的桥梁桩基多处于斜陡坡上,因其存在桩侧土的缺失效应和桩侧土压力的削弱效应,降低了桩基竖向承载力,从而导致采用现行规范计算黄土沟壑区桩基竖向极限承载力偏不安全问题。结合黄土沟壑区的土质特性和背景工程的桩型特征,根据斜陡坡桩基竖向承载机理,建立了考虑边坡系数与临坡距耦合作用的黄土沟壑区桩基竖向承载力计算模型。运用FLAC 3D有限差分计算软件,研究边坡土体缺失效应和削弱效应对斜陡坡地形桩基承载力的影响,并通过回归拟合方法,建立黄土沟壑地形竖向桩基承载力计算公式。研究结果表明:黄土沟壑地形对桩端摩阻力的影响可以忽略,但对于桩侧摩阻力的影响不容忽略;边坡系数和临坡距对桩基竖向承载力的影响成相互耦合关系,桩侧摩阻力随着临坡距和边坡系数的增加而增加,且桩侧摩阻力增加量越来越慢;临坡距为1d时(d为桩径),边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了91.6%,边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了22.2%;临坡距为10d时,边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了37.4%,当边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了18.3%。提出的桩基竖向承载力公式计算结果与数值模拟结果基本一致,可为同类桩基承载力计算提供参考。     

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。     

区域性场地土中桩基承载力可靠度及抗力分项系数的研究

通过使用静力触探方法统计了整个太原理工大学明向校区场地土的桩侧摩阻力和桩端阻力的变异情况,从而用可靠度方法提出了针对太原理工大学明向区场地土的桩侧桩端的抗力分项系数。最后用太原理工大学明向区图书馆主楼的灌注桩的载荷试验来验证了由本文提出的桩的抗力分项系数的合理性,证明单桩承载力设计值与试桩确定的单桩承载力特征值符合性较好,这样为区域性场地土中桩基抗力分项系数的确定提供了参考。     

考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法

依托在高填方夯实地基上进行的桩侧负摩阻力现场试验,根据负摩阻力测试结果,提出考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法。该方法对高填方地基强夯加固区与非加固区分段进行侧摩阻力计算,采用太沙基一维固结理论计算桩侧土沉降,反映固结效应对桩侧摩阻力的影响,利用土-混凝土界面直接剪切试验得到桩土荷载传递函数,反映桩土相对位移对侧阻力发挥程度的影响,采用有限差分法求得计算公式的数值解,并将计算结果与现场试验结果对比分析。结果表明,采用文中推导的公式计算的桩侧负摩阻力沿深度的变化趋势与现场试验测试结果一致,现场实测桩侧负摩阻力值约是理论计算值的1/2,工程应用时可将理论计算的桩侧负摩阻力值乘以0.5的折减系数。     

基于FLAC~(3D)的大直径钢管桩竖向承载特性分析

为研究不同桩径对大直径钢管桩竖向承载性能的影响,选取某海上风电钢管桩基础,采用FLAC3D软件对其进行分析,研究2.0~5.0 m直径钢管桩在加载过程中桩身内力的变化情况,揭示了2.5 m直径桩基的竖向承载性能发挥特点和桩-土相互作用情况;得出当直径小于4.0 m时,桩径的增大对钢管桩竖向承载力的影响较大,对桩侧土体正应力、桩外壁与内壁侧模阻力随桩径变化影响不明显;当桩径大于4.0 m时,承载力提高效果不甚明显,而桩-土相互作用出现一定差异,最后将承载力计算结果与规范所得结果进行对比,指出现有规范的局限性.     

混凝土灌注桩后压浆关键技术及承载力

研究混凝土灌注桩后压浆关键技术及承载力试验的分析.本文通过工程实例,分别从施工工艺、后压浆注浆量的控制;提高后压浆效果的措施、单桩静载承载力沉降曲线和通过桩身内力分析等5个方面的技术研究.得出了桩侧阻力和桩端阻力的发挥效果.根据静载试验结果桩的实际承载能力高于规范的桩侧阻、端阻增强系数的上限进行计算的估算值.在设计中后注浆工艺的混凝土灌注桩,考虑桩端和桩侧的承载力很高,应验算桩身混凝土强度,使桩身强度满足竖向承载力要求.     

砂桩处理淤泥质黏土地基承载力性能研究

采用规范经验公式,计算不同桩土应力比时砂桩处理复合地基承载力,并应用有限元分析软件计算淤泥质黏土原始地基、砂桩所用中粗砂对应地层以及复合地基承载力值。对比分析淤泥质黏土原始地基承载力计算值与地勘值,以及对比有限元计算与按照规范经验公式计算得到的复合地基承载力。结果表明:采用有限元计算得到原始地基承载力与地勘值较为吻合;按照规范经验公式进行计算,不同桩土应力比对应的复合地基承载力大小有较大差别;数值计算得到的复合地基承载力特征值,与按照规范经验公式桩土应力比取为3.5计算得到的地基承载力能够很好吻合。相应研究成果可对砂桩处理软弱地基承载力的计算提供一点借鉴。