不同荷载作用下桥梁摩擦桩承载特性研究

研究桥梁钻孔灌注摩擦桩的承载特性及桩身力学性质的分布规律对桥梁的安全稳定运行具有重要意义。以重庆三店互通式1号桥梁桩基为研究对象,根据桥梁桩基特点设计室内试验,依次进行了灌注摩擦桩单桩承载力、桩身轴力以及侧摩阻力等桩基性能研究,并将试验结果与数值模拟结果以及理论公式计算结果进行对比验证。研究表明:持力层岩性对桥梁灌注摩擦桩桩顶沉降量存在影响,持力层岩土性能越高,则桩顶沉降量越小;桩身轴力及摩阻力的变化幅度均随着桩顶荷载的增加呈先增大后减小的规律,且桩身中部所受到的摩阻力最大;经理论公式和有限元分析的验证,本次试验结果整体上偏差率较小,3种分析计算方法均可较好地得出灌注摩擦桩桩身轴力变化规律。研究结果可为桥梁运营后期的病害防治提供重要的理论支撑。

岩溶地区端承摩擦桩应用实例

以贵州省毕节市某项目端承摩擦桩的应用为例,从工程地质条件、水文地质条件、不良地质作用、设计参数建议和基础方案选择等方面对岩溶地区桩基础设计和施工时的注意事项进行了分析。当基岩埋藏较深,桩端无较好持力层时,采用端承摩擦桩不仅能够提高单桩承载力,而且能够节约成本。

摩擦桩加载对邻近盾构隧道及地下管道结构的影响

桩基施工会对其邻近盾构隧道及地下管道结构产生不利影响。基于有限元软件Midas GTSNX,运用桩的界面单元,模拟摩擦桩加载过程,研究其对邻近盾构隧道及地下管道结构的影响。结果表明:在桩基加载过程中,引起隧道结构、电力管道及污水管道的水平和竖向位移变化趋势相近,均表现出随着荷载的增加,结构的水平和竖向位移逐渐增大,且最大变形均出现在距离桩基最近部位处。通过与实测数据对比分析,发现采用添加界面单元来模拟桩加载过程,能够有效模拟摩擦桩的工作机理。

长摩擦桩高应变法测桩分析探讨

高应变法测桩在国内应用已有几十年的历程,广东区域在高应变应用领域更加成熟。高应变相对于单桩竖向抗压静载试验而言,它能够兼具检测桩的承载力和桩身完整性,能够拟合分析桩侧和桩端摩阻力情况。本文通过工程实例介绍高应变法在长摩擦桩中的应用,探讨分析桩身缺陷位置LTD值和桩身完整性系数β值的合理性,以期能够有一定的借鉴价值。

扭矩-竖向荷载联合作用下楔形端承摩擦桩承载性能分析

为了讨论楔形端承摩擦桩在扭矩T-竖向荷载V联合作用下的承载性能,考虑地基土剪切模量在地面处为非零值且随深度呈幂函数的分布形式,根据能量法和变分原理,分别得出基桩在桩顶竖向荷载和扭矩作用下的桩身竖向位移以及扭转角微分控制方程。采用MATLAB编制程序求解楔形端承摩擦桩的极限竖向荷载、极限扭矩,得到相应的承载力包络图。在T→V加载顺序下,通过改变初始扭矩值,分析了初始扭矩对楔形端承摩擦桩竖向承载特性的影响。对T-V联合受荷楔形端承摩擦桩进行了参数影响分析。研究结果表明:与等截面桩相比,纯压和纯扭作用下楔形端承摩擦桩的极限竖向荷载和极限扭矩有所提高。在T→V加载顺序下,楔形端承摩擦桩承载力包络线相比等截面桩有所外扩。随着桩径变化率的增大,楔形端承摩擦桩的承载力包络线也随之向外扩张。当初始扭矩与极限扭矩之比超过一定值时,楔形端承摩擦桩极限竖向荷载开始显著降低,需注意T-V组合效应。对于大直径长桩而言,需要重视初始扭矩对基桩竖向承载性能的影响。一味提高混凝土标号并不能极大的改善基桩在T→V受荷模式下的竖向承载性能。

深厚软土层端承摩擦桩桩承式加筋低路堤现场试验

为揭示桩承式加筋低路堤的荷载传递机理及土工格栅的加固效应,选取武汉智能网联赛车道项目主赛道连接段某低路堤路段开展了一个承载单元的现场试验,分别测试了施工期桩帽顶部与格栅上层的土压力分布、路堤分层沉降、格栅应变与挠曲。数据分析表明:随着填土高度的增加,土拱效应与张拉膜效应逐渐发挥,桩帽顶部的土压力开始超过桩间土压力并在填筑结束后逐渐趋于稳定。在端承摩擦桩桩承式加筋低路堤的荷载传递机制中,桩间土承担主要荷载,占比62.23%,张拉膜效应仅占很小一部分,占总荷载的3.77%。土工格栅的最大应变出现在桩帽边缘处,但最大值仅为0.195%,这表明土工格栅性能难以得到充分发挥。在该桩承式加筋低路堤中,两桩中心处的桩间土沉降要明显大于四桩对角线中心处。

桩身变截面效应对异型摩擦桩承载性能的影响分析

变截面异型桩沿桩身每隔一定距离设置一个变截面环段,通过独特的桩土相互作用,在提升桩侧阻力的同时,充分发挥了桩身的结构强度。为了研究变截面效应对变截面异型桩承载性能的影响,采用有限元方法分析了变截面环数、变截面段直径对变截面异型桩桩周土体位移场、桩身轴力、桩段侧摩阻力的影响;采用规范经验公式和有限元计算的方法,对比不同土质条件下变截面效应对桩的竖向极限抗压承载力的影响。结果表明:当变截面异型桩竖向受荷时,桩周土的破坏形式由变截面环区域的局部破坏,逐渐转变为沿着桩变截面外径的整体剪切破坏;优化变截面的环数可提升变截面异型桩的竖向抗压承载力。变截面异型桩的桩身轴力和桩侧阻力的整体分布趋势同普通管桩一致,变截面段轴力和侧摩阻力远大于非变截面段,且桩身强度优势得到充分发挥。经规范经验公式计算得到的变截面异型桩极限抗压承载力,较数值计算结果偏于保守。该研究为变截面异型桩承载性能的理论分析和试验研究提供思路,同时为工程实际有效应用变截面异型桩提供参考。

基于数值模拟和模型试验的公路桥梁摩擦桩有效桩长研究

在桩基设计过程中,当桩数、桩径不能增加时,往往通过增加桩长来提高桩基承载力,但当桩长超过某定值时,其桩基承载力增长很小,此时桩长已达到有效桩长。为探讨桩基础有效桩长的计算方法,明确不同桩径的有效桩长合理范围,使桩基设计更为合理经济,以广东省某高速公路建造工程为依托,进行详细工程调研,确定了代表性土样。通过PLAXIS软件建立了不同桩径、不同桩长及不同土样下的桩基有限元模型,基于极限承载力控制法模拟计算了桩基有效桩长。根据几何相似与力学相似的原理设计室内模型试验,以不同桩径、不同桩长为变量,共制作了18根缩尺模型桩,讨论了桩基极限承载力与桩径桩长的发展规律及分析桩基有效桩长。结合荷载-沉降理论曲线确定法对不同桩径模型桩进行了计算分析,进一步验证了试验及数值模拟的正确性及有效性。结果表明:当桩径和地质条件不变时,桩基承载力与桩长呈正相关;随着桩长的增加,极限承载力的增速变缓,后期承载力的增长大大小于前期承载力的增长;当桩长超过一定值后,桩基的承载力几乎不变化,且3种土质类别对有效桩长的影响不明显;针对试验所用3类土体,基桩的有效桩长可取46d~50d(d为基桩直径)。

盾构近接施工对摩擦桩基承载性能的影响机制及控制技术研究

针对盾构近接施工对邻近摩擦桩基建筑物的扰动问题,基于盾构隧道开挖前后地层应力场的变化,建立了隧道-地层-桩基相互作用下既有摩擦桩基承载力解析计算模型,揭示了盾构近接施工对摩擦桩基承载性能的影响机制;以一地铁盾构隧道侧穿摩擦桩基老旧建筑物施工为工程背景,分析了盾构近接施工扰动下摩擦桩群的变形特征,论证了地层加固对控制邻近桩基变形的有效性。研究结果表明:隧道开挖后地层水平应力和剪应力的变化是影响摩擦桩基承载性能的根本原因,桩基承载力损失与隧道施工时的地层损失率呈正比;地层加固可有效控制隧道施工引起的地层损失,从而降低地层和既有桩基的变形,有效控制盾构近接施工时摩擦桩基建筑物的安全。

同场地大直径纯摩擦桩和端承摩擦桩对比研究

通过对 4组纯摩擦桩和端承摩擦桩的对比试验 ,对这两种摩擦桩的承载性状 。

喀斯特地区端承桩改摩擦桩技术研究

喀斯特地区桩基施工具有地质情况复杂、施工状况存在不确定性等特点,若桥梁桩位邻近高速公路及重要结构物时,溶洞桩基施工会对其具有较大的安全隐患。因此,邻近重要结构物的溶洞桩基施工时,需对该区域的地质构造进行有效分析和跟踪,采取有效的措施预防及解决隐患问题。基于此,文章以龙怀高速公路TJ32标段禾联岗互通上跨清连高速桥梁工程为依托,研究分析了对喀斯特地区邻近高速公路的溶洞桩基由端承桩改摩擦桩的技术,以期为类似工程提供参考。

考虑桩底土层波动效应的饱和黏弹性半空间中摩擦桩竖向振动

为深化对饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩竖向振动特性的认识,基于Boer多孔介质动力控制方程组,考虑桩底土层波动效应,采用Hankel积分变换和微分算子分解理论求解相关方程得到桩底、桩侧反力,进而建立饱和土中桩基竖向振动偏微分方程,结合桩土接触面混合边值条件推导得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩桩顶竖向动力阻抗解析表达式。并在此基础上进一步通过数值算例对比分析探讨了液固耦合系数、桩长径比、桩土模量比、地基土黏滞阻尼系数这些重要因素对所得桩顶动力阻抗的影响规律,得到了一些对工程实践有意义的结论。

摩擦桩承载稳定性的概率分析方法

海相沉积土层深厚地区的桩基承载力主要是侧摩阻力,侧摩阻力直接决定于桩土间的相对位移。据此提出了按桩顶沉降准则分析摩擦桩承载稳定性的可靠度方法。首先引进接触面单元模拟桩-土的相互作用,采用数值模拟随机响应方法拟合桩顶位移的状态方程,并给出了在确定近似解析解时,近似函数形式的选取原则,函数中待定系数及数值模拟采样点的确定方法及步骤,可靠度指标及失效概率的计算方法。最后,作为工程实例,分析了某建筑物桩基的稳定性。

预测摩擦桩极限承载力的新方法

在桩极限端阻力、极限侧阻力与标准贯入击数的统计模型以及剪切波速度与标准贯入击数统计模型的基础上,建立了常见土质条件下桩极限侧阻力、极限端阻力与剪切波速度的相关模型。应用瞬态面波测试技术可快速地获取地下不同深度的剪切波速度值,从而提出了应用瞬态面波预测摩擦桩极限承载力的新方法。模型桩试验分析及实际工程应用表明,该方法具有良好的应用前景。

饱和黏弹性半空间中摩擦桩的竖向振动

为深入了解饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向振动特性,基于Boer多孔介质理论,考虑激振频率对摩擦桩桩底土体动刚度的影响,采用平面应变模型并结合桩土接触面的混合边值条件,推导求解得出了饱和黏弹性半空间地基中摩擦桩的竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解并验证了其合理性。进一步通过参数化对比分析探讨了桩基埋深比和土体渗透系数对所得竖向动力阻抗和桩顶速度时域响应的影响规律。解析推导得出的对应竖向动力阻抗模型公式和桩顶速度时域响应解,丰富了桩基动力学的理论,可为相关工程实践提供参考和理论支持。

华南沿海地区桥梁摩擦桩基础沉降研究与处理

为解决华南沿海强风化岩地区桥梁摩擦桩基础沉降问题,以深圳某跨海大桥为例,对该类桥梁基础沉降原因进行分析并提出相应处理措施。该桥11个摩擦桩基础桥墩在箱梁架设后均产生了不同程度的基础沉降。对最大沉降量为42 mm的桥墩桩基础进行钻芯取样分析并对该墩地基承载力进行验算。针对实际情况提出在该桥墩桩底进行压力注浆的处理措施,然后采用静载试验验证该措施的效果。结果表明:该桥墩基础出现沉降的主要原因是基础的持力层(强风化辉绿岩)遇水软化,造成地基承载力下降;桩底压力注浆后该基础的后续沉降量不足1 mm,说明该处理措施取得了良好的效果。

超长摩擦桩受力分析与承载力计算

利用Mindlin位移解答导出超长摩擦桩侧阻力的弹性解 ;讨论了超长摩擦桩的受力特征及其影响因素 ,推导出了超长摩擦桩的极限承载力表达式 。

钻孔灌注摩擦桩承载力的研究

本文在对钻孔灌注摩擦桩受力机理分析的基础上，结合已有的桩实测资料，对现行公路桥梁基础规范中提出的确定钻孔灌注摩擦桩承载力的公式进行分析和评价，提出合理的修改意见。

摩擦桩单桩竖向承载力计算方法

经过长年的工程实践与理论探索,提出了摩擦桩单桩承载力来源于地心引力的观点,以地球引力场理论为基础,分析了摩擦桩桩周土与桩间的相互作用过程,揭示了摩擦桩单桩竖向承载力的确切机理,给出了基于地心引力的摩擦桩单桩竖向承载力计算原理与方法,阐述了基于地心引力的摩擦桩单桩竖向承载力计算过程和关键技术要点,通过一个应用实例揭示了基于地心引力的摩擦桩单桩竖向承载力计算方法的实际效果。

由P-S曲线确定摩擦桩单桩的有效桩长

在分析摩擦桩的刚度与桩长之间关系的基础上 ,根据正常工作荷载下 ,桩与土处于弹性状态的假定 ,提出了一种计算有效桩长的方法 ,并结合现场实测的数据证明了此方法的可靠性 ,此方法对于研究摩擦桩的刚度问题有一定的实用价值。