重庆地区基于基桩自平衡法的桩端阻力和桩周侧阻力测试探究

基桩竖向承载力设计过程中桩端阻力和桩周侧阻力往往是依据经验值进行计算,但经验值考虑较为保守。基桩自平衡法在工程实践中已得到广泛应用,重庆市地方标准提出可采用该方法对桩端阻力和桩周侧阻力进行测试,但并未提出具体的试验要点。本文对采用自平衡法测试桩端阻力和桩周侧阻力的可行性进行了论证,并将其应用于实际工程项目,结合现有规范、基桩理论基础及工程经验提出了试验要点及注意事项,供本行业技术人员参考与研究。

砂土地基中静压桩桩端阻力分析

利用自主研制的大型土工试验装置,在考虑桩长和桩尖角度影响的情况下,开展了静压桩的沉桩以及静载荷试验,以研究试验过程中桩端阻力的变化规律。试验结果表明:沉桩过程中,桩端阻力随沉桩深度的增加而非线性增大,也随桩长和桩尖角度的增加而增大,沉桩深度为25D时,桩端阻力基本达到极值,同一沉桩深度处桩端阻力在沉桩阻力中的占比随桩长(20D~30D范围内)的增加而减小,随桩尖角度的增加而增大;静载荷试验过程中,桩端阻力随沉降量的增加而非线性增大,也随桩长和桩尖角度的增加而增大,同一沉降量处桩端阻力在桩顶荷载中的占比随桩长的增加而减小,随桩尖角度的增加而增大。

基于现场试验的闭口静压管桩贯入层状地基桩端阻力研究

在以粉土与粉质黏土为主的层状土地基中,利用桩端装有全截面压力传感器的试验桩,连续高密度采集贯入全过程中的桩端阻力。根据多个贯入行程的桩端阻力曲线,明确了桩端阻力初始贯入土层的变化阶段及连续贯入同一土层的变化阶段,分为线性陡增段、非线性缓增段、平台段、非线性缓降段、线性陡降段;桩端连续贯入穿越多个土层界面时桩端阻力的变化阶段与初始贯入土层相比缺少线性陡增段;连续贯入时,前一行程的陡降初始值与后一行程的陡升终值较为接近,该值能够体现土体弹性压缩的极限,并可以通过土层静力触探Qc平均值进行推算,作为桩基设计依据;对同一土层的多次贯入,最大桩端阻力发生在该土层的初始贯入阶段。沉桩过程中的桩端阻力曲线与静力触探Qc曲线有相似性。分析发现,层状土中每层的最大桩端阻力与静力触探Qc平均值及标准贯入平均击数呈线性关系;稳态的残余桩端阻力与静力触探Qc值及标准贯入平均击数呈线性关系。提出了弹性极限桩端阻力、极限桩端阻力及残余桩端阻力拟合公式,其中极限桩端阻力拟合公式较经验参数法、静力触探法、极限平衡理论有较高的准确度。

颗粒形状对砂土抗剪强度及桩端阻力影响机制试验研究

为研究颗粒形状对砂土的力学及变形性质的影响,以3种不同颗粒形状的均粒砂及相似材料"玻璃球"为研究对象,通过光学显微镜获取颗粒数字图像,借助图形处理系统获取颗粒单元体几何参数,定义构建2种不同层次的形状描述指标(球形度、磨圆度),并通过计算机辅助程序完成颗粒形状参数的量化。通过4种颗粒材料直剪试验,获得临界摩擦角、剪胀角及峰值摩擦角等强度指标,并分析其随颗粒形状参数的变化,通过饱和试样在不同密实度、不同离心加速度下的静力触探测试来模拟不同砂土地基上的中等圆形闭口桩静压贯入过程,并探讨桩端阻力随颗粒形状的变化关系。直剪试验结果表明:在矿物组分相同的情况下,砂土临界摩擦角随颗粒的磨圆度和规则性的增加呈线性减小,剪胀性随颗粒的不规则性的增大而增大,并可通过修正的Bolton公式来量化表述形状系数对于峰值摩擦角的作用。离心试验结果表明:静力触探锥端阻力可直接用于桩端阻力(qb)的估算,具有很好的可信度,砂颗粒形状越偏离标准球状,表面棱角度越突出,桩贯入所受阻力越大,桩端承载力越高。通过理论分析,提出一种迭代计算方法,并量化分析桩端阻力(qb)、相对密度(Dr)、应力水平(σv′)和颗粒形状(ρ)四者的相互作用关系,该方法计算结果与试验实测数据具有良好的吻合度。

桩端阻力与桩侧阻力相互作用研究

以嵌岩桩为例,通过进行室内模型试验分析,研究了桩端阻力与桩侧阻力的相互作用。结果表明,桩端岩层对桩侧阻力有较大影响,表现为随着桩端岩石强度的越高,桩侧阻力有增大现象,但这种桩侧阻力的增强效应并不发生在整个桩侧,只集中在桩端附近,反过来,较好的桩侧岩层又可使桩端阻力增大。利用此种相互作用关系可提高桩的承载力,优化桩基设计。

粉土及粉质黏土对静压沉桩桩端阻力影响机制现场试验

为探讨在粉土及粉质黏土中桩端阻力随贯入深度的变化规律,通过在试验桩P1的桩端安装轮辐压力传感器,以及在试验桩P1、P2距桩端200 mm处安装光纤光栅(FBG)传感器,采用两种不同的测试技术全程监测了两根闭口预应力高强度混凝土(PHC)管桩现场贯入过程中的桩端阻力。试验结果表明:桩端阻力与土层的变化密切相关,土层越硬,桩端阻力越大,当桩端从粉质黏土层进入粉土层时,桩端阻力明显增大,粉土中的桩端阻力达到粉质黏土层的2倍;整个贯入过程中,同一土层不同位置的差异性对桩端阻力也存在较大影响,在距离地面1.50 m处,P1和P2桩FBG传感器桩端阻力的差值达到了89.29 kN,而在距离地面3.50~4.50 m处,两桩的桩端阻力则相差较小。

砂土中桩端阻力随位移发挥的内在机理研究

通过模型试验及颗粒流程序数值模拟,较为系统地从桩端周围土体位移场、应力场、孔隙率变化场等角度,对砂土中桩端阻力随位移发挥的内在机理进行了研究。结果表明:不同密实度砂土扩张影响范围的不同是相同位移下桩端阻力存在差异的原因。在桩端阻力发挥的起始阶段,土体位移以竖向变形及斜向下挤出扩张为主。当桩端阻力呈现极限阻力态势时,土体位移以水平及斜向上扩张滑移为主。通过桩端周围土体位移场、应力场、孔隙变化场的相互印证,揭示了随端阻力的发挥,桩端周围土体的球孔状压密-扩张过程。采用颗粒流程序进行数值模拟研究,模拟结果与模型试验具有良好的一致性。

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。

基于球孔扩张理论的静压桩桩端阻力解析解

为了研究静压桩在饱和黏土中的沉桩端阻力,利用球孔扩张理论推导出极限桩端阻力的计算公式,并通过室内模型试验测量出不同深度桩端阻力的数值.结果表明,静压沉桩过程中桩端阻力随着压桩深度先是呈快速增长,之后渐渐变缓且趋于平稳.极限桩端阻力的理论值是随着桩体半径呈二次曲线增长的,随着土体粘聚力的增大而增大,也随着内摩擦角的增大而变大.经对比分析可知,对于长桩采用本文理论方法所求得的极限端阻力计算值更贴近沉桩终止时的实测值.

扩底抗拔桩桩端阻力的群桩效应研究

通过颗粒流数值模拟,从桩端阻力随上拔位移的发展与桩端周围土体颗粒位移表现等角度,研究了扩底抗拔桩端阻力的群桩效应问题。研究比较了单桩(墩)与群桩(墩)的抗拔性状以及不同墩距下中心墩与边墩阻力随上拔位移发展的情况。研究表明,在归一化上拔量s/D 0.1时,单桩(墩)与群桩(墩)的上拔特性无明显差别;此后,随着上拔位移的发展,单桩(墩)的上拔端阻力要大于群桩中的桩(墩)的端阻力,桩(墩)周围土体颗粒的相互影响开始显现。在归一化上拔量s/D 0.5的情况下,群桩(墩)中中心桩(墩)的端阻力要略大于边桩(墩)。在归一化上拔量s/D 0.5的情况下,群桩中边桩的桩端阻力较中心桩的要大,而群墩中边墩的墩端阻力较中心墩要小,体现了桩身侧限对抗拔桩群中端阻力发挥的影响。随着墩距的增大,在较大的位移量以后群墩才与单墩的受力有显著差别。

关于嵌岩桩桩端阻力计算的一些问题

本文根据嵌岩桩桩端阻力的特征，对现行规范中计算桩端阻力的几种方法进行了讨论，提出了按三向受压状态和岩石承载力确定嵌岩桩桩端阻力的方法。

结合消阻护筒的试验桩桩侧摩阻力和桩端阻力试验研究

石家庄地铁人民广场站试桩采用静载试验方案加载测试,设计要求除进行承载力测试外,还需确定桩侧各土层的分层极限侧摩阻力和桩端土的端阻力,以及桩侧摩阻力和桩端阻力占单桩极限承载力和承载力特征值的比例。利用消阻双护筒消除无效土层的侧摩阻力,通过桩身应力观测,利用弹性力学公式推算桩身轴力、桩侧摩阻力及端阻力的分布及变化规律,为设计提供依据。结果表明:1)双护筒消阻装置可直接消除无效土层段的侧摩阻力,使试验桩真实反映工程桩的实际承载力、侧摩阻力、端阻力及沉降值;2)达到极限承载力时,桩侧总阻力占比65%~66%,桩端总阻力占比34%~35%;达到承载力特征值时,桩侧总阻力占比76%~80%,桩端总阻力占比20%~24%;试桩承载力类型均为端承摩擦桩;3)局部范围内土层桩侧摩阻力表现为应力和位移的软化特征;4)桩端持力层主要为卵石层,对承载力的贡献平均占比约30%。

用神经网络预估桩端阻力的临界深度

鉴于桩端阻力临界深度的特点及其在桩基设计中的重要性 ,本文提出了一种基于人工神经网络的端阻临界深度的预估方法。计算结果表明该方法不仅有效 ,而且能定量预估 ,计算精度较高 ,具有较好的应用前景。

西门坪泥岩—砂岩互层地质条件下桩基础侧摩阻力和桩端阻力取值分析

通过对陕西省延安市甘泉县西门坪区域地质构造和地层结构及特征的介绍,知悉本地区有泥岩和砂岩互层,通过对砂岩和泥岩互层的分析研究,得出本地区泥岩—砂岩互层在桩基处理时桩端阻力和侧摩阻力取值依据。

基于滑移线理论考虑桩端摩擦的桩端阻力计算

针对传统桩端阻力计算未考虑中间主应力以及桩端粗糙程度的缺陷,基于一定的滑移线场假设,建立滑移线场,同时考虑中间主应力和桩端粗糙程度的影响,运用滑移线的基本性质,推导出被动区的积分常数,再由主动区的受力情况推导出该区的积分常数,运用同一滑移线上的积分常数相等的性质,推导出既考虑中间主应力又考虑桩端粗糙程度的桩端阻力计算公式。该公式在桩端完全光滑时,可退化为Prandtl解,并且随着b值和桩端粗糙程度的增大,桩端阻力随之增大,与实际情况相符。推导出的公式能够灵活运用于工程实际情况。

既有高层建筑地下增层开挖桩端阻力损失

针对既有高层建筑地下增层开挖引起原基础底板下桩基承载力损失的问题,在嵌岩桩极限端阻计算公式的基础上,分别应用简化公式以及Mindlin应力解考虑开挖引起的附加应力,计算开挖后极限端阻损失.利用有限元法计算桩端阻力并与理论计算结果进行对比,研究增层开挖条件下桩端极限阻力损失比随不同增层开挖宽度和深度的变化规律,分析桩端参数对桩端阻力损失比的影响.结果表明:损失比随增层开挖宽度的增大而增大,开始增大较快然后变缓并趋于稳定;损失比随增层开挖深度的增大而增大,大致呈线性趋势;岩体的质量越好,损失比越小,当组成岩体的岩块强度较高时更明显;随着桩体嵌入基岩深度的增加,损失比先减小后趋于稳定,当岩体质量较好时更明显.

大直径超长桩溜桩桩端阻力的计算方法

随着超大直径单桩基础在海洋工程中的广泛应用,在超大的桩锤重量作用下,使得沉桩过程中溜桩现象频发。工程经验表明,溜桩过程中,桩侧摩阻力的发挥程度很小,所以对溜桩区间的判断主要取决于对桩端阻力的评估。溜桩现象主要发生在黏性土层中,因此以对黏性土层桩端阻力的计算是至关重要的。针对某平台桩基沉桩过程中的溜桩问题进行了分析计算,比较黏性土层中桩端阻力的计算方法,提出计算溜桩问题中的黏土桩端阻力的方法并验证了其合理性,可供桩基设计以及沉桩施工参考。

浅议挖孔桩桩端阻力q_p的确定

本文提出了挖孔桩桩端阻力确定中存在的问题,论述了非岩石类土的桩端阻力可采用地基承载力设计值的理论依据和工程实践的经验,同时对地基承载力深度修正系数及桩端阻力的深度效应、临界深度等问题也进行了分析,还就武汉地区风化岩石的桩端阻力给出了取值范围。

硬夹层中静压桩沉桩桩端阻力分析

针对在含硬夹层地区的静压桩沉桩问题,将桩端贯入过程按球孔扩张计算,建立了基于统一强度理论、大变形假设并考虑土体剪胀性的同心分层球孔扩张问题弹塑性解析解。将数值计算结果与ABAQUS有限元分析结果比较,验证了解答的正确性,比较了与硬夹层中球孔扩张的差异并分析了桩端阻力的影响因素。结果表明:内摩擦角比值对土层影响范围作用不大;黏聚力比值对土层影响范围有显著影响,随黏聚力比值增大,土层影响范围明显减小;随弹性模量比值增大,土层影响范围则有增大的趋势,土层软硬强度比值不能反映土层影响范围变化规律。