基坑开挖对管桩竖向承载性状影响研究

针对基坑开挖引起管桩挤土效应的弱化,以及挤土效应弱化对管桩承载性质影响问题,开展了室内模型试验,并通过对模型试验进行数值建模,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,从桩长、桩间距、桩侧摩阻力系数对开挖卸荷影响下管桩基础承载性状的影响展开研究。结果表明:开挖卸荷对管桩承载特性造成较大影响,极限承载力对应桩顶沉降量提高54.5%;数值计算发现,卸载前后极限荷载所对应最大沉降差率为9.52%,满足工程精度要求,验证了所提数值模型的可靠性;数值计算结果表明,随桩长提高,最大桩身轴力位置不断上升,而中性点位置却不断下降;桩间距越小,开挖卸荷对桩身轴力影响越大,而对负摩阻力影响越小;摩阻力系数为0.3时,摩阻力系数对桩身轴力及桩侧摩阻力发挥敏感度最高。

急速增湿条件下湿陷性黄土中桩基的承载性状

入渗增湿条件下,湿陷性黄土地区中桩基的承载性状会因桩周土基质吸力减小和湿陷变形而显著劣化,进而诱发一系列的工程问题。为了研究浸水前后湿陷性黄土中桩基承载性状的变化规律,进行模型桩的入渗试验,同时对桩周土体的变化(包括沉降、体积含水率、基质吸力)以及桩基承载性状的变化(包括桩顶沉降、桩侧摩阻力和桩端承载力)进行监测。将入渗过程中桩周黄土基质吸力变化与桩基承载性状的变化相关联,从非饱和土力学的角度阐明入渗前后桩基承载性状的变化规律和变化机理。研究结果表明,入渗过程中的桩顶沉降和桩端承载力不断增加,桩身轴力大致呈“D”字形分布,最大轴力出现在入渗过程中。入渗过程中桩周黄土的基质吸力减小,产生湿陷变形,使桩侧摩阻力大小和方向发生改变,进而导致桩基承载性状的变化。基于非饱和土力学原理对传统的剪切位移法进行简化和修正,提出考虑桩周黄土湿陷变形影响的单桩沉降预测模型,并结合试验结果对理论模型进行验证。研究成果有助于进一步完善复杂环境荷载作用下湿陷性黄土地区的桩基设计理论和工程性状评估。

灌注桩的承载性状分析研究

通过实测桩身应力得到桩的端承力和桩侧的摩擦力在载荷递增过程中相互交叉影响,且桩侧的摩擦力先于桩的端承力达到受力极限状态。另外,统计分析端承力与摩擦力的发挥情况,整桩设计的安全系数为2倍,实测端承力的安全系数为5.2倍,实测摩擦力的安全系数为1.7倍。S-lgQ法和Q-Sb法划分侧摩擦力和端承力,与实测内力结果比对,存在一定的误差,但是基本能够判定桩的承载性状。论证了桩的受力—位移曲线(Q-S),是桩的承载性状(侧摩擦力、端承力和桩身压缩量)的综合反映。

地基预压对桩基承载性状影响分析

建立了成层土中超长桩考虑桩土相互作用的三维非线性有限元数值模型,选取摩尔库伦准则为土体本构模型,通过对计算域、地应力平衡、边界条件等设定,使结构能反映实际工作情况,并与试验结果进行对比,验证了模型的准确性。模拟计算了单桩在地基预压工况下的竖向受力模型,地基预压后,桩侧摩阻力会因桩周土体应力增加而得到明显强化,所以桩基承载力有所提高,但预压对桩侧摩阻力的增大效果受到土体性质的影响,且预压荷载对土体的影响一般随着深度的加大而减弱。在单桩模型的基础上模拟计算了3×3群桩在地基预压工况下的竖向受力模型。通过改变预压地基的范围和预压荷载大小研究超长群桩在竖向荷载作用下承载力、桩顶Q-S曲线、桩侧摩阻力的变化。

多桩型复合地基承载性状研究

通过一个具体工程的试验研究,分析了多桩型复合地基桩土应力比、荷载分担比、桩与土承载力发挥等桩土承载性状,并据此提出了若干建议性的结论,供工程设计参考。

高荷载水平下超长桩承载性状试验研究

通过对深厚软土地基中超长桩静荷载试验和桩身应力测试结果的分析,研究了高荷载水平下超长桩的荷载传递机理和承载性状。研究表明,超长桩在高荷载水平下表现为端承摩擦桩,桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥是异步发挥且互相耦合。桩底沉渣会同时影响桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥,在高荷载水平下,超长桩存在清渣干净的要求。在高荷载水平下,超长桩会产生桩侧土摩阻力软化,出现软化的桩土相对位移临界值与桩顶沉降有较好的相关性,表现为桩径D的正比例函数,软土中当桩顶位移为(0.01～0.02)D时,桩土将发生滑移而使桩侧摩阻力软化。同时,基于其承载机理对超长桩的设计应用作了进一步的探讨,得到的结论对超长桩的理论研究和工程设计具有重要的指导意义。

黏性土层中后压浆桩承载性状的对比试验研究

基于无锡江海西路快速路工程开展的4个标段场地8根试桩静载试验,通过对比未压浆桩与压浆桩实测结果,研究黏性土层中桩端后压浆对桩基承载变形性状、桩端阻力及桩侧阻力发挥性状的影响。结果表明:桩端后压浆技术可显著提高桩基承载性能,并对提高桩基成桩质量的稳定性具有很好的效果;桩端压力浆液在桩端形成水泥结石体,有效地改善了桩端沉渣问题,显著增强了桩端承载变形性能与支承刚度;桩端后压浆可提高极限桩侧摩阻力发挥水平,使得压浆桩极限侧摩阻力要大于未压浆桩,从而提高桩基承载性能发挥的稳定性。

湿陷性黄土中大直径扩底桩垂直承载性状的试验研究

本文根据湿陷性黄土中桩侧和桩底均埋有测试元件的４根大直径扩底桩的现场实测数据，分析了浸水湿陷对桩垂直承载力的影响，得出了负摩阻力的变化规律，最后提出浸水湿陷全过程中大直径桩荷载传递机理的《三阶段分析法》。

嵌岩桩承载性状和破坏模式的试验研究

在现场试桩和室内模型试验基础上,探讨了嵌岩桩的承载特性和破坏模式。分析认为,在不同地质条件和设计方法下,嵌岩桩可表现为摩擦型桩或端承型桩的承载性状;嵌岩桩的破坏模式与桩岩相对刚度有关,破坏可发生的位置有:(1)桩岩界面;(2)桩周围岩中;(3)桩体本身。

超大面积深厚软土桩-网复合地基承载性状模型试验研究

基于厦深铁路潮汕车站地基处理加固工程,完全参照原型的软土地基地层分布情况,设计了两种不同桩间距下的超大面积深厚软土桩-网复合地基物理模型试验,对荷载传递机制与不同桩间距下桩体荷载分担比、桩土应力比及地基沉降规律等进行了系统研究。结果表明,桩身轴力沿着桩身高度往下先逐渐增大到某一深度后又逐渐减小,随着桩间距增大,桩承担上部荷载的方式由摩擦桩逐渐向端承桩变化;随着桩间距增大,桩身中性点下移,桩身最大负摩阻力出现的位置下降,且其值减小;桩间距对桩-土应力比有显著影响,而对桩体荷载分担比影响较小;不同桩间距下,两桩中心桩间土与桩顶差异沉降均小于4桩中心桩间土与桩顶差异沉降;随着路堤填土荷载增加,土工格栅表现为拉应变逐渐增大,拉应变曲线刚开始比较平缓,后逐渐变陡,增大的速率先慢后快。

持力层对大直径扩底灌注桩竖向承载性状的影响

大直径扩底灌注桩的沉降以桩端土层的竖向压缩变形为主,因此端承土层特性对大直径扩底桩的竖向承载性状有较大影响。利用有限差分程序建立三维非线性有限差分数值模型,研究了持力层性质对大直径扩底桩竖向承载性状的影响。结果表明,大直径扩底桩承载力随持力层厚度的增加而增大,且在持力层厚度较小时持力层厚度的变化对承载力和桩端阻力影响显著。桩侧土层模量与持力层模量比为0.2时,桩端入持力层深度的变化在持力层厚度较小时对大直径扩底桩的极限承载力影响较大。相同持力层厚度下,桩侧土层模量的变化对大直径扩底桩承载力的影响较大,模量越大承载力越高;下卧层模量的变化对大直径扩底桩承载力的影响较大。

单桩承载性状试验研究

利用预埋钢筋应力计和滑动测微计进行了强夯加固后的软弱土地基的桩身应力应变测试,探讨了钢筋应力计焊接、混凝土浇筑、静载试验堆载配重吊装等对测试的影响,给出了提高测试精度的建议。分析了弹性模量随桩身应变的变化关系,研究了不同荷载作用下的桩侧摩阻力及端阻力分布规律、桩侧摩阻力随桩顶沉降的发挥性状以及粉砂层、粉质黏土层的桩侧摩阻力随该土层桩土相对位移的发挥性状。研究成果可供同类工程项目的设计和科研参考。

大直径空心桩承载性状的数值仿真

分析了大直径空心桩的施工特点,利用MARC软件,对大直径空心桩这一新型基础进行了数值仿真。计算模型中将土体视为弹塑性体,桩注浆体土体间接触关系为库仑摩擦。分析表明大直径空心桩表现了端承摩擦桩的性状,其端承力在承载力的发挥中占了很大比重,桩侧压浆混凝土相当于增大了1/2压浆混凝土厚度的有效桩径,并对空心桩与实心桩的承载性能进行了对比。通过与实测结果比较,证明模型合理。

大直径超长灌注桩承载性状的试验研究

针对对超长桩荷载传递机理研究非常缺乏 ,通过对 3根大直径超长钻孔灌注桩的静荷载试验研究 ,揭示了天津地区大直径超长灌注桩的承载力特性及桩的荷载传递特征 ,并分析了影响其极限承载力的因素。

湿陷性黄土场地PHC桩竖向承载性状试验研究

研发了一种PHC管桩内力测试方法,应用该方法对湿陷性黄土场地中PHC管桩分天然和浸水工况进行了载荷试验过程中的内力测试,研究了湿陷性黄土地基中PHC管桩的承载力性状和侧阻力分布规律。结果表明:干黄土中的多节PHC桩,浅部桩体的侧阻力存在发挥不佳的可能,该情况下土体浸水也不能有效提高侧摩阻力,同时桩周土自重湿陷沉降在桩侧产生的负摩阻力也较小;下部桩体侧阻力随深度的分布曲线呈"单峰状",峰值深度随荷载增大逐渐向下移动;黄土与古土壤互层地层结构中的PHC管桩,在极限荷载作用下桩身压缩量是构成总沉降量的主要部分。

长短组合桩复合地基承载性状的试验研究

针对应用前景广阔的长短组合桩型复合地基,进行了承载性状的现场试验。通过对单一桩型复合地基和三组长短组合桩复合地基中桩土垂直受力特性试验数据进行整理、对比和综合,得到了组合桩复合地基中桩土应力、分担荷载比和桩土应力比等随总荷载的变化规律,提出了组合桩型复合地基承载力特征值新的取值标准、破坏模式和破坏标准。研究表明,随着总荷载增加,组合桩型复合地基的桩、土应力的增长率与桩、土的强度或承载力呈正相关关系;短桩的承载能力先于长桩得到发挥,长桩承载能力逐渐被调动;破坏模式受垫层的调节,桩间土先达到塑性状态,桩体承受大部分荷载增量,为组合桩型复合地基设计提供一定的理论依据。

南宁盆地泥岩承载性状研究

在载荷试验基础上进行室内试验 ,分析了南宁盆地泥岩的强度、变形特性 ,比较了确定泥岩承载力的方法 ,指出泥岩地基的破坏发生于“浅表部”。

桩-网复合地基承载性状现场试验研究

桩-网复合地基是一种软弱地基处理方法,它能通过变形协调,充分发挥桩、网、土的各自作用,有效地控制工后沉降或差异沉降。为了解路堤荷载下桩-网复合地基工作机制,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比和网的受力等性状,接桩体种类设计了两个试验区进行对比分析,研究成果表明,桩网复合地基可以有效减少沉降量;土工格栅的荷载传递能力强于土拱;土工格栅的最大应变出现在桩帽边缘,仅为1%,最小应变则出现在桩间。试验结果为桩网复合地基理论研究和优化设计提供了依据。

大直径薄壁灌注筒桩土芯对承载性状影响的试验及其理论研究

筒桩土芯性状复杂,土芯对单桩竖向承载力作用机理尚不明确,当前筒桩承载力计算还不成熟。通过试验手段,从土芯高度及土芯力学性状两方面来分析土芯对单桩竖向承载性状的影响,对新型薄壁灌注筒桩竖向承载性状进行了研究。根据土芯顶端分担荷载与否把筒桩结构分为两类,并分别对筒桩内侧摩阻力产生机理进行分析,核心是土芯与筒桩存在相对位移趋势以及相对位移的发生是筒桩内侧摩阻力产生的原因,假设内侧摩阻力随深度减小呈指数函数形式衰减;在此基础上得出了筒桩内侧摩阻力以及土芯顶端分担荷载的计算方法。试验研究与理论研究结果表明,土芯的存在对提高单桩承载力及减少沉降有较大贡献。根据试验及对土芯性状进行分析,建立了筒桩竖向承载力计算公式,工程实践证明了其实用性。

大直径桩端压力注浆灌注桩的承载性状试验

桩底压力注浆工艺实现了岩土加固与桩基工程的有机结合·现场进行了 3根持力层为砂卵石注浆灌注桩和 1根非注浆桩的静载压桩对比试验研究·结果表明 ,桩端注浆使摩擦桩转为端承摩擦桩 ,桩周附近的侧阻与端阻有了较大幅度的提高 ;在相同的桩顶位移情况下 ,注浆桩的端阻超前发挥 ,而侧阻发挥滞后 ,但是当非注浆桩的侧阻发挥到极限后 ,注浆桩将具有强劲的后继的端阻和侧阻·