静钻根植桩竖向承载性能现场试验研究

通过一组现场试验对同一场地内静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行研究,试桩均加载至极限状态。通过抗压和抗拔静载试验对静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行对比分析。试验结果表明:静钻根植桩的抗压承载性能相比传统钻孔灌注桩有显著提高,本次试验场地各土层中静钻根植桩的桩侧摩阻力是规范建议的钻孔灌注桩极限侧摩阻力的1.49~3.21倍;静钻根植桩抗拔承载性能也明显优于钻孔灌注桩,抗拔试桩的极限承载力是根据规范计算的钻孔灌注桩极限抗拔承载力的1.52~1.55倍;静钻根植桩抗拔状态下桩侧摩阻力明显小于抗压状态下的桩侧摩擦力,即静钻根植桩也存在侧阻抗拔系数。

静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明:静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。

考虑空间效应的均质地基内撑式基坑开挖对邻近桩基影响分析

基坑开挖引起的坑外土体位移将对邻近桩基产生不利影响。改进原有二维分析方法认为围护墙变形符合平面应变的假定,考虑围护墙变形的空间分布和坑外桩基的空间位置,基于影像源法和Pasternak地基模型,提出了基坑开挖引起的邻近桩基水平位移和弯矩的分析方法,并通过工程实例验证了该方法的合理性。随后基于该方法分析了桩基所处空间位置、桩身刚度和长度、基坑开挖深度、围护墙最大变形等因素对坑外桩基附加变形及弯矩的影响规律,并探讨了诱发坑外桩基变形的围护墙主要影响范围。研究结果表明:(1)坑外桩基所处的空间位置对桩基的附加变形及弯矩存在显著影响,当桩基距离基坑边超过H(基坑开挖深度)时,桩身位移呈悬臂型;(2)随着基坑开挖深度的增加,坑外桩基的水平位移不断增大。桩身最大弯矩先期表现为增加,但当开挖深度大于50%桩长后则表现为减小;(3)坑外桩基的水平位移主要由其两侧各70%H宽度范围内围护墙的变形诱发产生,减小该区域围护墙的变形可以有效控制坑外桩基的附加变形及弯矩;(4)坑外桩基的桩身刚度对基坑开挖引起的桩身弯矩有较大影响,而对桩身变形的影响相对较小。

软土地基中预应力竹节桩承载性能数值模拟

预应力高强混凝土竹节桩(PHC竹节桩)由于桩身竹节的存在可以提高桩基承载性能,但在施工过程中会对周围土体造成较大扰动,导致承载力降低.为了对竹节桩在软土地区的承载特性进行分析与研究,在现场试验的基础上通过ABAQUS建模对竹节桩的荷载传递特性进行模拟计算.试验和模拟结果表明:PHC竹节桩桩身竹节的存在使得桩侧土体在竹节桩施工过程中受到了很大扰动,休止期为40 d时PHC竹节桩桩周土体强度仅恢复到初始强度的1/2左右,土体强度完全恢复后PHC竹节桩极限抗压承载力远高于PHC管桩极限抗压承载力;竹节尺寸会对竹节桩桩侧承载性能产生较大影响,一定范围内增大竹节尺寸可以显著地提高PHC竹节桩的极限抗压承载力,且存在一个最优竹节直径使PHC竹节桩单位体积混凝土承载力最高.

方桩-水泥土接触面摩擦特性试验研究

通过一系列三维桩土接触面剪切试验,研究方桩–水泥土接触面的摩擦特性,主要研究方桩边长、水泥土龄期对接触面摩擦特性的影响.研究结果表明,方桩–水泥土接触面最大桩顶荷载随着方桩边长的增加而呈现先增大后减小的趋势,方桩–水泥土接触面最大桩顶荷载随着养护时间的增加而增加.方桩–水泥土接触面的最大侧摩阻力随着方桩边长的增加而减小.方桩边长的增加,即水泥土厚度的减小,使得方桩–水泥土接触面的破坏模式由渐进破坏转变为脆性破坏.方桩–水泥土接触面最大侧摩阻力随着养护时间的增加而增加,即最大侧摩阻力随着水泥土强度的增加而增大.在剪切试验过程中,方桩角点处出现应力集中,不利于方桩–水泥土接触面摩擦特性的发挥.

基于工业副产物的高含水率固化土力学特性试验研究

我国东部沿海地区广泛分布高含水率、高压缩性、低强度的软黏土,其工程特性较差。为提高土体强度,以普通硅酸盐水泥为基础,分别以矿粉、粉煤灰换掺部分水泥,同时掺入碱性激发剂石膏粉对软黏土进行固化处理,通过无侧限抗压强度试验对不同配比固化土的强度进行研究。试验结果表明,固化土无侧限抗压强度随龄期的增加而增长,3~7 d强度增长较快,7~28 d增长速率放缓;固化土强度随龄期的增长规律接近于规范中给出的经验值,固化土变形模量为其强度的45.9~114.7倍;养护时间达到28 d时,掺入比为10%水泥+10%矿粉+5%石膏的固化土强度最高,达到2700.0 kPa,15%水泥+5%粉煤灰+5%石膏的固化土强度最低,为743.9 kPa;石膏粉对矿粉的激发作用明显强于粉煤灰,其对土体强度的增长起主导作用,但过量的矿粉不利于土体后期强度的增长。结合原材料价格和固化土强度,5%水泥+15%矿粉+5%石膏最为经济合理,为本次试验的最优配比。

静钻根植竹节桩承载力及荷载传递机制研究

静钻根植竹节桩是由预应力竹节桩和桩周水泥土构成的一种新型组合桩基，该新型桩不仅承载性能较好，而且可以大量减少桩基施工过程中所产生的泥浆污染。通过静钻根植竹节桩和钻孔灌注桩的静荷载对比试验及埋设在竹节桩桩身上的应变计对桩身轴力进行测量，分析了静钻根植竹节桩桩身的轴力分布情况以及侧摩阻力的分布，用有限元软件ABAQUS对静钻根植竹节桩进行三维建模计算，详细地分析这种新型组合桩的荷载传递机制。结合现场试验与模拟计算可以得到：在软土地区，静钻根植竹节桩这种新型组合桩的承载力比普通钻孔灌注桩要高；静钻根植竹节桩桩身变形由预制桩所控制，竹节桩与桩外围水泥土近似变形协调；竹节桩竹节的存在对组合桩承载性能有着极其重要的作用；在软土中静钻根植桩侧摩阻力是灌注桩侧摩阻力的1．05～1．10倍。

静钻根植竹节桩抗拔承载性能试验研究

为了研究静钻根植竹节桩的抗拔承载性能,进行了静钻根植竹节桩抗拔静载试验。通过一组破坏性抗拔试验得到了完整的静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线,并采用幂函数、双曲线和指数函数分别对试桩荷载位移曲线进行了拟合;通过桩身埋有应力计的静钻根植竹节桩的抗拔试验分别对其桩侧摩阻力与桩端阻力进行了研究。试验结果表明:静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线比较平缓,采用指数函数对其进行拟合的效果较好;静钻根植抗拔桩中水泥土与桩周土接触面摩擦性质比灌注桩中桩土接触面摩擦性质要好,静钻根植抗拔桩的桩侧摩阻力是钻孔灌注桩的1.47~2.11倍;静钻根植抗拔桩中桩端水泥土扩大头能够提高桩基桩端阻力,而且能够提高靠近桩端处桩身与土体接触面的摩擦性质。

静钻根植竹节桩抗压承载性能

为了对静钻根植竹节桩荷载传递机理及承载性能进行研究,进行现场静载试验和ABAQUS有限元建模计算.通过有限元模拟结果与现场试验结果的对比,验证所建立数值模型的可靠性.模拟结果表明:在静钻根植工法中运用竹节桩构成的组合桩基比运用PHC管桩构成的组合桩基的承载力高,且随着自身节间距的增加,竹节桩的承载力有所减小,但减小幅度不大;静钻根植竹节桩承载力受桩周水泥土强度的影响不大;水泥土—桩周土界面摩擦系数是影响组合桩承载力的一个重要因素;在实际工程中,存在一个合理的水泥土半径取值范围.

静钻根植竹节桩荷载传递机理模型试验

针对静钻根植竹节桩这种新型组合桩基的荷载传递机理的问题,在模型槽中进行竹节桩的模型试验.通过埋设在竹节桩表面与水泥土中的应变片及桩底的土压力传感器对加载过程中桩身、桩端以及水泥土中的应力进行测量.模型试验结果表明:桩侧水泥土与桩端水泥土在荷载传递过程中所起作用不同,靠近桩端水泥土处桩侧水泥土中应力较大,在实际工程中需要提高该区域水泥土强度;模型试验测得的水泥土与桩周土极限侧摩阻力比现场试桩水泥土与桩周土的极限侧摩阻力大,在实际工程中搅拌水泥土时应提高搅拌均匀性以增加桩侧摩阻力;可以用传统桩基沉降计算公式计算静钻根植竹节桩的桩端沉降.

层状地基中静钻根植竹节桩单桩沉降计算

静钻根植竹节桩是一种由预制桩和水泥土组合而成的组合桩基,通过将预制桩和水泥土的复合弹性模量作为其桩身弹性模量,同时考虑桩身弹性模量沿桩身改变以及桩端水泥土扩大头的作用,采用理想弹塑性荷载传递函数提出了一种在均匀地基中静钻根植竹节桩单桩沉降计算方法。在此基础上,提出了静钻根植竹节桩在层状地基中荷载-位移曲线的递推计算方法。用所提出的计算方法对实际工程中的静钻根植竹节桩试桩的荷载-位移曲线进行计算,并与实测曲线进行比较,验证了所提计算方法的可靠性。选取土体基于预制桩的桩侧摩阻力值作为静钻根植竹节桩的侧摩阻力,计算所得极限承载力与实测极限承载力接近,说明静钻根植竹节桩桩-土接触面摩擦性质与预制桩桩-土接触面摩擦性质相似,且优于钻孔灌注桩桩-土界面摩擦性质。

静钻根植竹节桩桩端承载性能数值模拟研究

静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基,桩端处存在的水泥土扩大头使其桩端承载性能优于传统桩基。通过模型试验以及ABAQUS三维建模计算对静钻根植竹节桩的桩端承载性能进行研究时发现,当桩端土体为砂土或黏性土时,预制竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端极限承载力最大;当桩端持力层为岩石层时,竹节桩桩端与岩石层之间水泥土层厚度越小,桩端承载性能越好。由于现阶段静钻根植竹节桩主要用于东南沿海软土地区,实际工程中竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端承载性能最好;桩端水泥土的内摩擦角、黏聚力以及弹性模量对静钻根植竹节桩桩端承载性能影响不大;增加水泥土扩大头的直径能够提高静钻根植竹节桩的桩端承载力。

静钻根植竹节桩桩端承载性能试验研究

静钻根植竹节桩是由预制竹节桩和桩周水泥土所构成的一种新型组合桩基,它主要通过桩周水泥土改善桩-土接触面摩擦性质以及桩端水泥土扩大头改善桩端承载性能。通过现场静载试验对静钻根植竹节桩桩端承载性能进行研究,并采用传统桩端沉降计算公式对其桩端沉降进行计算;通过模型试验对竹节桩桩端与水泥土扩大头相对位置不同的试桩桩端承载性能进行研究。结合现场和模型试验可以得到:桩端水泥土扩大头可以改善静钻根植竹节桩桩端承载性能;当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,静钻根植竹节桩桩端承载性能最好;可以用传统桩端沉降计算公式对静钻根植竹节桩桩端沉降进行计算,且当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,理论计算与实测曲线几乎完全吻合。

混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明:混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064~0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23~2.40mm。

静钻根植抗拔桩承载性能数值模拟

为了对静钻根植抗拔桩的承载性能进行研究,进行一组现场静载试验和有限元软件ABAQUS模拟计算.通过将模拟计算与现场实测荷载位移曲线进行对比验证所建立模型的可靠性.模拟结果表明:由于桩端水泥土扩大头的存在,静钻根植抗拔桩的荷载位移曲线比较平缓,桩端扩大头直径越大,桩基荷载位移曲线越平缓;桩周水泥土与桩端水泥土弹性模量的改变对静钻根植抗拔桩承载力的影响不大;在软土地区中桩侧摩阻力较小,静钻根植抗拔桩的抗拔承载力主要由桩端水泥土扩大头提供,增加桩身钻孔直径不利于静钻根植抗拔桩承载性能的发挥;桩端扩大头高度对静钻根植抗拔桩承载力影响不大,而静钻根植抗拔桩承载力随着扩大头直径的增加而增大.在实际工程中在保证桩端水泥土强度的前提下可以将桩端水泥土扩大头直径增加到2倍桩身钻孔直径.

砼芯水泥土桩复合地基工作性状研究

考虑地基土体分层以及砼芯和深层水泥土搅拌桩(DCM桩)长度不同的情况,提出刚性基础下砼芯水泥土桩复合地基工作性状的迭代分析方法,并将该法所得沉降计算结果与实测结果进行比较,验证该方法的可靠性;随后采用所提方法分析含芯率、芯长比、面积置换率以及荷载水平等因素对复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:含芯率、芯长比、面积置换率以及荷载水平均会对复合地基的工作性状产生较大影响,且含芯率、芯长比与桩土应力比呈正相关,面积置换率、荷载水平与桩土应力比呈负相关;在复合地基各部分的沉降中,纯水泥土桩段压缩所造成的沉降量占比较高,且受芯长比、面积置换率以及荷载水平的影响较大。

静钻根植竹节桩抗压与抗拔对比研究

静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基础.大量试验研究表明,桩受到上拔荷载与压荷载时,桩侧极限摩阻力存在差异,并将抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力比值定义为抗拔侧摩阻力折减系数.为了研究静钻根植竹节桩在软土地基中抗拔与抗压条件下侧摩阻力大小的差异系数,通过一组现场试验得到了抗压桩与抗拔桩的荷载位移曲线,然后根据实测参数用有限元软件Abaqus对试桩进行模拟,并将现场试验与数值模拟的荷载位移曲线对比以验证模型的可靠性.研究结果表明:抗拔桩与抗压桩桩身轴力具有相似传递特性,静钻根植竹节桩在软土地基中的总侧摩阻力折减系数λ=0.5;桩端水泥土扩大头直径的增加对提高抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力作用不明显;静钻根植竹节桩的总侧摩阻力折减系数基本不随桩端扩大头直径的改变而改变.

软土地区预应力竹节桩与管桩抗压承载性能研究

软土地区土体工程性质较差,土体所能提供的桩侧阻力较小,限制了PHC管桩承载性能的发挥.预应力高强混凝土竹节桩(PHDC桩)桩身每隔一定距离存在一个突出的竹节节点,竹节节点能够增加桩基的桩侧承载性能,从而提高桩基的极限承载力.为了研究PHDC桩在软土地基中的承载性能,进行了一系列PHDC桩和PHC管桩的现场静载试验,通过对试验结果的分析,得出以下结论:PHDC桩施工过程对桩周土体的扰动程度较大;当休止期为15 d时,PHDC桩周围的土体强度未恢复,PHDC桩的极限承载力远低于设计值;当休止期增加到40 d时,350(400)mmPHDC桩的极限承载力与400 mm直径的PHC管桩的极限承载力相同,说明当PHDC桩的桩周土体强度恢复时,PHDC桩的承载性能优于PHC管桩的承载性能;休止期为40 d时,3号和4号PHDC桩达到极限承载力时的桩顶位移值分别为桩身直径的9.46%和7.37%,大于PHC管桩达到极限承载力时所需要的桩顶沉降值.

软土地区填砂竹节桩抗压承载性能研究

软土地区土体工程性质较差,土体所能提供桩侧摩阻力和桩端阻力较小,预制桩桩身材料强度无法充分发挥。在预制桩压入土体过程中灌入砂石能够改善桩周土体性质,提高桩-土接触面摩擦性能,从而提高桩基的抗压极限承载力。为了研究填砂竹节桩的抗压承载性能,进行了一组现场静载试验和ABAQUS三维建模计算,通过对试验和计算结果的分析可以得出以下结论:软土地基中填砂竹节桩的抗压承载性能相比常规等截面管桩有了显著提高;填砂竹节桩桩身轴力在竹节节点处减少幅度较大,竹节节点能够提高桩侧承载性能;软土地基中填砂竹节桩桩侧承载性能相比常规等截面管桩有了显著提高,且侧阻增大系数为1.15~1.40。

桩−网复合地基支承路堤填土荷载传递规律

路堤填土的荷载传递是影响复合地基工作性状的重要因素,目前的分析方法基本没有考虑路堤与复合地基之间的变形协调。首先,考虑路堤填土二维变形以及可耦合土拱效应、土工格栅兜提作用、路堤−格栅−复合地基变形协调,建立路堤填土荷载传递分析模型;其次,通过与实际工程监测数据对比,验证模型的合理性;最后,通过建立标准算例和参数分析,研究桩−网复合地基支承路堤填土的荷载传递规律及其影响因素。研究结果表明:在路堤荷载作用下,填土中内、外土柱间发生荷载传递,应力迹线偏转,使得复合地基中桩体承担上部荷载比例增加,桩间土竖向应力减小;相同深度下,填土压力沿土工格栅呈“倒三角形”分布;路堤高度、桩体间距、桩帽半径、桩顶沉降以及地基土刚度均会对土拱效应产生较大影响,土拱效应随桩间距、桩顶沉降以及地基土刚度增加而减弱,随桩帽半径和路堤高度增加而增强,但路堤高度对土拱效应的影响存在限值。