均匀土中非完整桩瞬态纵向动力响应研究

为研究桩土参数对非完整桩低应变时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响,根据桩土系统波动理论,建立了桩-土系统瞬态振动的计算模型;得到了基桩在纵向激振力作用下的瞬态动力响应,将计算结果与基桩低应变完整性检测实测数据进行对比分析,验证了该数值模拟的可靠性和可行性;研究了桩长、桩周土、桩底土等因素对时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响。结果表明:桩土参数对时域速度曲线和速度振幅谱曲线都有影响,桩侧土剪切波速增大,桩底反射越弱。     

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.     

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.     

珠三角地区现场水泥土的力学性质

研究珠三角地区淤泥、淤泥质粘土形成的水泥土的力学性质可为水泥土搅拌桩的设计和施工提供直接依据．文中在1天龄期内钻探取出现场的桩身水泥土制作成试样,养护到不同龄期,测定其物理性质指标以及无侧限抗压强度、剪切强度、压缩模量等力学性质指标,得到了现场水泥土强度的增长规律及影响因素,获得以下结论：现场水泥土强度随龄期明显增长,28天龄期无侧限抗压强度约为室内水泥土配合比试验强度的一半;原状土为淤泥的现场水泥土的28～90天龄期压缩系数为0．1～0．4MPa^-1,具中等压缩性;90天龄期现场水泥土的无侧限抗压强度为0．4～1．1MPa,比原状土增加了19．9～56．6倍．     

树根桩的反射波法低应变测试

从树根桩特性入手，分析了树根桩反射法低应变测试过程中存在波速难确定、龄期短强度低、土层变化等因素对测试的影响，以及直径小敲击点控制难等方面的难点，结合自己的经验，提出了根据地区特点综合确定波速、提高敲击力度解决砂浆强度低的问题、根据地质勘测报告。结合反射波理论综合分析，采取在桩头处理时增大敲击面积解决敲击点难控制等方法，从而顺利地进行树根桩低应变测试，并得出较精确的结果。综合工程图形实例，对以上问题进行比较，验证各种方法的可行性及准确性。     

完整桩瞬态纵向振动的参数影响分析

基于完整桩瞬态纵向振动模型的数值分析,表明土参数、桩参数和激振力参数都对桩的动力响应发生影响.对未入土的桩,桩顶振速曲线上反射与入射幅值比为2;对土中的桩,若桩周土剪切模量、桩长、激振力作用时间增加,或桩径和桩弹性模量减小,都使得这个比值减小;当桩底土剪切模量与桩弹性模量之比小于0.01时,桩底反射与入射同相位,当这个比大于0.1时,桩底反射与入射反相位.     

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。     

偏高岭土对水泥土应力-应变特性影响分析

为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析。试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3%时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加。     

桩身剪切波速度与桩身止水效果和强度关系的研究

依据材料弹性常数与弹性波速度的理论关系、强度与波速的经验关系,在水泥土搅拌桩和高压旋喷桩中心钻芯取样,并对桩身孔壁测试剪切波速度,通过比对桩周土与桩身的波速以及与芯样完整性的比对,确定水泥与原质土搅拌后强度及渗水性能的改变大小.通过对9根水泥土桩和1根旋喷桩的钻芯、孔壁剪切波速测定等对比研究,结果表明:波速没有提高,则强度不会增高,止水效果也不会改善;反之,波速提高越多,则强度增高越明显,止水效果可能会明显改善.可以为低应变无损检测桩身强度和渗水性能提供实验依据.     

基于光纤技术和有限元计算的灌注桩承载特性

为了掌握灌注桩的承载力及桩身受力分布和传递规律,本文开展了灌注桩现场静载试验,并使用光纤传感器对灌注桩桩身变形进行了测试,获得了桩身应变信息。采用有限元软件ABAQUS,开展了灌注桩承载特性数值模拟研究。结果表明,静载试验得到的桩基Q-S曲线和数值模拟测得的桩基Q-S曲线基本一致;光纤传感器所得结果显示桩身轴力在桩头处是最大的,随着桩长增加而逐渐递减,整体变化规律与数值模拟结果规律一致;灌注桩实测桩身侧摩阻力沿桩长变化规律与数值模拟得到的受力分布和传递基本一致,验证了有限元计算模型中选取的参数是合理的。考虑了桩长、桩径和桩土界面摩擦系数对桩基Q-S曲线、桩身轴力分布和侧摩阻力分布的影响,桩径和桩土界面摩擦系数对桩基的Q-S曲线、桩身轴力分布和侧摩阻力分布的影响很大,而桩长的影响较小。     

基桩低应变反射波法典型时域信号识别技术研究

结合基桩完整性PIT现场对比试验,对低应变反射波法现场测试和室内分析出现的典型疑难检测信号进行了分析研究.结果表明,传感器粘贴好坏、盲区内浅部缺陷的存在及深度变化、长桩段扩颈桩的存在、桩周土层软硬夹层的组合特性及嵌岩桩桩底岩土特性变化等在低应变反射波法检测曲线上均具有典型的反射信号,正确认识这些反射信号的特征,可以保证低应变反射波法具有较好的基桩完整性检测效果.     

水泥土的超声波特性研究

通过对120 d龄期下不同水泥掺和比的水泥土进行超声波测试,利用FFT分析方法对信号进行频谱分析,获得水泥土超声波的频谱特征曲线.结合波速、波形与频谱特性来综合判断水泥土的质量和强度,得出最优水泥掺和比范围.     

闽南地区水泥土工程特性实验

为研究闽南地区常见土体制作的水泥土的工程特性,将淤泥、粉质黏土和粉砂分别与一定量的水泥浆混合制备水泥土试样,测定水泥土重度、强度、压缩模量、应力-应变及渗透系数。结果表明:三种土体制备的水泥土重度比原状土提高1%～7%,水泥土搅拌桩形成的复合地基不会对下部土体产生过大的附加应力和附加沉降。当水泥掺量由5%增大至20%时,淤泥、粉质黏土和粉砂制备的水泥土强度依次增大,增大幅度为原状土的1～2倍;水泥弹性模量也增大,与水泥掺量近似指数关系;渗透系数减小。当荷载较小时,水泥土应力-应变近似直线关系,当荷载超过了极限强度时,水泥土进入塑性变形阶段,破坏时存在残余应变。水泥土龄期由28 d增至60 d,其强度增长12%～36%。该研究为水泥土工程提供了基础数据。     

水泥加固污染土强度影响的分析

通过室内实验模拟受到多种介质和不同浓度污染的土,制成水泥土试块的力学特性在不同龄期的表现,得出了水泥污染土的抗压强度与龄期和污染物含量的关系,结果表明:水泥污染土的抗压强度与龄期的关系类似于未污染的水泥土,既随着龄期的增加,水泥土抗压强度提高。当加入不同污染物时水泥污染土的抗压强度有明显的改变。     

土塞对管桩纵向振动的影响研究及试验分析

为了探究径向非均质土中考虑土塞效应的管桩纵向振动规律。首先根据Novak薄层法和饱和多孔介质理论建立起径向非均质饱和土的振动方程,利用复刚度传递模型,得到管桩内外侧面土体复刚度。然后采用扩散虚土桩模型考虑桩对桩端土的应力扩散效应。根据虚土桩和管桩边界条件、初始条件和连续条件进行管桩—土振动模型求解,得到半正弦脉冲激振力下桩顶动力响应的理论解。分别探讨了土塞水的体积分数、剪切波速及高度对管桩动力响应的影响。最后采用室内管桩模型试验验证理论计算模型。结果表明:土塞剪切波速及土塞高度对管桩桩顶动力响应的影响不可忽略。由于土塞的存在,桩顶时域曲线在桩底同向反射之前有一个反向反射,反向反射的位置和土塞高度有关。进一步完善了饱和土中开口管桩的振动理论。     

桩基础动测的计算机模拟

本文编制了可以模拟用振动法进行桩基完整性检测的计算机程序,用基于一维波动理论的动力有限元方法现场实测完整桩的速度响应曲线进行拟合,以确定桩身砼的力学特性及桩周、桩底土介质的阻抗特性,进而利用这些参数识别有缺陷的桩的速度波形以判断缺陷性质、位置及量级等。实际应用表明,该程序具有精度高、判断准确、使用方方便、灵活等优点,是低应变法进行桩基检测所必备的手段。     

群桩竖向荷载-沉降特性影响因素的数值分析

在采用三维数值模拟法对一群桩试验模型进行分析对比基础上,建立了与实际工程中相近的低承台群桩模型,用数值模拟手段揭示了在上部荷载作用下群桩的荷载-沉降特性,并对群桩基础荷载-沉降曲线的影响因素分别进行了分析与探讨.结果表明:桩长(长细比)、桩距(距径比)、桩土剪切弹簧刚度、桩端土刚度、承台刚度及其设置方式对群桩荷载-沉降曲线影响较大,而桩身刚度的影响不明显.     

矿渣-水泥-膨润土剪切模量龄期效应 及其影响因素的试验研究

采用压电陶瓷弯曲元测试矿渣-水泥-膨润土(S-CB)试样剪切波速的方法,研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对S-CB的剪切波速(V_s)与剪切模量(G_0)的影响规律.试验结果表明,S-CB的V_s随龄期的增长、矿渣替代率的减小、复合胶凝材料含量的增大而增大;试验中,S-CB的V_s明显低于同龄期水泥土的V_s,这主要归因于S-CB含水量显著高于水泥土;发现S-CB的硬化发展规律与矿渣替代率紧密相关,与复合胶凝材料含量相关性不明显,基于试验结果提出了矿渣-水泥-膨润土的剪切模量随龄期的预测公式,若测试获得某一复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的归一公式,可推测相同矿渣替代率的其他复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的剪切模量.     

层状地基中考虑桩侧水泥土与土的静钻根植桩单桩沉降计算

基于荷载传递法和虚土桩模型,推导层状地基中考虑桩周、桩端土层分布和桩身-水泥土-土体相互耦合作用的静钻根植桩单桩沉降计算公式,并进一步讨论弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、虚土桩长度等参数对单桩沉降的影响。最后利用静载试验实测数据,对比该计算方法的荷载-沉降曲线。研究结果表明:考虑土层分布及土和水泥土对桩体沉降影响的单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较吻合,在实际工程应用中优于目前桩基设计规范的方法。     

水泥搅拌桩复合地基的工程特性探讨

通过对某工程水泥搅拌桩复合地基试验,分析室内水泥土强度随龄期,掺入比,含水量及外掺剂等变化的发展规律,探讨复合地基桩土共同作用下的承载情况和地基对承台的反力模式,分析表明,不同水泥土随掺入比和龄期的变化,其强度差异较大;水泥土破坏应变仅为1％－2％,基本属脆性破坏;复合地基的承载力基本值随确定方法的不同而有不同结果;桩顶存在较大的集中反力,桩土应力分担比在不同荷重下有很大的变化,在上部荷重为120－380kPa时应力分担比在10左右。