桥梁单桩荷载-沉降特性的可视化系统研究

基于可视化原理对桥梁单桩荷载-沉降特性进行了探讨,对于竖向荷载作用下的桥梁单桩,采用了荷载传递法进行了分析。在Visual Basic 6.0集成环境下编制了单桩荷载-沉降可视化分析程序,该可视化程序不但可以模拟桩基加载过程,而且可以实时动态显示桩身各处位移、剪力、弯矩以及桩侧摩阻力和桩端阻力的变化过程,具有工程实际意义。     

某工程长螺旋钻孔压灌混凝土桩单桩荷载-沉降分析

单桩受到竖向荷载以后,其沉降量由下面三个部分组成：桩身的弹性压缩量、侧摩阻力向下传递引起的桩端位移、桩端荷载引起的桩端位移,目前国内外研究单桩荷载一沉降计算方法主要有荷载传递法、弹性理论法和剪切位移法。本文采用荷栽传递法来研究单桩荷载-沉降关系。     

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。     

负摩阻力作用下的单桩竖向承载性状

对负摩阻力作用下的单桩承载性状、负摩阻力与工作荷载之间的关系进行理论分析,然后建立单桩有限元模型,研究负摩阻力作用下桩基的承载性能、桩基的刚度以及下曳沉降变化规律.研究结果表明:下曳沉降由2部分组成,一是桩顶没有荷载作用时纯粹由负摩阻力引起的桩顶沉降;二是负摩阻力作用下,桩顶荷载下移中性点位置,使得承受桩顶荷载的桩段缩短所引起的沉降.负摩阻力在中性点平面形成的一对平衡力相当于在单桩桩体上施加了预应力,提高桩体本身的轴向刚度.     

沉桩方法对预制桩施工残余应力的影响

沉桩方法显著影响预制桩的施工残余应力,为此通过计算模拟对此进行研究．计算模型采用桩一土理想弹塑性荷载传递关系及残余摩阻力折线型分布假定,通过对预制桩沉贯和回弹过程进行能量分析,建立了施工全过程能量平衡方程．以沉桩循环为纽带建立桩侧摩阻力的退化模式,实现不同沉桩方法下残余应力分布的模拟．分析结果显示,沉桩循环越多桩身残余应力越小,桩端残余应力随总沉桩循环次数的增加呈指数型衰减．模拟分析结果与实测数据较为吻合．     

长螺旋钻孔压灌混凝土单桩工作性状研究

单桩在轴向荷载作用下,通过桩侧摩阻力及桩端阻力把荷载传递给地基,这种荷载传递过程是与桩土之间的位移密不可分的,即土的受力形态影响桩的受力变形过程。     

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。     

砂性土中静压桩模型试验研究

采用室内模拟试验研究了静压桩沉桩及其静载过程,对模型的性状进行了比较分析,得出了桩身轴力、桩侧摩阻力和荷载—沉降曲线。     

不同桩体材料超长单桩室内模型试验

对竖向荷载作用下的不同桩体材料超长单桩进行模型试验研究,分析其承载机理和变形特性,研究两种材料超长单桩的荷载-位移特性,桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥性状,桩侧摩阻力和桩-土相对位移的关系以及桩身压缩量。结果表明,桩身材料的性质在很大程度上影响了超长单桩的承载和变形机理,超长单桩设计中应重视桩身材料的选择。     

层状土中桩体复合地基荷载沉降关系

在假定桩侧摩阻力与该点位移符合纯弹塑模型的基础上，对层状土中桩体复合地基的工程特性进行了研究，分析了桩和桩间土的变形特点。最后，利用复合地基的变形协调条件，推导了层状土中桩体复合地基的荷载一沉降关系及桩土应力比公式，并结合工程实际对其精度进行了验证，表明荷载一沉降的理论关系式具有满足工程实际要求的精度。     

深厚回填土中单桩受力变形影响因素研究

以具体工程为案例,采用有限元计算软件MIDAS/GTS进行数值模拟,对比工程监测数据,遵循单一变量原则,研究桩端土层弹性模量、桩顶竖向荷载及回填土厚度变化对单桩受力变形的影响.研究表明:改变桩端土层弹性模量,由8 MPa增大至300 MPa时,深厚回填土中单桩负摩阻力增幅达117%,最大轴力增加87%,中性点位置不断下降,桩顶沉降值减小;随着桩顶竖向荷载逐渐增大,荷载值对深厚回填土中单桩负摩阻力影响程度逐渐减小,中性点深度比越来越小,此时桩顶竖向荷载、负摩阻力与中性点三者的变化处于一种动态平衡的过程之中;当回填土的厚度由5 m逐渐增加至25.5 m的过程中,单桩负摩阻力及轴力增大,且中性点深度比呈增大趋势.     

砂土中吸力筒沉贯阻力模型试验研究

利用三个不同尺寸的吸力筒单桩模型在砂土中进行安装阻力试验,模型基础在自重作用下下沉到一定深度以后,使用真空调节罐与真空泵逐级施加荷载,使其继续下沉。将试验得到的负压—沉贯深度曲线与现有理论方法进行比较,进而验证对比砂土中沉放阻力计算方法的准确性。对比分析发现,Houlsby&Byrne不考虑安装造成的应力增强的沉贯阻力计算方法最为接近试验结果。     

静压桩沉桩机理及承载力试验

为了研究静压桩在沉桩过程中的力学机理以及后期的承载力特性,设计了静压桩模型系列试验.通过试验,明确了在均质粘性土中静压桩的沉桩机理以及在极限荷载作用下静压桩的承载力和压桩力的关系.结果表明:在均质粘性土中压桩,桩侧阻力和桩端阻力占压桩力的比例是变化的,端阻力在压桩前期所占比例较大,而在压桩中、后期侧阻力大于端阻力;卸除压桩荷载后,由于桩顶自由且上段桩侧摩阻力较小,静压桩会发生回弹,但是桩身下段特别是端部由于受到桩周土体的约束,其形变不能得到完全恢复,即存在桩端残余力,它将造成利用常规方法计算的桩承载力偏小;由于静压桩在压桩和静载荷试验过程中的荷栽传递机理不同,加之桩周土体的固结恢复,导致了终压时的桩端阻力值和静载荷试验最大加载值下的桩端阻力值差异较大;静载荷试验验证了恢复期越长,静压桩的极限承载力提高幅度越大.     

基于地基特性的双作用液压锤沉桩可打入性研究

针对锤击沉桩过程中可打入性难以判断的问题,对双作用液压锤在打桩过程中桩的可打入性判据进行研究。基于双作用液压锤的工作机理以及一维行波理论,推导锤击力方程;基于地基土的地质特性,考虑沉桩过程中桩-土相互作用,得到桩端位移与桩顶荷载迭代模型,推导出桩周阻力方程;根据沉桩机理,提出双作用液压锤锤击沉桩的可打入性判据,并利用Matlab软件对沉桩能力进行数值模拟计算,并进行现场试验。研究结果表明:试验结果与模拟结果中沉桩阻力相对误差为6%~8%,锤芯落差相对误差为4%~8%,表明本文数值模拟方法能很好地预测具体地质条件下液压锤的沉桩能力,计算精度满足工程应用,可为锤-桩-土系统的匹配提供依据。     

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。     

基于桩-土软化模型的单桩荷载传递规律

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。     

管桩静压侧摩阻力及桩土界面滑动摩擦机制研究

为了探究静压沉桩力学机制,开展了饱和黏性土中静压沉桩的室内模型试验,获得了静压沉桩过程中不同壁厚、桩端形式及桩径下桩侧阻力和桩身单位侧摩阻力的变化规律.同时,结合摩擦学中的黏着-犁沟理论,分析了静压沉桩过程中桩侧阻力和桩身单位侧摩阻力的的变化机制.通过室内模型试验和理论分析表明:随着贯入深度的增加,桩侧阻力逐渐增大,且...     

大直径管桩沉桩过程中溜桩判断方法研究

海洋工程中大直径管桩沉桩过程中常会出现溜桩现象,未经预料的溜桩会引起很多严重的工程问题,有必要对溜桩段进行准确判断。结合实际工程对溜桩产生及停止的机制进行分析;通过研究沉桩过程中桩周土体强度折减及超孔压的作用,提出动贯入阻力的计算方法;利用功、能原理对溜桩过程中所发生的能量转化进行分析,并推导相应计算公式,结合动贯入阻力计算方法,实现对溜桩过程的预测。结果表明,当桩端进入深厚砂土层或动侧摩阻力达到一定值时溜桩将逐渐停止,若是后者则再次打桩后不再发生溜桩现象。计算动侧摩阻时须考虑沉桩过程中扩孔效应和循环荷载作用。计算结果与现场实测数据吻合较好。     

桩基模型试验应变测试方法比较

桩身应变测试是桩基承载性能研究中的一项重要内容,是竖向荷载作用下桩身应力、轴力、侧摩阻力等荷载传递规律分析的基础.基于室内模型试验,采用常规的电阻应变片与光纤布拉格光栅（FBG）两种应变测试方法,对两组单桩在竖向荷载作用下的桩身应变特性做了完整的测试.对比分析试验结果表明：光纤布拉格光栅测得的应变数据具有较高的精度和稳定性,可以绘制更符合客观实际的桩身轴力和桩侧摩阻力曲线.     

双线隧道施工对既有基桩的影响研究离心机模型试验研究

为了确定双线地铁隧道开挖对近接建筑桩的影响,采用一系列室内离心机模型来模拟不同覆土直径比(C/D)下双线隧道近接已有基桩的施工过程,通过定量控制隧道外套的水囊注放水的方式模拟和控制隧道的地层损失。通过离心机试验测定了不同覆土直径比下隧道近接施工横截面地表沉降和基桩的沉地表与基桩的沉降量降,以及单桩轴力与侧摩阻力在隧道推进过程中的变化情况随着隧道推进距离的变化规律和单桩轴力与侧摩阻力的变化情况。结果表明,隧道与桩和地表的相对位置对沉降的量值和分布规律以及基桩的轴力、侧摩阻力有显著影响。