堆载作用下楔形桩负摩阻力演化特性研究

通过分析地面堆载因素造成的桩周土体沉降所引起负摩阻力的特性,对了解与掌握桩基负摩阻力特性具有重要的理论意义,但如何减轻堆载引起的负摩阻力,对工程更有实际意义。研究采用FLAC 3D有限差分法,分析了堆载作用对楔形桩基负摩阻力和中性点的影响,研究结果表明:无论堆载大小,楔形桩桩身轴力随深度的增大而增大,待其达到某一峰值时,桩身轴力减小。当桩周土堆载不大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力也随之明显增大;而当桩周土堆载大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力虽然也略有增大,但其增长幅度较小。堆载作用下楔形桩中性点稳定深度为–0.3~–0.4 m间。当桩周土堆载较大时,可采用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值计算中性点位置;而当堆载较小时,则利用轴力最大点和摩阻力零值计算中性点位置更为可靠。

桩侧注浆对桩基负摩阻力削减作用的影响研究

在软土地基中采用桩基础,在受到堆载、地下水位下降等情况时,引起的固结沉降使桩基产生较大负摩阻力,导致桩基承载力降低、沉降增大,当前针对削减预制桩承载力研究较多,而如何削减现浇桩的负摩阻力则研究较少,桩侧后注浆能有效增强桩周土体的强度和变形参数,在桩周堆载作用下,能减少桩周土体沉降,缩小桩土沉降差,进而减小桩身负摩阻力及提高中性点位置。基于有限元模型,分析了注浆范围、注浆体弹性模量、堆载等对桩基负摩阻力及中性点的影响,研究结果表明:桩侧后注浆技术能够比较显著改善土体沉降量和桩基负摩阻力,随着桩侧注浆范围的增大、桩侧负摩阻力稳步减小,中性点逐渐上移;随着注浆体弹性模量的增大,桩身负摩阻力极值先迅速减小后缓慢减小,中性点位置先快速上升后逐步稳定;相同堆载作用下,桩侧注浆时桩基负摩阻力小,中性点位置靠上。在同样的堆载荷载增量下,桩侧注浆时桩基负摩阻力的增量和中性点向下移动距离均小于桩侧未注浆。

楔形角对楔形桩负摩阻力承载特性的有限元分析

由于楔形桩存在楔形角,在桩周土体沉降时,使桩土之间有相互脱离的趋势,进而减小界面应力,最终能有效控制桩侧负摩阻力的大小。基于数值分析,研究了楔形角对负摩阻力的影响。结果表明,无论在何种荷载等级下,桩身轴力随深度的增加,均呈现出先增大后减小的趋势,在中性点位置取得极大值;随着楔形角的增大,楔形桩对负摩阻力的削减作用愈发明显;分别利用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值得出的中性点位置基本相同,并且随着楔形角α从0°增大到3.00°,中性点深度逐渐减小。