软土地区预应力竹节桩与管桩抗压承载性能研究

软土地区土体工程性质较差,土体所能提供的桩侧阻力较小,限制了PHC管桩承载性能的发挥.预应力高强混凝土竹节桩(PHDC桩)桩身每隔一定距离存在一个突出的竹节节点,竹节节点能够增加桩基的桩侧承载性能,从而提高桩基的极限承载力.为了研究PHDC桩在软土地基中的承载性能,进行了一系列PHDC桩和PHC管桩的现场静载试验,通过对试验结果的分析,得出以下结论:PHDC桩施工过程对桩周土体的扰动程度较大;当休止期为15 d时,PHDC桩周围的土体强度未恢复,PHDC桩的极限承载力远低于设计值;当休止期增加到40 d时,350(400)mmPHDC桩的极限承载力与400 mm直径的PHC管桩的极限承载力相同,说明当PHDC桩的桩周土体强度恢复时,PHDC桩的承载性能优于PHC管桩的承载性能;休止期为40 d时,3号和4号PHDC桩达到极限承载力时的桩顶位移值分别为桩身直径的9.46%和7.37%,大于PHC管桩达到极限承载力时所需要的桩顶沉降值.     

静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验,研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能.对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析,并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算.试验结果表明:受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响,静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力;抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值;采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时,需要考虑土层的极限深度(或极限竖向有效应力),当土层深度超过极限值时,采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值.     

贵州地区中风化泥岩嵌岩桩承载特性分析

为研究贵州地区中风化泥岩嵌岩桩的承载性能,以贵州某建筑工程为例,阐述工程地质条件及现场4根试桩的现场静载荷试验情况。采用自平衡静载荷试验,分析了桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力随荷载的变化规律以及它们对极限抗压承载力的影响,确定该建筑场区建筑基桩(人工挖孔桩)中风化泥岩层极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值。计算结果表明:中风化泥岩层桩侧极限阻力标准值和极限端阻力标准值均满足实际工程的设计要求,研究结果可为贵州省内类似工程提供参考。     

泥岩地基动力打入桩承载特性研究进展

泥岩地基中的锤击打入桩,经常出现承载力异常问题,不能满足设计要求,需要补强处理,造成材料浪费和工期拖延,严重影响着工程建设。迄今为止尚未查清出现问题的原因,成为当前迫切需要解决的理论和技术难题。泥岩作为一种特殊的软岩,因其浸水易软化、受挤压易变形等特点,在荷载作用下易发生承载力不足的现象。本文归纳了现阶段泥岩地基锤击打入桩承载力不足的原因,明确了泥岩的基本工程性质,结合青岛地区泥岩桩的工程实例分析了泥岩中打入桩的工作机制和破坏模式,总结了动力打桩造成的泥岩损伤、泥岩桩的室内模型试验以及数值模拟等方面的研究进展,最后对泥岩地基动力打入桩的承载力问题进行了梳理,指出了目前研究存在的不足;同时,考虑到未来泥岩地区的发展及桩基工程的实际需求,针对泥岩的现场取样技术、泥岩桩的室内试验及数值模拟等方面提出了未来的发展方向。     

山地微型桩单桩抗压承载机理及数值模拟

在山地“上土下岩”的特殊地质条件下,确定微型桩的极限承载能力是较为困难的。然而,关于此类问题的研究是比较少的,且普遍对计算理论缺乏系统性的总结。文章对此类地质条件下微型桩单独承受下压荷载的极限承载能力进行了理论推导;使用ANSYS有限元软件,对一个具体的微型桩模型进行了数值模拟,并引用相关的微型桩试验数据,与理论计算结果进行了对比;对极限承载能力的影响因素做了系统性分析。通过研究,提出了“上土下岩”地质条件下的微型桩极限承载力和极限变形的计算方法,并验证了这种方法的可行性,发现微型桩自身参数、土层和岩石层的参数都会对微型桩的承载能力造成影响。     

竖向抗压桩承载机理与受力特性分析方法

桩基础具有竖向承载力高,基础沉降小,调节不均匀沉降能力强等优点,成为大型建构筑物的主要基础型式。桩基承载力与沉降分析是桩基设计中的主要内容。本研究基于桩身布设钢筋应力计的单桩现场静载试验结果,分析了竖向抗压单桩荷载-沉降关系、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力和桩端摩阻力发挥特性等,总结了不同桩侧和桩端荷载传递模型,明确了荷载传递模型中各参数的意义和取值方法。以桩侧和桩端荷载传递双曲线模型为例,考虑群桩中各基桩间的相互作用,提出了群桩中各基桩的双曲线荷载传递函数,结合荷载传递法形成了考虑桩-土体系渐进变形的桩基承载特性迭代计算方法。     

劲扩复合桩竖向抗压承载特性对比试验

劲扩复合桩是在水泥土搅拌桩同心沉入刚性桩,通过水泥土或芯桩实现扩体,进而组合形成具有扩体形态和力学特性的一种新型复合桩型。本文针对劲扩复合桩,通过同直径多桩型进行现场单桩载荷试验对比,研究多种桩型Q-S曲线、桩身轴力分布以及桩身侧阻力特点,进而分析劲扩复合桩竖向承载能力和桩身侧阻力发挥特性。研究结果表明：劲扩复合桩的极限承载力是同直径钻孔灌注桩的1.39~1.69倍;劲扩复合桩Q-S曲线呈“缓降型”,表现出大直径桩的承载特性;劲扩复合桩侧阻力计算值与预制桩及灌注桩桩侧阻力经验值的比值平均值为1.54~2.50。     

强风化泥岩地基嵌岩打入桩承载性状分析

结合青岛某大型桩基工程,通过静载荷试验分析了强风化泥岩地基3根嵌岩打入桩在极限荷载作用下的承载性能。试验结果表明:3根工程桩的Q-s曲线均表现为陡降型,且桩顶沉降量超过40 mm,桩基承载力未达到设计要求。同时,结合标准贯入试验及多根工程桩的静载试验结果,分析得出基桩承载力不足主要是地下水对强风化泥岩的崩解软化作用所致。     

黏土中桩端后注浆单桩抗压承载特性室内模型试验研究

参照现场桩端后注浆工艺的基础上,采用室内模型试验和自主研发的模型桩钻机以及注浆装置研究黏土中不同桩端注浆量下5根模型钻孔灌注桩竖向抗压承载特性,并通过后续土体开挖,分析桩端后注浆浆液上返高度和浆液在土体中的扩散模式.试验结果表明:与未注浆试桩相比,黏土中不同桩端注浆量下试桩极限承载力提高率为37.5%～112.5%,承载力提高幅度与注浆量呈正相关;注浆试桩桩端以上浆液上返段深度范围内轴力明显小于未注浆试桩,且轴力随着注浆量的增大而减小;桩顶荷载较小时,在浆液上返段深度范围内,4根不同注浆量试桩平均侧摩阻力略大于未注浆试桩且增长幅度受注浆量影响很小;随着桩顶荷载增大,该深度范围内注浆试桩桩侧平均摩阻力远大于未注浆试桩且其值随着注浆量的增大而增大;在相同注浆压力条件下,不同桩端注浆量主要影响桩端浆液上返深度范围内桩身侧摩阻力值大小,对上返高度影响较小,桩端后注浆浆液上返高度约为桩端以上14倍桩径;未注浆试桩表现出摩擦端承桩的特性,注浆试桩表现出端承摩擦桩的特性;在同一桩顶荷载下不同注浆量试桩桩端阻力发挥比例随着注浆量的增大而减小.通过开挖分析得出黏土中桩端后注浆主要通过浆液压密和劈裂作用于桩端和桩侧土体进而改善基桩承载特性.     

泥岩地基中动力打入桩竖向承载特性现场试验

为深入研究泥岩地基动力打入桩的竖向承载特性,开展了泥岩地基打入桩单桩竖向抗压静载试验,分析了试桩的沉贯与承载特性,探讨了地下水对试桩承载性能的影响,基于静载试验结果,对比分析不同理论预测模型的单桩极限承载力计算值,评估了模型的适用性。结果表明:试桩的极限承载力与打桩能量有关,不同的打桩能量对桩周泥岩造成不同程度的扰动损伤,进而影响试桩的承载性能;对比桩周泥岩遇水与试桩破坏情况,发现桩周泥岩浸水软化与否,与桩的破坏无直接关系;对比不同模型的极限承载力预测结果,认为双曲线模型更适合本试验场地泥岩的性质,预测曲线变化趋势和实测值吻合度较高;指数模型预测值与实测值产生较大差异的原因为试桩在最后一级荷载的非正常破坏,泥岩地基打入桩受超孔隙水压力、软硬互层及打桩过程扰动的影响,单桩承载力在很大程度具有不稳定性。     

旋喷加固灌注桩竖向抗压承载性能试验研究

城市建筑改造和修复工程发展迅速,钻孔灌注桩和地基处理的联合应用能有效地解决施工条件限制和承载力的要求,提高经济效益和工程效率.目前二者联合应用的实例和研究相对较少.通过现场试验,对高压旋喷地基处理前后相同规格的钻孔灌注桩进行荷载试验,对比分析旋喷处理前后灌注桩的荷载-沉降曲线、极限承载力及桩侧摩阻力分布等规律.结果表明,旋喷加固前后灌注桩竖向荷载传递规律相似;旋喷加固后灌注桩的竖向极限承载力提高,相同荷载下沉降降低;高压旋喷提高了土体侧摩阻力,旋喷对浅层土的加固效果高于深层土,对粉土侧摩阻力的提高效果要高于黏性土.     

工字型桩与方桩竖向承载性能对比分析

结合河南大学学术交流中心原方桩基础工程,提出了一种新型工字型桩,采用有限元法建立了三维有限元模型,对比分析了方桩、等截面面积的工字型桩、等截面周长的工字型桩的极限承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力强度等情况.结果表明:工字型桩相对于方桩其极限承载力主要由桩侧阻力提升而显著提高,其桩端阻力强度略微降低.在相同混凝土用量情况下,工字型桩相对于方桩可提高极限承载力20%左右;在相同承载要求情况下,采用工字型桩相对于方桩可减少混凝土用量15%左右.在软土地区,工字型桩可以提供较高的竖向承载力,节省混凝土用量,具有一定的推广应用价值.     

自扩式斜桩的承载性能

通过有限元模拟分析和模型试验相结合的研究方法分析了自扩式斜桩与竖直双桩的竖向承载性能.发现自扩式斜桩由于成桩过程中对土体的强烈挤压作用,其抗压和抗拔性均优于竖直双桩,而且随着自扩成桩夹角的变化,自扩式斜桩的竖向极限承载力亦相应变化,并存在竖向承载实用最优夹角.研究认为自扩式斜桩竖向承栽性能优于竖直桩,又特别适用于构筑物的抗拔需要.     

嵌岩桩竖向承载性能试验研究进展

随着城市规模的不断扩大,高层、超高层建筑物及大型桥梁的建设需求,桩基础逐渐向大直径、深埋深的方向发展。嵌岩桩是目前城市建设中经常遇到的桩型,有效确定嵌岩桩的竖向承载力并厘清其竖向荷载传递机制,是实现嵌岩桩安全、可靠使用的前提和保障。充分掌握嵌岩桩承载性能的前提是明确基桩的竖向承载力特征值,从宏观上得到基桩的荷载传递性状、桩-土-岩相互作用规律及桩受荷后的破坏模式。掌握嵌岩桩的破坏模式和荷载传递规律对深入认识嵌岩桩承载性能具有重要的意义。为此,从嵌岩桩的荷载传递规律、破坏模式、承载特性和影响承载特性的主要因素等4个方面对嵌岩桩承载性能的研究现状进行梳理,归纳和评述了嵌岩桩荷载传递特性及破坏特征的最新研究进展,总结了嵌岩桩承载性能现场试验和室内试验的研究进程,详细分析了影响嵌岩桩竖向承载性能的主要因素,讨论了现阶段嵌岩桩承载性能研究工作的不足之处,并针对研究的不完备提出相应的建议和研究方向。     

疏桩的承载性能和土拱效应

疏桩在软土地区的应用可以分为两个方面:疏桩复合地基和疏桩基坑支护.本文针对疏桩基础中的摩擦桩,采用弹性力学中的Mindlin-Geddes解和Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩基础的附加应力场.通过对比不同桩间距下的桩土荷载分担比的变化规律,分析了软土地区疏桩间距的合理范围.同时对疏桩水平方向上存在的土拱效应,采用三维有限元数值方法模拟了桩间距对疏桩成拱的影响,得出了产生土拱的最大桩间距范围在6~8d之间.针对疏桩复合地基的沉降控制计算方法,本文总结出应用Poulos弹性理论法计算单桩沉降和复合地基方法计算群桩沉降.     

直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载性能数值试验研究

山地区域高压线铁塔基础施工具有难度大、周期长、成本高、机械化施工程度低等特点。为提高塔基基础施工效率,本文提出了一种新型的塔基基础形式——直斜组合高压旋喷桩。利用有限元软件PLAXIS 3D对直斜组合高压旋喷桩基础的竖向承载性能及桩身内力演化规律开展数值试验研究。研究结果表明：1)斜桩倾角相同时,桩身弯矩变化规律基本相同,其最大弯矩值位于桩顶附近且随桩长径比的增加而减小;2)竖向荷载作用下,直桩的轴力大于斜桩;3)桩长径比相同时,直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载力随斜桩倾角(0°、10°、20°)的增大而呈非线性递增关系;直斜组合高压旋喷桩基础竖向承载性能较好,值得推广与应用。     

纤维增强复合桩水平承载性能对比研究

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)目前广泛应用于结构的补强加固,用来增强构件的强度和刚度,改善结构的受力性能.基于平截面假定,通过编制MATLAB程序求解桩身截面在荷载作用下的弯矩-曲率关系,得到GFRP复合桩、钢筋混凝土桩和GFRP布钢筋混凝土桩的抗弯刚度.同时开展三种桩型抗弯刚度和水平承载力的模型实验,并与计算结果进行对比分析.结果表明:GFRP布钢筋混凝土桩的抗弯刚度最大,相同水平荷载下位移最小,钢筋混凝土桩次之,GFRP复合桩抗弯刚度最小.GFRP布钢筋混凝土桩的抗弯刚度比钢筋混凝土桩大16.9%.     

土岩深基坑微型钢管桩承载性能试验研究

为研究土岩深基坑中超前支护微型钢管桩在不同工况下的承载性能,依托青岛某土岩结合地层基坑工程项目,以1根双排钢管桩的内排桩作为试验桩进行现场试验。通过在桩身表面两侧对称安装应变片,采集各种开挖深度及锚索或锚杆锁定工况下的钢管桩桩身应变值,探讨微型钢管桩弯矩的分布及变化规律。试验结果表明,在试验过程中22个应变片全部存活,所用应变片安装方法具有可行性和可靠性;随基开挖深度的增加,桩身弯矩整体上呈不断增大的趋势,沿深度呈上大下小的分布规律;锚索和锚索的锁定,能够显著减小桩身弯矩,可见双排微型钢管桩结合预应力锚索和锚杆在土岩结合地层基坑中具有较好的支护效果,试验结果可对土岩地层微型钢管桩的设计、施工提供参考依据。     

桩身刚度对承载性能的影响分析

建立了超长单桩有限元分析模型,采用有限元方法分析了超长桩在不同刚度条件下桩顶位移与桩顶反力之间的关系,并分析桩侧摩阻力随深度的变化规律及单桩承载力情况.分析结果表明:增大桩身刚度能够使桩身下部侧摩阻力得到有效发挥,从而提高单桩承载能力.但在桩身刚度增大到一定程度时,继续增大桩身刚度对单桩承载能力的提高将趋于稳定.并提出了在条件允许时可通过提高桩身刚度改善桩的承载性能的工程建议.