基于自平衡法静载试验的灌注桩侧摩阻力反分析

通过分析自平衡静载试验原理及试验后处理方法,获取了单桩承载力、桩身截面轴力及桩侧摩阻力的计算方法,并依托实际项目检测成果,对桩侧摩阻力的发挥进行了综合分析。结果表明,实测桩侧摩阻力值均大于地勘报告提供的设计值,荷载箱下段桩的侧摩阻力发挥好于上段桩,距离荷载箱越近桩侧摩阻力发挥越明显,桩侧摩阻力的发挥与加荷位置相关,且具有深度效应。

桩侧摩阻力退化效应的研究进展

桩侧摩阻力退化效应可显著影响桩的承载力性状.文中总结了桩侧摩阻力存在退化效应的情况,分析了在沉桩过程中的桩侧摩阻力退化、循环荷载作用下桩土界面剪切疲劳退化效应产生的原因,并在桩侧摩阻力退化效应的情况下对桩的承载力计算方法进行总结和分析.

竖向荷载下膨胀土中桩侧摩阻力室内模型试验分析

为研究含水率和围压对膨胀土中桩侧摩阻力的影响,在经过改造的三轴仪上对膨胀土中的桩进行竖向极限承载力试验,测得桩侧摩阻力随含水率和围压的变化情况。试验结果表明:当沉降在2~3 mm范围内时,桩顶荷载达到极限承载力,之后承载力缓慢下降,最后趋于稳定;在相同含水率条件下,桩侧极限摩阻力随着围压的增大而增大;在相同的围压条件下随着含水率的增大,桩侧极限摩阻力表现为先增大后减小的变化趋势。通过试验结果对比发现,土体在最优含水率18%条件下的桩侧摩阻力最大,直剪试验表明桩侧摩阻力与土体的粘聚力有一定的关系,所以在含水率18%条件下桩-土界面的摩擦力要优于其他2组含水率的土体。

桩侧摩阻力影响因素研究

随着桩基础的广泛应用,关于桩侧摩阻力的研究也逐渐深入。本文结合当前的研究现状,对影响桩侧摩阻力的主要因素进行了分析研究。

Y型桩桩侧摩阻力产生附加应力的分析计算

Geddes的应力解求解过程中将桩侧摩阻力简化为集中力,导致无法考虑桩径、桩长变化对桩侧摩阻力在地基内产生附加应力的影响,通过分析得出,对于长径比较小的短桩,由Geddes应力解计算的竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。通过首先在Y型截面上沿周边的9个积分区间线积分,然后再沿桩长进行积分的方式,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,得出了Y型沉管灌注桩沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力及沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向应力分量的数值计算方法。分析了Y型截面4个独立变量外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角度数δ对Y型桩侧摩阻力产生附加应力系数的影响及采用Geddes应力解计算产生的误差,并对桩长及计算深度对产生误差的影响也进行了分析,得到了一些有益结论。

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。

长桩桩侧摩阻力分布与地基附加应力问题及对群桩沉降计算的影响

实测资料表明,工作荷载下传统Geddes解假设桩侧阻分布与长桩及超长桩实测侧阻分布差别较大,在工作荷载作用下长桩及超长桩桩身上部侧阻首先发挥。在对超长桩实测桩身侧阻分布的归纳总结基础上,建议了桩侧阻两段和三段线性分布模式,并通过对Geddes应力解的叠加,推导了两段和三段线性分布组合的侧阻分布模式下的地基附加应力解。建议侧阻分布模式与Geddes侧阻分布模式的对比分析表明,Geddes侧阻分布模式得到的桩端以下桩间土的竖向附加应力明显大于建议模式的结果,导致Geddes侧阻分布模式得到的群桩沉降比大于建议的侧阻分布模式计算的沉降比,Geddes侧阻分布模式夸大了群桩内部各桩的相互作用。实例计算表明,其它条件相同时,建议的侧阻分布模式计算得到的沉降与实测值更接近一些。

预应力管桩侧摩阻力影响因素的研究

桩侧摩阻力在各种情况的影响下变化较大,为能准确对其进行取值需对其影响因素进行研究。从侧摩阻力的机制分析推知,侧摩阻力的决定因素为桩土界面强度、土体的强度以及土体的应力状态。土体的应力状态是造成侧摩阻力变化的根本原因,它不仅会影响到桩土界面强度的取值,还会使土体在强度条件一定的情况下表现出不同的抗剪能力。介绍3根预应力管桩的内力测试成果,利用ADINA有限元软件对试验桩进行3个方面的分析:破坏可能发生位置、桩土界面参数的取值、桩侧土压力随土层深度及桩荷载的变化。通过分析发现,3根管桩的破坏均发生在界面处。对于淤泥土桩土界面力以黏着力为主;对砂质土或全风化岩桩土界面力以摩擦力为主,此时桩侧土压力的变化会对桩侧摩阻力极值有影响。

上海钻孔桩桩侧摩阻力的异化效应及分析

系统分析了上海地区钻孔桩测试资料的摩阻力实测值与规范建议值之比γ随土的状态、埋深的变化规律,并将钻孔桩摩阻力与土性参数之间存在的背离趋势分为负异化效应和正异化效应,提出异化效应是反映钻孔桩施工技术与工艺水平的度量指标。严重负异化效应出现在深埋状态好的地层表明,上海原土造浆正循环钻进施工方法在发挥深层好土的固有优势与潜力存在较严重的缺陷,并从钻孔泥浆作用和泥浆施工工艺进行了具体的分析;正异化效应出现在上海浅埋淤泥质黏性土层则说明,上海钻孔桩施工方法的某些特殊工艺具有能够充分发挥这些土层摩阻力性状的特点,并从灌注混凝土的特殊施工工艺进行了具体的分析。

小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值探讨

通过不同规范对比分析和工程实例验证,对小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值问题进行了探讨研究。对于大直径或者中等直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ120—2012《建筑桩基技术规范》是合理的,但对于小直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》、《建筑基坑支护技术规程》或者CECS22∶2005《岩土锚杆(索)技术规程》时,单桩抗拔承载力特征值相差较大,实际工程中设计人员往往取值偏保守,即设计的单桩抗拔承载力特征值取低值。对于小直径抗拔桩,国内尚没有相关的设计规范,设计人员往往参考锚杆的设计思路进行设计,但其受力机理与锚杆受力机理不同,这样小直径抗拔桩桩侧摩阻力如何取值成为设计的关键。

基于颗粒离散元的桩侧摩阻力增强效应研究

为从细观层面探讨桩端附近桩侧摩阻力及桩端承力相互增强效应的力学机理,基于颗粒离散元理论,以PFC2D软件为计算平台,对砂土中单桩的整个加载过程进行了数值模拟分析,直观地描述了在桩基加载过程中桩端附近土体颗粒的速度场、位移场、应力场分布,同时记录了不同加载阶段整个桩长范围内土体的孔隙率变化情况,并对桩端土体的挤密作用和成拱作用进行了系统论证;此外,通过分析桩身侧摩阻力分布情况,着重分析了桩径及土体颗粒刚度对侧摩阻力增强效应的影响。结果表明,在加载过程中,桩端承力和桩侧摩阻力的发挥是相互影响、相互关联的;桩端土体的挤密和成拱作用同时影响桩侧摩阻力增强效应的产生;桩长范围内的土拱增强区并不单一存在,而是呈串联状分布,但以桩端附近土拱作用最明显;随着桩径的增大及桩周土颗粒刚度的增大,桩侧摩阻力增强效应也随之增大。

考虑开挖卸荷影响的桩侧摩阻力等效计算方法

基坑开挖后的卸荷回弹会导致桩侧摩阻力减小,但这一影响仅局限于基坑底部一定深度范围内。在计算开挖后的桩侧摩阻力时,可将卸荷视为作用在坑底的均布上拔荷载。当荷载作用在地表以下,土体附加应力应采用Mindlin应力解。定义基于Mindlin解计算开挖后桩侧摩阻力与开挖前变化为5%时的深度为开挖影响计算深度Hc,开挖深度和宽度对Hc的影响明显,土体内摩擦角的影响较小,而泊松比的影响可以忽略。据此推导出Hc的计算公式。开挖卸荷导致的竖向附加应力,Boussinesq解求得的结果大于Mindlin解,但随着深度增加,二者差异逐渐减小。分别针对开挖深度、宽度和内摩擦角不同取值的216种组合进行计算,结果表明,Hc范围内基于Mindlin解求得的桩侧摩阻力与基于Boussinesq解结果的比值ω最大为1.124,最小为1.001。工程实践中为偏于安全,可直接采用Boussinesq解进行桩侧摩阻力计算。

高速铁路桥梁桩侧摩阻力与桩端阻力分析

针对京沪高铁天津特大桥张家窝试验段DK124工点D19#桥墩,经现场测试,分析桩身钢筋应力变化;并通过弹性力学公式计算获得桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力,研究其分布与变化规律。结果表明:①桩身轴力随荷载的递增而逐渐增大并最终趋于稳定,桩顶附近桩身轴力波动范围较大,桩顶5 m范围内存在"负"摩擦现象;②恒载作用下桩端反力为桩顶压力的30%,这与桩端持力层为工程性质较好的粉砂层有关;③在桩顶最大恒载作用下,各土层摩阻力的发挥程度仅为相关规范给定极限值的15%～20%,桩端阻力为相关规范给定极限值的40%,符合设计要求。

基于ABAQUS的桩侧摩阻力仿真分析

采用ABAQUS软件模拟桩土相互作用中的接触问题,利用ABAQUS软件中的主-从接触算法,在桩侧与土体之间建立接触对;对桩身采用弹性模型,土体采用摩尔-库仑模型进行模拟,并考虑初始地应力的影响。通过计算,得到了桩侧摩阻力的分布情况,在算例中模拟了某试桩工程的桩侧摩阻力和桩顶总沉降,与现场测试结果相一致。

竖向荷载作用下单桩侧摩阻力及剪切位移研究

提出一种利用土的基本力学指标 ,可以确定桩在竖向荷载作用下桩侧摩阻力与剪切位移的关系公式 。

液化土群桩基础水平地震力振动过程中桩侧摩阻力和桩端摩阻力的变化分析

研究了液化土桩基体系在水平地震力作用下桩侧摩阻力和桩端摩阻力的变化。通过振动台试验验证了MIDAS-GTS有限元分析软件的可行性;并通过有限元分析,得到3D、3.5D、4D三种工况下的沉降时程和振动不同时间桩基的荷载—沉降(Q-S)曲线,分析两曲线结果,依据相关文献对振动过程中桩侧摩阻力和桩端摩阻力进行了求解。初步提出当地基土存在液化土层,考虑动载作用时的桩基竖向承载力的修正公式,为相关设计提供一定参考。

隧道开挖引起既有建筑物桩侧摩阻力的理论研究

择优选取桩土荷载传递的侧摩阻力计算模式,借助文克尔地基模型,运用两阶段分析理论探究隧道开挖对桩基效应的影响。阶段1解出相应桩位处的沉降量并用多项式简化,阶段2将其沉降施加于桩侧建立桩身沉降微分方程。通过逻辑推导并借助边界条件得到沉降计算表达式,继而得到桩侧摩阻力和桩周轴力。结合工程算例,根据隧道与桩基的空间位置关系分析桩侧摩阻力和桩周轴力随桩长的变化规律。研究结果表明:对于给定的围岩土质概况,若保持桩隧距离不变时,桩长对桩基效应变化影响较大;桩长小于15 m时,土体位移稍大于桩位移,单桩沉降很大,且单桩主要承受负摩阻力效应;桩长超过15 m时,土体位移明显大于桩位移,部分桩段承受负摩阻力,部分桩段承受正摩阻力,且摩阻力为0处的单桩轴力最大。

大直径灌注桩桩侧摩阻力试验研究

根据苏州地区4根大直径桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力试验结果,给出了该地区主要土层的侧摩阻力及其极限摩阻力建议值。试验表明:相当一部分桩侧土层未能达到极限状态,只有54 5%～78 4%范围内的土层达到极限值;桩底沉渣直接影响桩顶沉降及极限承载力;随着长径比的加大,桩侧摩阻力发挥效率降低。

岛状多年冻土桥梁桩基回冻后桩侧摩阻力的试验研究

为了研究岛状多年冻土地区桥梁桩基回冻后的桩侧摩阻力变化规律,在大兴安岭地区浇筑了1根长15m、直径1.2m的试验桩,并在试验桩所在区域布设了智能温度监测系统,结合采集的温度数据综合判断桩基回冻进程,并指导桩基回冻后的静载试验,测出桩基回冻后桩侧各土层的摩阻力值。试验结果表明：桩基回冻后桩侧各土（岩）层摩阻力的实测值均高于设计值,提高率在13%~35%之间。

灌注桩的成孔型式对桩侧摩阻力影响的研究

通过现场试验和室内模型试验,采用空底桩单桩竖向抗压载荷的方法测定桩侧摩阻力。研究结果表明,灌注桩的侧摩阻力会随着桩周土密实度的增长而提高;挤土成孔桩和螺旋灌注桩的侧摩阻力相对于非挤土桩有了明显提高;给出了非挤土挖孔桩、挤土成孔桩和螺旋挤土桩的极限侧摩阻力的计算。研究成果用以指导桩基础的设计和施工,能使之达到经济合理的目的。