水平受荷倾斜群桩模型试验及受力机理研究

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用，其水平承载能力和桩周土体行为受到关注．设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验，针对6桩承台，对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形，相较于群直桩，同向10°、对称10°和对称20°的倾斜群桩水平承载力分别提高了13.3%、28.3%和75.0%，桩顶最大水平位移依次减小了21.3%、35.6%和53.9%，倾斜群桩的桩身内力较小，侧摩阻力较大，桩顶土体水平位移最多减少了48.9%，桩底土体竖向位移最多减小了56.4%．建立了承台-倾斜群桩-土体在水平荷载作用下的精细化有限元模型，进一步分析了足尺条件下不同布桩方式倾斜群桩与土体的相互作用．直桩抵抗水平荷载的作用主要由土体沿桩身法向抗力提供，而倾斜群桩在水平荷载下产生较大的侧摩阻力，且斜桩侧摩阻力水平分量在抵抗水平荷载中发挥重要作用，对称20°倾斜群桩中侧摩阻力水平分量占比高达35%，所以其水平荷载能力更强，显著提高结构的抗侧刚度．承台与桩连接方式的改变没有影响其受力模式，刚接时桩顶存在负弯矩，更有利于减小桩身弯矩和桩顶位移．合理布置的倾斜群桩可以在水平荷载下发挥显著作用...     

考虑桩土接触面特性的水平受荷单桩数值分析

采用数值方法研究了桩土接触面特性对水平受荷桩受力特性的影响,并通过对工程实例的分析验证了计算方法的有效性.实例分析表明,设置接触面对于正确模拟桩土受力特性有较大影响.计算所得的桩身弯矩和位移曲线表明,水平受荷桩的入土深度有个临界值,桩身过长对提高水平承载力无明显作用.     

膨胀土浸水过程中水平受荷单桩p-y曲线研究

为了建立膨胀土地基浸水过程中不同含水率的水平受荷单桩p-y曲线,首先开展膨胀土浸水前和浸水饱和2种工况下的水平受荷单桩模型试验,分析桩身弯矩变化规律;然后基于温度场等效湿度场理论,采用ABAQUS有限元软件对模型试验进行模拟,通过无荷载膨胀率试验和模型试验验证有限元计算模型的准确性.在此基础上,建立浸水过程中其他5种不同含水率工况的计算模型,对有限元计算结果进行了处理分析.研究得到以下结论：(1)同级荷载作用下,膨胀土浸水饱和后的桩身弯矩值比浸水前的值偏大,当荷载等级增大时,膨胀土浸水前后桩身弯矩的差值也会随之增大,此时桩身弯矩零点位置也明显下移;(2)得到了水平受荷单桩在7种不同含水率工况下的有限元计算p-y曲线族;(3)确定了膨胀土地基浸水过程中水平受荷单桩的理论p-y曲线函数表达式,并通过模型试验和有限元模拟验证了其合理性.     

成层地基中倾斜受荷群桩的非线性有限元分析

针对轴、横向荷载共同作用或倾斜荷载作用下群桩基础受力问题的复杂性，引入无厚度型接触面单元和“无拉力”分析方法，采用非线性有限元法对倾斜受荷群桩的受力变形特性进行探讨，开发考虑材料非线性、桩-土-承台共同工作机理、桩周地基土体的分层性及不同桩项荷载形式等因素的计算程序，并由此讨论初始应力场及桩项荷载大小、倾角变化对桩身内弯矩与轴力分布的影响曲线。研究结果表明：刚性承台顶的荷载不变而倾角增大时，中桩桩项的弯矩逐渐增加，边桩的弯矩则逐渐减小；当荷载倾角不变而荷载增加时，承台下各基桩的弯矩变化规律则随荷载倾角的不同而变化。     

水平力(H)-扭矩(T)组合受荷桩承载特性模型试验研究

为探讨单桩基础在桩顶水平力(H)-扭矩(T)组合作用下的承载特性,研制了H-T组合加载装置.通过室内砂箱模型对比试验,获得了8组H-T组合工况下的桩身内力变形与承载力结果.其表明:相比于单一水平受荷或受扭桩的极限承载力(Hu或Tu),两种荷载的不同大小组合与加载顺序(H→T或T→H)均会导致相应桩身承载力的减小,且H→T组合的影响要比T→H组合明显,如2Tu/3→T时桩身水平承载力减小约12.4%,而2 Hu/3→T组合下桩身扭转承载力减幅达48.5%,故工程设计时不宜基于叠加原理计算HT受荷桩的承载力.在此基础上,采用基于MATLAB编制的可考虑桩周土约束及H-T耦合效应的改进杆系有限元法计算程序求解了不同工况下的H-T组合受荷桩的桩顶扭转角及桩身扭矩与弯矩,并将计算结果与模型试验值进行了对比分析.     

边坡桩基受力特性的离心模型试验

鉴于采用常规试验方法对临空面的边坡桩基较难进行分析,利用基于相似理论的土工离心试验机,通过缩小原型尺寸的方式对其进行研究。在土工离心试验中,采用自制的加载系统分别对端承桩与摩擦桩这2种不同形式的桩基施加水平荷载和竖向荷载,给出边坡桩基受力性能的研究方法,并进行了受力机理分析。试验结果表明:边坡桩基受较小的水平荷载时,2种桩基形式受力性能相差不大;摩擦桩在承受竖向荷载时承载性能较差,对桩周土体扰动较大,不宜作为边坡桩基的形式。     

砂土中循环荷载与单调荷载组合作用下斜桩水平承载变形特性

针对斜桩基础受风荷载作用的工况,分析水平循环荷载对其承载变形特性的影响。通过室内干砂中的模型试验,研究了斜桩在经历水平循环荷载后再承受单调水平荷载时的承载变形性状,与仅在单调水平荷载作用下斜桩的性状进行了比较,分析了循环荷载幅值大小对斜桩水平极限承载力、桩身轴力、弯矩及剪力的影响。结果表明:斜桩先经历循环荷载后再承受单调水平荷载比仅受单调水平荷载作用时的水平极限承载力有一定程度的提高,提高幅度10%～14%;水平荷载作用下,正斜桩桩身全长受拉,负斜桩桩顶下一定长度区段受压,其余区段受拉;经历循环荷载后再受单调水平荷载作用比仅受单调水平荷载作用时斜桩的桩身最大轴力大,正倾斜桩的最大轴力大于负倾斜桩,两者桩身轴力最大值均在距桩顶约4.5d(d为桩径)的桩身截面;斜桩桩身的弯矩主要出现在桩顶下约15d的桩身长度范围内,经历循环荷载后再承受单调水平荷载的斜桩与仅承受单调静载时斜桩的最大弯矩基本相当,最大弯矩截面距桩顶距离均约为4.5d;负斜桩的桩身最大弯矩大于正斜桩,前者约为后者的1.4倍;经历循环荷载后再受单调水平荷载作用和仅受单调水平荷载的斜桩,其桩身最大剪力均在桩的顶部,并且在桩顶下方7.5d处存在极值剪力。     

倾斜荷载与负摩阻共同作用下的桩基承载特性

利用有限元方法模拟现场倾斜荷载试验及现场负摩阻试验,并对倾斜荷载与负摩阻共同作用下的基桩受力特性进行分析.首先,施加竖向荷载;然后,分先后顺序施加水平荷载与产生负摩阻的地面荷载.研究结果表明:地面荷载先于水平荷载施加对基桩承载有利,当地面荷载为竖向荷载的1.3％时,承受倾斜荷载时基桩桩顶水平位移、桩身最大弯矩、桩身最大轴力与未施加地面荷载情况相比,分别减小35.1％,22.2％和5.6％;当地面荷载后于水平荷载施加时,基桩的水平承载特性与仅受水平荷载时的相比无明显区别;桩侧负摩阻力略增大.     

考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁双桩结构受力分析

深入分析了陡坡段桥梁桩基受力的P-Δ效应形成机理.依据土压力理论与弹性地基梁理论,通过对坡体剩余下滑力和土体抗力的合理简化,建立了陡坡段桥梁双桩结构体系的桩土相互作用模型.在此基础上,导出不同特征桩段微分方程的幂级数解答,从而提出了一种可考虑P-Δ效应的陡坡段桥梁桩基受力计算方法.与文献算例对比分析表明了该方法的合理性.最后,对双桩结构内力与位移的影响因素及其敏感性进行了探讨,结果表明:前桩P-Δ效应的影响不容忽视,当桩顶荷载水平及地基抗力比例系数相同时,后桩桩身最大弯矩比前桩大,且最大弯矩作用面均位于边坡滑动面附近,陡坡上的桥梁桩基同样具有嵌固深度效应.     

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。     

软土地基水泥土搅拌桩施工扰动情况现场测试及分析

基于某软土路基水泥土搅拌桩加固工程,设计并进行现场试验来研究水泥土搅拌桩施工过程中对周围土体的影响,测量了施工过程中,周围土体中孔隙水压力和土体位移的变化情况.结果表明:水泥土搅拌桩周围土体的扰动情况与离桩距离、桩到达深度有关;大面积水泥土搅拌桩施工时,孔隙水压力和土体位移都会不断累积增加;泥土搅拌桩由近及远施工比由远及近施工,对周围土体的扰动小;得到最大孔隙水压力增量与打桩点距离之间的拟合关系式.上述结论为软土地区的水泥土搅拌桩的设计和施工优化提供了指导性的意见.     

不同成桩工艺对支盘桩承载性能影响的模型试验研究

介绍了新型变直径灌注桩——挤扩支盘桩和旋扩珠盘桩的工作原理、主要优缺点.设计了模拟挤扩和旋扩成盘的模型试验方案并进行了一系列的模型试验,根据试验结果分析了新型变直径灌注桩在承载和抵抗变形方面与普通等直径桩相比的优越性,同时还比较了挤扩和旋扩这两种不同施工方法对变直径桩承载力和变形的影响,讨论了它们在荷载传递上的区别.研究表明,挤扩成盘时由于施工期间挤密盘周土体使盘的承载力高于旋扩成盘的承载力,从而使挤扩支盘桩盘的承载作用大于旋扩珠盘桩的承载力,同时前者盘的作用也要明显大于后者,因此在设计和施工时应充分注意各自的特点.     

桩的侧向位移及补救措施

桩基的设计与施工好坏，直接影响到桩的承栽力、要在施工中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，就必须避免桩的侧向位移．本文结合施工现场实际发生的现象，分析了打桩、降低地下水位、土方开挖等桩产生位移的原因，讨论了位移的桩承栽力的变化，以及补救措施、     

桩侧+桩端后压浆提高基桩承载力的工程实践

详述了某工程采用桩侧桩端联合后压浆提高基桩承载力的施工方法,并对后压浆的10根试验桩和未压浆的2根锚桩进行了现场检测试验,对实测数据进行了分析。结果表明:桩侧桩端联合后压浆桩的桩长满足要求,桩身结构完整;联合后压浆桩的承载力比未压浆桩的承载力提高70%以上;将静载试验的最大荷载确定为单桩竖向极限承载力是偏于安全的,工程桩极限承载力按8800 kN设计是可靠的;使用桩侧桩端联合压浆提高桩承载力的方案是可行的,但在施工过程中要正确选择后压浆的地层、控制好压浆量和压浆压力。     

钢管桩支架体系承载力有限元分析

以某大跨钢管混凝土拱桥边拱现浇施工中的钢管桩支架体系为工程背景,利用有限元软件ANSYS进行分析,发现了由钢管桩支撑的支架体系具有传递和分配荷载的作用,靠近钢桩支撑位置的钢管轴力大,远离钢桩支撑位置的钢管轴力小.在计算支架体系承载力时钢管轴力均匀分布的假定不成立.斜杆应尽量沿上游与下游对称布置.同时要将支架体系作为整体结构进行考虑,纵横梁的共同作用使支架体系承载力大大提高.     

扩底后注浆桩施工工艺及承载机理的探讨

通过某试桩工程的现场施工与静载荷试验，阐述了扩底后注浆桩的施工工艺及静载荷试验结果，并对其承载力提高机理进行了分析。     

液压挤扩支盘桩的应用研究

通过具体工程实例 ,介绍了泥浆护壁钻孔挤扩支盘桩的特点、结构、单桩竖向极限承载力标准值的计算及施工工艺 ,说明此桩型承载力高、经济效益显著。     

严重偏压作用下非对称基坑的变形及受力特性

为了研究严重偏压作用下的非对称基坑变形及受力特性,依托福建省厦门市某非对称工作井基坑工程,通过现场监测方法分析非对称基坑在严重偏压作用下围护桩变形特性与支护内力响应.结果表明:在严重偏压作用下,非对称基坑围护桩桩顶整体产生旋转变形,桩身将产生两个方向的水平位移,切向水平位移存在悬臂状和“凸肚”状两种不同的变形模式;超挖、降雨等恶劣情况将严重影响非对称基坑围护结构变形及支护受力;设计、施工和监测应充分考虑基坑的非对称特性,单一考虑围护桩法向变形不利于工程风险控制.     

钻孔灌注桩施工对临近电力顶管隧道的影响研究

电力顶管隧道保护是岩土环境土工问题中的重要研究内容;而钻孔灌注桩为非挤土桩,一般对周边环境影响较小。根据施工实例表明在距离电力隧道3 m附近施工3枚钻孔灌注桩;导致电力隧道变形达6.97 mm。为了确保电力隧道的安全,降低钻孔灌注桩对电力隧道的影响。借助有限元分析以及常规监测手段对钻孔灌注桩施工导致电力隧道变形影响的机理展开分析。研究表明,刚灌入的混凝土所产生的附加应力对周围土体有挤压作用,这种挤压作用进而造成电力隧道结构变形、位移。当钻孔桩与电力隧道净间距控制超过5 m,可有效降低对电力隧道的影响。     

振动灌注桩施工质量事故分析及处理

对某建筑物振动灌注桩基础施工中发生的质量事故，结合静压试桩、动测试桩的结果和对不合格桩的抽样开挖情况，进行了事故原因的分析，并提出了相应的处理办法，可供工程界人士参考。