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。     

基于FLAC~(3D)的大直径钢管桩竖向承载特性分析

为研究不同桩径对大直径钢管桩竖向承载性能的影响,选取某海上风电钢管桩基础,采用FLAC3D软件对其进行分析,研究2.0~5.0 m直径钢管桩在加载过程中桩身内力的变化情况,揭示了2.5 m直径桩基的竖向承载性能发挥特点和桩-土相互作用情况;得出当直径小于4.0 m时,桩径的增大对钢管桩竖向承载力的影响较大,对桩侧土体正应力、桩外壁与内壁侧模阻力随桩径变化影响不明显;当桩径大于4.0 m时,承载力提高效果不甚明显,而桩-土相互作用出现一定差异,最后将承载力计算结果与规范所得结果进行对比,指出现有规范的局限性.     

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。     

既有竖向荷载对微型桩水平承载特性的影响

运用ABAQUS有限元软件,分析了微型桩在既有竖向荷载作用时施加水平荷载,桩体的水平位移、桩身弯矩、土体的横向抗力、侧摩阻力等的变化情况;对比不同既有竖向荷载作用对微型桩水平承载性能的影响。结果表明:竣工后桩基础中分担竖向荷载较大的桩,抵抗水平荷载的能力较强;不同施工阶段,随着上部竖向荷载不断增加,桩抵抗水平侧移的能力增强。     

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC管桩的承载力发挥机制。基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m的取值问题。研究结果表明：PC管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m在桩顶水平位移超过10 mm时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m的上限值。     

根式沉井基础竖向承载特性数值模拟分析

根式沉井基础,是采用沉井预留顶推孔,待沉井下沉到设计标高后,在土层中顶推预制的根键,在保证根键与沉井固结后形成的一种仿生的基础形式,使其承载力得以提高,通过FLAC3D数值模拟研究根式沉井基础Q-S曲线和井身变形情况,并与试验结果进行对比分析,总结其竖向承载特性.结果表明:根式沉井基础的竖向承载力比同等长度和直径的普通沉井基础大幅提高,根键作用效果明显;竖向荷载作用下井身自上而下竖向位移相差不大,随荷载增大根式沉井基础井身始终处于弹性状态,根键周围部分土体出现塑性变形破坏.     

加芯水泥土搅拌桩竖向承载特性及单桩极限承载力预测

加芯水泥土搅拌桩具有承载力高、造价低、施工便捷等特点。为其工程设计、施工及检测提供有效的科学理论依据,推进其发展应用,利用现场载荷试验、MIDAS数值模拟研究其单桩竖向承载特性,讨论了不同芯长比、含芯率、弹性模量内芯桩对其竖向承载特性的影响,并基于Weibull模型对其极限承载力进行了预测。结果表明:①承载力随芯长比增大而增大最后趋稳定,综合分析得最佳芯长比约为0.722;②总体上含芯率越大其承载力越大最终趋稳定,综合分析得最佳含芯率约0.204;③内芯桩弹性模量对其承载力影响很小,即内芯桩采用C15或C20混凝土就能满足要求;④基于Weibull模型预测加芯水泥土搅拌桩极限承载力整体效果较好,证明了其科学性和高效性,能够给工程实际提供有效参考。     

非接触桩箱复合基础竖向承载特性分析

为研究非接触桩箱复合基础的竖向承载性能,基于室内模型试验,分析了非接触桩箱复合基础的承载力特性及沉降规律.采用离散-有限差分多尺度耦合分析方法建模,将模型计算结果与室内试验结果进行对比,从宏、细观分析非接触桩箱复合基础的力学行为特性.结果表明,非接触桩箱复合基础荷载位移曲线为缓降形,下部地基土变形为中间大、两边小.垫层越厚,沉箱沉降越大,但垫层对桩、土变形协调能力越好.沉箱下部垫层颗粒大都向下运动,靠近沉箱边缘的颗粒水平运动明显,垫层颗粒出现明显水平运动的起始点与地基表层土出现沉降的拐点相一致.     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

深厚填土区微型钢管桩承载特性试验

为研究深厚填土区微型钢管桩承载特性及加固效果,通过室内试验和现场试验,测定微型钢管桩的应力-应变关系、各级荷载下的桩身轴力及桩顶位移,分析组合截面的弹性模量、钢管与水泥净浆分担的荷载比以及桩身轴力、桩侧摩阻力的传递变化规律.研究结果表明,钢管的套箍效应对组合截面弹性模量影响较小,实测值仅为不考虑套箍效应计算值的1.2倍...     

海洋平台打入式桩基抗拔承载力的时效性分析

采用ABAQUS软件对海洋平台打入式桩基的抗拔承载力的时效性进行了数值模拟分析,研究了海底土体的渗透系数对桩基的超孔隙水压力消散及桩基径向有效应力的增长规律,进行了桩基上拔的模拟分析,得到桩基抗拔承载力随时间增长规律,建立了上拔荷载—位移的关系,并考虑了上拔过程中桩底负压对抗拔承载力的影响。并提出关于无纲量时间因数T和土压力系数K的抗拔承载力时效公式,并现场测试数据进行了验证。研究结果表明,渗透系数越大,超孔隙水压力消散越快,桩基的径向有效应力增加得越大,桩基的抗拔承载力增加得也越大。桩底负压虽然对桩基的抗拔承载力是有利的,但是其在桩基承载力中所占比例很小。     

高层建筑刚性桩复合地基承载受力性状研究

为研究高层建筑刚性桩复合地基的工作机理和荷载传递特性,在南京某高层建筑刚性桩复合地基工程现场进行了多项复合地基原位载荷试验与应力测试.根据试验数据,对复合地基承载机理、应力分布和变化规律进行了分析与探讨.对四桩复合载荷试验进行了数值模拟,分析结果与实测数据吻合较好.研究结果表明:桩体对桩间土的加固效果随荷载水平增加而提高,桩间土承载力提高系数为1.16,发挥系数为0.88~1.00;桩土应力比随荷载增加而增大,最终稳定于15~17之间;加载过程中,刚性桩的承载力发挥滞后于桩间土,桩侧阻力的发挥早于桩端.基于试验和数值模拟的结果,提出承载力取值标准的建议,可供同类工程设计和研究参考.     

桥墩弹性模量变化对基岩承载力影响试验研究

依据福建省宁德地区高速公路下白石大桥主桥墩基础模型模拟试验,分析了桥墩弹性模量变化对基岩极限承载力的影响。试验结果表明桥墩混凝土的弹性模量变化不但影响基岩承载力,而且桥墩弹性模量与基岩弹性模量之间存在着某一最佳匹配。试验结论不仅为桥墩的合理设计提供参考,也为弥补嵌岩桩现有设计理论的不足提供某种新的思路。     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

桩侧注浆提升既有桩基承载特性试验与数值模拟

为揭示粉质黏土地层既有桥梁桩基的桩侧注浆加固机理,本文通过模型试验研究了注浆压力、水灰比对桩侧土体加固模式及加固效果的作用关系,采用数值模拟获取了桩侧注浆对既有桩基承载特性作用规律。研究结果表明,水泥单液浆在粉质黏土地层中以挤密劈裂的加固方式为主,水泥浆液扩散模式呈现直线式、放射式;粉质黏土注浆加固效果与注浆压力正相关,随水灰比的升高而呈现先升高后降低的趋势。桩基桩侧加固可以有效的提高加固范围内的侧摩阻力,桩基深部相较浅部侧摩阻力提升更明显。     

砂卵石地基挖孔桩单桩竖向承载力可靠性分析

为了使挖孔桩设计由定值设计法过渡到概率极限状态设计法,适应基础规范改革的需要,对沈阳城区36根人工挖孔桩试桩的承载力特征值的无量纲随机变量进行统计分析,利用无量纲随机变量的极限状态方程和校准法对人工挖孔桩竖向承载力进行了可靠性研究。研究结果表明:挖孔桩承载力特征值的试计比服从对数正态分布,荷载效应比和荷载组合形式对可靠指标的影响较大,挖孔桩承载力特征值的目标可靠指标可按不同荷载组合取不同的值,抗力概型分布对可靠指标的影响较小,该结果对辽宁省地方地基基础规范挖孔桩设计的改革具有一定的参考价值和指导意义。     

CFG桩复合地基承载力的试验研究

通过对该工程软弱土层进行复合地基处理后的静荷载试验结果,分析了ＣＦＧ桩复合地基的承载力性状,并对单桩、桩土复合、桩间土等不同的复合地基试验结果进行了分析对比,这些试验结果和分析结论对指导安徽省长江和淮河中下游地区软弱土地基处理与加固具有一定的参考价值     

基于最小二乘支持向量机回归的单桩竖向极限承载力预测

基于单桩载荷试验数据,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)回归的方法,建立了单桩竖向极限承载力的预测模型.利用文献中桩的载荷试验数据来训练LSSVM模型,并确定了模型参数.研究结果表明,同常用的BP网络相比,LSSVM预测模型具有学习速度快、预测性能较好、选择参数少等优点,是一种有效的预测单桩极限承载力的方法.     

静力触探法估算单桩竖向极限承载力在昆明某高层建筑中的应用

《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中,给出了用静力触探资料估算混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值的计算公式。该规范出台几年来,在昆明地区工程实践中却应用不多,大多工程实践对单桩竖向极限承载力的估算仍以经验参数算法为主。通过实例,用静力触探资料对昆明某高层建筑进行了单桩竖向极限承裁力标准值的估算,并把估算结果和传统的经验参数法估算结果进行了对比,得出结论,以供参考。