超长桩荷载传递机理有限元分析

在对试桩实测资料进行分析的基础上,采用数值分析方法,研究了深厚软土地区单桩在竖向荷载作用下由短桩至超长桩随桩长增加时的荷载传递性状.结果表明:非嵌岩超长桩Q-s曲线仍可能发生陡降;由于超长桩的桩身压缩量较大,超长桩侧阻与端阻不同步发挥的现象较桩长不大时显著得多,极限荷载和承载力特征值下的端阻比通常均小于10%;在工作荷载下,短桩过渡到超长桩时,轴力主要承担部分由桩身下部逐渐转为桩身中上部,侧阻由三角形分布转为单驼峰分布;超长桩沉降计算中将侧阻简化为三角形分布可能会导致较大的计算误差.     

抗拔桩荷载传递特性的积分方程解法及参数分析

针对抗拔桩的受力特点,在弹性虚拟桩模型应变协调的基础上,引入桩端受力为零的假定条件,形成第二类Fredholm积分方程组,采用最小二乘法进行求解.通过编制程序求解基本方程,得到桩身轴力、桩侧剪力和桩身位移等分布特性,与相关文献的对比表明了该解法的正确性.重点分析了影响抗拔桩荷载传递特性的主要因素,如桩身刚度、桩长细比和地基土泊松比等参数.计算结果表明,桩身刚度和桩长细比对抗拔桩荷载传递特性具有显著的影响.该解法在理论上较为严密,具有工程应用价值.     

沉桩挤土对预制抗拔桩承载力影响的模型试验研究

为研究砂性土中沉桩挤土对预制抗拔桩承载特性的影响,开展了预制抗拔桩在非挤土、单桩挤土条件下的室内模型试验,对比分析了挤土程度、桩长及桩间距等因素对模型桩的抗拔承载力、桩顶位移及挤土范围等方面的影响。结果表明:在砂性土中不同挤土条件下,预制模型桩的极限抗拔承载力与桩长呈正相关关系;在单桩挤土试验中,试验桩极限抗拔承载力显著大于非挤土条件下对应的数值,且随着桩间距的加大,挤土强度削弱,试验桩的极限抗拔承载力随之减小,并逐渐接近非挤土条件下的承载力数值。     

桩的抗拔承载力预估

在对抗拔试桩资料整理与分析的基础上，详细讨论了抗拔桩粘羊力系数ａ与桩周土不排水抗剪强度Ｃｕ的关系及桩拔、压摩阻比与桩长径比的关系，以及桩周土的土性、桩的类型和施工方法等对它们的影响，并提出了预估桩抗拔承载力的方法。     

计算沉降值选择软土地基基础桩长的工程实例研究

广东省湛江市与上海、浙江省宁波市等地区类似,同属沿海,建筑工程地基大都为软土地基。软土地区桩基础设计,如何选定桩长,即选择桩端持力层,是桩基础设计与施工的关键。本文以具体工程实例为研究对象,作了些探讨。     

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.     

长抗拔灌注桩优化设计方法

在保证承载力的前提下,为了合理控制成本,从长抗拔灌注桩的工作机理出发,基于优化设计的数学模型,结合某工程抗拔桩的静载荷实验参数,提出了一个优化长抗拔桩几何参数的迭代算法,并且基于该算法优化了单桩几何参数。将优化结果与原设计参数进行对比分析,结果表明：优化设计的抗拔桩在满足承载力要求下,减少了桩身灌注体积,达到了工程经济化目标。该优化设计方法可行,可以应用于工程实际。     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

深厚软土地区深层搅拌桩的设计

深厚软土地基采用深搅桩处理应重视变形的控制,采用沉降量的大小确定桩长,深厚软土深搅桩强度检测标准应从严,本文通过对比设计,得出桩长与沉降,桩长与承载力的关系。提出对复合地基的强度检测应从严控制变形取值。     

宁波深厚软基区公路桥梁桩基承载力计算方法

深厚软基路桥过渡段处理不当而引发的问题逐渐突显,为从设计优化角度解决深厚软基区路桥差异沉降变形问题,基于宁波市北仓区静载荷试验实测的7根桩基础的P-s曲线,分析了宁波深厚软基区桥梁桩基础的承载特性;通过数值模拟,建立了不同软土厚度下桩基础的三维有限元模型,研究了深厚软基区桥梁桩基础穿越软土层和未穿越软土层时的承载性能;采用回归分析法,分别以桩顶位移控制量40 mm、60 mm建立了深厚软基区桥梁桩基础穿越软土层和未穿越软土层时的承载力计算公式.研究结果表明:桩基P-s曲线呈缓变型,无明显向下转折段.桩顶沉降最大达到49.6 mm,任一级沉降均未超过上级沉降的5倍,深厚软基区的桥梁桩基存在设计承载力安全储备过大的问题;当桩穿越软土层时,桩承载力随软土层厚度增加呈线性减小,桩未穿越软土层时,软土厚度对桩承载力影响不明显,桩长30 m的桩基承载力在软土厚度为30 m时出现明显的分界点;根据静载试验和有限元模拟结果,回归建立了桩顶位移控制量40 mm、60 mm时桩的承载力公式,并通过工程实例验证了公式的可行性;提出了深厚软基区公路桥梁的桩长优化公式及其适用条件,并给出了深厚软基区公路桥梁桩长折减系数α取值表.     

茅草街大桥桩基试验研究

针对洞庭湖区软土的工程地质特征,以湖南省茅草街大桥桩基试验为依托,探讨了该类地区大直径超长钻孔灌注桩的竖向及水平静载荷试验方法。在此基础上,对湖区超长钻孔灌注桩的承载机理、变形特性等开展深入研究,提出相应的承载力确定方法．最后,通过对试验数据的综合分析,指出超长灌注桩的荷载-沉降曲线一般为缓变型,其拐点不明显,且可能出现桩身失稳破坏,其设计计算与传统桩基也有所不同．     

Uplift Resistance Calculation and Sensitive Analysis of Jack-up Wind Installation Vessels

The uplift resistance calculation is an important basis for the construction decisions of the jack-up wind installation vessel and the design of the jacking system,and determines the operation risk and reliability in the installation process of the wind turbine. The influence factors of the pile shoe's penetration depth and uplift resistance are analyzed,and the calculation model and flow of the uplift resistance are given. Based on a construction example,the influence rules are analyzed for the change of the pile shoe's structural parameters on the penetration depth and uplift resistance.The analysis results show that the penetration depth is more sensitive to the width of the pile shoe,and the height has greater influence on the uplift resistance than the length and width of the spud. With the increase of the height,the uplift resistance may increase rapidly.Although the decreases of the length,width and height of the pile shoe may reduce the uplift resistance,the penetration depth may increase in the meantime. This will increase the pulling pile time and reduce the construction efficiency. So the parameters of the pile shoe should be optimized according to the adaptable geology condition so as to obtain the optimal uplift resistance and working efficiency.     

考虑桩土滑移的超长桩沉降非线性算法

考虑超长桩桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状,采用三折线荷载传递模型模拟其竖向荷载下桩侧传递规律,并以理论τ-z曲线描述桩侧界面桩土接触非线性。在此基础上,针对荷载传递过程中桩土滑移现象,对超长桩及桩周土分别建立单元进行离散化处理,根据桩土体系平衡条件得出桩土体系刚度矩阵方程及其迭代求解流程,从而提出了可考虑桩土滑移的超长桩沉降计算非线性分析算法.与现场试桩实测数据对比表明,本文方法计算值与实测值基本吻合,可供工程实践参考。     

水平—竖向耦合荷载下单桩承载性状数值分析

为了研究单桩基础在水平—竖向耦合荷载下的承载性状,以工程实例为基础,通过数值计算的手段建立了均质海相软黏土层中单桩受耦合荷载的计算模型,研究均质土层中竖向与水平耦合荷载作用下单桩的承载力、变形特点。结果表明：当施加的水平力未超过临界荷载,水平力的施加对单桩竖向承载力无影响;当施加的水平力超过临界荷载,水平力的施加对单桩竖向承载力有着不利的影响;水平力的施加延缓了竖向抗拔承载力破坏点的出现,且随着施加的水平力的增大,抗拔极限破坏点出现得越晚,水平力的施加提高了单桩抗拔承载力;预先施加竖向力会减小水平力产生的桩顶水平位移,提高单桩水平承载力;且存在一个最优的竖向荷载,使得桩顶水平位移最小,桩身弯矩最小。     

黏性土中倾斜荷载下抗拔桩的模型试验研究

为研究黏性土地基中抗拔桩在不同倾斜荷载情况下的承载机理,开展了抗拔桩室内模型承载试验.对比试验结果表明,抗拔桩承受倾斜荷载时,与竖向承载不同,呈现靠倾斜荷载一侧的桩周土体始终受压,而另一侧土体始终受拉的现象.达到极限时,仅靠荷载一侧桩周一定深度土体破坏,破坏区域在地表大致呈现扇形分布,其范围随荷载倾角增大而增大.此外,极限抗拔承载力随着倾角的增大而增大.在此基础上,依据破坏模式建立了倾斜荷载下抗拔桩的计算模型及桩周土体的破裂面方程,并基于单元体极限平衡分析得出了抗拔桩极限承载力计算公式.与试验结果对比表明,该方法计算值与实测值吻合较好.     

基坑底部抗拔桩对下卧隧道群竖向变形影响分析

以杭州市某河道开挖为背景,利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值模型,研究了河道开挖过程中,抗拔桩对抑制下卧隧道群隆起的作用效果。结果表明,抗拔桩长度越长,隧道隆起越小,当桩长超过一定长度,其抑制隧道隆起的作用削弱;隧道纵向一定范围内的隆起受抗拔桩的影响,此范围外几乎无影响,且隧道埋深越大,其受影响的范围越小;基坑两侧抗拔桩对抑制隧道隆起作用较小,因此适当减小基坑两侧抗拔桩的长度,形成长短结合的抗拔桩,对于减小隧道隆起,同样效果显著,且在一定程度上降低了工程造价;推导非等长抗拔桩下,隧道抗浮验算公式,计算简单,便于应用。     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

基于局部彼得罗夫-伽辽金法的超长桩受力分析

竖向荷载作用下,超长桩的受力可以近似按照平面问题求解.本文通过综合分析,采用横向各向同性弹性半空间地基模型,利用局部彼得罗夫-伽辽金法(MLPG),考虑基桩大变形,编制了实用的计算机程序,并对超长桩在竖向荷载作用下的承载机理做了较深入的分析.     

静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性

以苏南软土地区的静压桩施工实测资料为依据，着重分析了静压桩的终压力与单桩竖向承载力之间的相互关系，并按照静压桩的入土深度，提出两者之间的相关性估算方法，为静压桩的安全、合理施工提供参考。