考虑软土特性影响的层状地基中横向受荷桩力学特性研究

基于层状地基中横向受荷桩力学模型,利用分离变量法,求得不同地层条件下横向受荷桩的位移方程.运用数值计算方法,分析了软土层物理特性(弹性模量、泊松比、厚度)及分布特征等对桩基力学特性的影响.结果表明:横向受荷桩的桩身变形和内力均随软土层弹性模量增大而减小,而软土层泊松比则对桩基力学特性影响很小;软土的分布特征对桩基力学特性影响显著,与软土处于层状地基中部相比,上层为软土的地基中桩端变形和最大内力均增加2倍;随上部软土层厚度增大,桩基横向位移增大,而其最大弯矩和负剪力则呈现先增后减的趋势.     

刚性桩复合地基承载特性的试验研究

通过现场试验,测出了CFG桩不同深度处的桩身轴力和侧摩阻力,并得到了桩土应力比。分析了CFG桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程。研究了加载过程中桩侧摩阻力和端阻力荷载分担以及荷载分担比随外荷载的变化规律。最后介绍了CFG桩复合地基中负摩擦阻力的作用,得出了CFG桩由于褥垫层的设置,在加载初期,桩身存在负摩擦力,同时协调了桩土变形,使得桩土共同承担荷载,充分发挥土体的承载能力。     

斜坡段桥梁基桩受力与变形分析的传递矩阵法

根据斜坡段桥梁基桩的水平承载特性,建立了考虑斜坡效应的桩-土相互作用模型及挠曲微分方程;基于m法和传递矩阵法,推导了桩身内力与位移分析的传递矩阵解答;通过模型试验,测得了黏土和砂土斜坡地基比例系数,拟合得到了斜坡地基比例系数与坡度间的关系式,验证了理论解答的合理性;以某工程实例为基础,分析了斜坡坡度和桩顶水平荷载对斜坡基桩受力与变形的影响.研究表明：斜坡地基比例系数随桩土交界面处桩身水平位移增大而呈非线性关系减小;黏土和砂土斜坡地基比例系数均随斜坡坡度增加而减小;基桩桩顶水平位移和桩身最大弯矩均随斜坡坡度和桩顶水平荷载增加而增大;当斜坡坡度由0°增加至60°时,桩顶水平位移约增大86.4%,桩身最大弯矩约增大4.6%,桩身最大弯矩位置约下移2.0 m;桩顶水平荷载每增加50 kN,桩顶水平位移平均增大48.5%,桩身最大弯矩平均增大41.6%.     

桩土临界位移的研究

为预测桩的极限承载力,对桩土临界位移进行了研究。选取了钻孔桩及管桩两种桩型的桩进行静载试验及内力测试。桩顶沉降量是由两部分组成的,一是桩身的压缩变形,二是桩的整体位移,用桩顶沉降量减去某一横截面以上桩身压缩产生的变形量后得到的位移是该截面的桩身实际位移。试验发现,对于超长的预制管桩,桩身压缩产生的变形量在桩顶位移中占重要比例,应以桩身实际位移进行桩土临界位移研究。根据试验结果绘制了各土层侧摩阻力与该土层处桩身实际位移的关系曲线,根据这些关系曲线可知:桩侧摩阻力随桩身实际位移的变化可分为快速增长阶段、平缓阶段及下降阶段,不同深度土层的侧摩阻力发挥不同步。采用"假想悬臂梁模型"对试验现象进行分析,得出某土层的桩土临界位移随桩土界面强度的增大而增大、随土层自身强度的增大而增大、随土层所受的周边土层向上的限制作用的增大而减小的结论。     

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.     

高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究

为了解路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基沉降变形特性,在京沪高速铁路凤阳试验段进行了沉降变形现场试验.设置沉降板、观测桩和测斜管,分别监测地基面桩土沉降、路基顶面沉降和地基侧向水平位移,分析了沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,探讨了双曲线沉降预测方法.研究结果表明:CFG桩-筏复合地基沉降随路堤填筑高度和时间的增加而增大;路基经过6个多月的静置后,沉降已趋于稳定;复合地基总沉降量小于15 mm,桩土沉降差小于2 mm;路堤坡脚线外1 m处的地基侧向最大水平位移小于4 mm;采用双曲线法进行路基沉降预测是可行的,且预测精度较高.采用CFG桩-筏复合处理后的地基总沉降、沉降差和水平位移均较小,路基沉降稳定较快,能够提高路基的稳定性并缩短工期.     

贵州地区水平受荷嵌岩群桩内力与变形特性分析

水平荷载作用下嵌岩群桩的受力主要受桩间距、嵌岩深度、桩径、土层厚度的影响,借助数值模拟来探究这些因素对基桩内力、变形的作用。基于ANSYS,介绍土岩本构模型及力学参数,对水平受荷群桩进行数值模拟,采用正交试验来研究各因素对基桩变位的影响。结果表明:存在临界桩间距,在该临界桩间距内峰值弯矩、桩底剪力与桩间距正相关;桩底弯矩、剪力随嵌岩深度增大而增大;基桩弯矩、剪力绝对值随桩径增大而增大;基桩弯矩峰值位置随土层厚度增大而下移;土层厚度是影响群桩变位的主要因素。     

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.     

基于模型试验的陡坡段基桩水平循环响应特性分析

为探究陡坡段桥梁基桩水平循环响应特性,设计并开展了不同循环次数、荷载幅 值和坡度条件下的水平循环受荷陡坡段基桩模型试验. 通过对比实测弯矩推导的地基反力分 布与实测地基反力分布,验证了实测数据的可信性,进而分析了桩顶水平位移、桩顶偏转角、 桩身弯矩及地基反力分布的演化规律. 结果表明：桩顶水平位移由弹性变形和塑性变形组成, 弹性变形基本保持不变,塑性变形随循环次数的增加而非线性增大,增加率逐渐减小,即塑性 安定;桩顶无量纲位移和桩顶转角均随循环次数的增加而非线性增大,且桩顶无量纲位移的 上包络线均可用幂函数y0/D=An0.11拟合;陡坡段基桩的单向水平循环响应主要受前100次循环 加载影响;桩身最大弯矩和最大地基反力均随荷载幅值和坡度的增大而增大,二者的位置均 随坡度增大而下降,但几乎不受荷载幅值影响.     

纵向和横向荷载下微倾单桩变形和内力的弹塑性解

为提高工程中桩身侧向变形较大时纵向和横向承载单桩的设计及计算水平,考虑桩身初始微倾斜及土体的弹塑性,采用矩阵计算法得到地基水平抗力系数为常数时桩身侧向变形和内力的解及桩身最大位移、最大弯矩及其所在位置的计算方法。研究结果表明:解的计算值与模型试验值较吻合;当桩顶自由时,桩身最大位移、最大弯矩及土体屈服后桩身最大弯矩距地面的距离均随桩身初始倾角的增大而增大;桩身初始微倾斜对桩身侧向响应的影响随纵向荷载的增大而增大;桩身最大位移、最大弯矩及桩身最大弯矩距地面的距离均随纵向荷载的增大而增大,且其变化速率随纵向荷载和桩身初始倾角的增大而增大,因此,土体的弹塑性、纵向荷载及桩身初始微倾斜等对桩身侧向响应的影响不容忽视。     

热-力耦合作用下新型能量桩承载性能试验

能量桩在承担上部建筑荷载的同时兼起到地源热泵换热器的作用,热-力耦合作用下对其承载性能产生的影响与常规桩不同。基于室内模型试验方法,对热-力耦合作用下饱和砂土地基中新型能量桩(掺入0.6%的钢纤维和4%的石墨)桩周温度场分布、桩身热应力、桩端土压力、桩身侧摩阻力、桩顶以及桩周土体竖向位移的变化规律进行研究。试验结果表明：桩端土压力在升温时逐渐增大,降温时逐渐减小;桩身热应力随着深度的增加呈现先增加后减小的趋势,同一深度处温度越高桩体内产生的热应力越大;无论有无工作荷载,桩侧摩阻力均随温度的升高而增大;工作荷载作用时,随着循环次数的增加桩顶的沉降位移不断累积,对结构的安全性、耐久性及正常使用造成不利的影响。     

串珠状溶洞数量影响灌注桩顶部水平受拉特性试验研究

采用室内模型试验，对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响，为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据. 结果表明：1）桩顶水平荷载相同时，上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩（峰值）、桩侧土抗力随溶洞数量的增多而增大，单桩水平承载力随溶洞数量增多而明显减弱. 2）上部土层段桩身水平位移随桩顶水平荷载增大而增大，桩顶水平位移最大，嵌岩段很小甚至为0；弯矩M -深度z曲线整体呈抛物线形，桩身弯矩在土岩界面和上层溶洞与底板界面呈现2个峰值，弯矩的变化仅仅影响到上层溶洞及其底板，第2层溶洞及其以下的弯矩几乎为0，土岩界面弯矩最大、截面最危险；土抗力p-深度z曲线呈“凸肚”形. 3）溶洞数量增加，位置越高，p-y曲线越容易收敛，可以采用p/pub=α（y/y50）β拟合土层段的桩身p-y曲线. 溶洞数量对α与β值变化幅度的影响较小，α与β值变化幅度体现p-y曲线随深度变化的敏感度，两者敏感度随溶洞数量增多而增大. 4）工程桩刺穿串珠状溶洞时，为了提高单桩水平抗拉能力，建议采用注浆法改善上部岩土性质，加大土岩界面处桩身配筋率，并将桩身嵌入上层溶洞底板一定深度，防止基桩在土岩界面处发生弯曲破坏.     

变径水泥土搅拌桩复合地基承载特性的试验研究

变径水泥土搅拌桩是一种新型的地基处理方式,它针对传统水泥土搅拌桩存在的诸多弊端进行了相应的改进.通过对试验区变径水泥土搅拌桩进行几组单桩复合地基载荷试验,研究了变径水泥土搅拌桩复合地基的承载特性及桩身荷载传递机理.研究表明,受到桩身强度的限制,荷载沿桩身传递限定在一定深度范围内;由于桩径的变化,桩身应力在变径处发生了应力集中现象;桩身轴力沿深度逐渐衰减,且在变径位置以上桩体衰减速率较下部快;最大桩侧摩阻力则发生在载荷板下4D～6D(D为扩大头桩径)处,在变径处下部有限范围内的桩侧摩阻力由于扩大头端阻作用而锐减;扩大头端承力开始随荷载的增加而线性增大,随后趋于稳定;在其他条件相同时,扩大头端承力随扩大头高度的增加而减小,而桩土应力比随扩大头高度的增加而增加.     

港口软土区超长桩承载特性有限元分析

该文基于港口区工程地质条件以及结合实际工程中高桩码头中超长桩的尺寸,桩身材料属性,在不考虑软土地区群桩效应及水平荷载作用下,利用ABAQUS有限元软件简化建立了高桩码头竖向单桩二维桩—土结构体系受力模型。得出竖向荷载作用下桩土位移及应力图,了解桩侧土、桩端土层应力分布。分析曲线与桩身侧摩阻力分布曲线,了解在位于港口软土地区中高桩码头超长桩在较高荷载下的桩土变形性状。同时结合工程实例,提出建议在超长桩入土一定深度加强构造措施。     

考虑时间效应的高回填场地不同桩顶荷载基桩受力特性分析

由于基桩在高回填场地的应用不可或缺,考虑在其使用过程中高回填土的蠕变特性对基桩力学特性的影响,利用有限差分软件FLAC3D,并考虑时间效应,对填土厚度为10 m,桩径为1 m,嵌岩深度为3 m的基桩进行桩顶荷载分别为0、0.5、1、2、3、5 MPa的数值模拟分析,得到不同桩顶荷载作用下基桩的受力和变形特征。结果表明：桩周填土沉降随时间呈现先加速增加后逐渐趋于平衡的趋势,不同桩顶荷载作用下桩顶位移随时间的变化速率滞后于桩周填土的沉降变形速率;在桩周填土蠕变初期,桩身最大内力加速发展,而桩端阻力在此段时期的增长并没有出现加速增长;随着填土蠕变进入中后期,桩端阻力加速发展,桩侧摩阻力向桩端阻力转移;待桩周填土蠕变稳定后,桩身最大轴力与桩顶荷载呈现正相关,但是桩身轴力附加值随桩顶荷载的增加而减小;增加桩顶荷载桩,桩端阻力及其附加值也随之增大。该研究可为高填土场地桩基的设计施工提供参考。     

塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桥梁桩基的影响研究

对某软土地基的塑料排水板堆载预压进行了桩基沉降和地基土孔隙水压力监测,使用ABAQUS有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,现场实测数据结合有限元模型分析结果,系统研究了塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桩基的影响,研究结果表明:堆载预压初期孔隙水压力急剧增加,前期孔隙水压力消散较快,后期逐渐减小;临近桩基的变形主要以水平变形为主,竖向位移较小,随着孔隙水压力的消散,桩身水平位移随时间逐渐减小;堆载预压对临近桩基的不利影响主要发生在堆载预压初期,该阶段桩侧被动土压力和桩身弯矩均最大,且都位于桩顶处,随着孔隙水压力的消散,桩侧被动土压力和桩身弯矩都随时间逐渐减小;桩身最大水平位移和最大弯矩都随堆载预压距离的增加而急剧减小,因此在桩基附近进行塑料排水板堆载预压处理软土地基时,应保持合适的堆载预压距离.     

竖向和水平荷载共同作用下PHC管桩受力分析

考虑桩身摩阻力、桩身自重及土抗力的影响,从弹性桩的挠曲线微分方程出发,假定均匀地基土层中地基系数按m法线性增大,推导了在竖向和水平向荷载共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答.公式规律性强,意义明确,容易编制成程序来求解问题.通过计算桩身挠曲线、转角和弯矩,竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能.     

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.     

CFG桩复合地基处理软弱路基沉降机理

结合兰永一级公路软弱路基处理技术研究项目,分析CFG桩复合地基处理软土路基的沉降机理.利用非线性有限元软件ADINA,建立三维模型,结合比奥固结理论,地基土体按多孔介质材料考虑,采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型做固结分析,将填土视为荷载逐级施加,采用生死单元对CFG桩复合地基进行数值模拟.结果表明,CFG桩复合地基处理软土路基沉降随着路堤填土高度的逐层增加而增大;随着时间的推移,沉降量前期不断增加,在工后300d左右沉降量增加缓慢,最终趋于稳定;满足一级公路工后沉降要求,地基土中超孔隙水压随填土高度的增加不断增大,在工后逐渐消散,加固效果明显.     

桩锚基坑支护锚索位置优化分析与探讨

基于实际基坑桩锚支护工程,围绕桩身内力与基坑变形关键指标,探讨其与锚索位置之间内在关系,研究发现:桩身弯矩与剪力均随锚索间距的增大而减小,且其随第一排锚索位置的下移而减小;桩顶水平位移随锚间距影响较小,而坑顶地表沉降则随其增大而增大,同时两者均随第一排锚索位置的下移而增大;与锚索间距相比,第一排锚索位置对桩身内力和基坑变形的影响更为显著.鉴此,进一步给出了桩锚基坑支护锚索布设方案的建议,其研究结果可为其他类似工程提供参考与借鉴.