基于桩-土界面剪切特性的单桩沉降和承载问题研究

近年来,西北地区出现了许多高填方场地,为减小建筑物基础的不均匀沉降,基础类型广泛使用桩基础。与一般场地不同,黄土填方场地中的单桩桩周土受力后仍会产生较大的变形,该类场地单桩沉降机制复杂。桩顶总沉降计算是桩基设计的重要依据,为此,建立了高填方黄土场地单桩桩顶总沉降计算模型。基于传统的荷载传递法和剪切位移法,分别考虑桩-土界面的桩-土相互作用和桩-土界面外剪切带土体的剪切变形。依据桩端边界,将单桩类型分为摩擦桩和端承摩擦桩,分别建立桩周土弹性阶段和塑性阶段的桩身位移控制微分方程,结合边界条件进行求解,得到桩身位移、轴力、侧摩阻力,并通过弹塑性理论求解了桩周土剪切带土体剪切变形,进而通过叠加原理求得桩顶总沉降。用桩长与桩周土塑性发展深度的比值,定义了桩基承载力安全系数K。通过算例分析与现场试验数据对比分析,研究结果表明:使用新的模型计算得到的桩顶总沉降与现场试验结果相近;当桩顶荷载较小、桩周土处于弹性阶段时,桩端边界对桩身轴力、位移和侧摩阻力影响很小,但桩周土进入塑性滑移阶段后,桩端边界的影响开始变大,考虑桩端土的承载能力会极大提高单桩极限承载力;建立了将荷载传递法和剪切位移法综合起来的计算模型,不仅可以考虑桩-土界面的相对滑移,还可以计算桩-土界面外土体剪切带的剪切变形,使得桩顶总沉降计算更加精确,可为类似场地中单桩沉降的分析与控制提供一定的参考。

基于PLAXIS 2D的波浪桩护岸设计研究——以界南河颍河至泉河段治理项目(一期)为例

以界南河颍河至泉河段治理项目(一期)工程为例,利用PLAXIS有限元软件在不同规格的波浪桩挡土高度和施工工法等设计和施工组合条件下进行了数值模拟计算,分析总结波浪桩桩顶位移、岸后地面沉降的变化规律。选用打入式沉桩法时波浪桩悬臂段挡土高度宜控制在2.0~3.0 m范围,相关成果可为类似工程提供设计参考。

超高层建筑钻孔灌注桩基础压缩变形及沉降探析

在黄土地区建造超高层建筑时,由于地质条件的限制,钻孔灌注桩成为一种常用的基础工程技术。与其他区域相比,黄土地区常采取泥浆护壁的钻孔灌注桩施工技术。钻孔灌注桩的设计需要考虑施工工艺技术以及土层的物理力学参数、承载力和变形特性,以确保建筑物稳定和安全。结合工程实例对超高层建筑下钻孔灌注桩的压缩变形及沉降进行初步分析。

按桩顶沉降量控制超长灌注桩竖向承载力研究

采用桩端阻三折线、桩侧阻双折线荷载传递模型,对基桩竖向承载力进行深入分析,提出了按桩顶沉降量控制大直径超长灌注桩基桩竖向承载力的设想,并导得了多层地基中桩周桩端土层处于各种不同状态下的竖向承载力解析解。该解答不仅能考虑桩周土的分层,还能考虑桩端土体的非线性及沉渣的影响。最后,采用本文方法对两根试桩的实测荷载-沉降曲线进行了比较分析,结果表明二者基本吻合,计算方法可供工程实践参考。

基于现场试验的桩身总侧阻力达到极限后的退化

基于40个场地中共82根桩的现场试验资料,通过研究桩身总侧阻力随桩顶沉降的发挥性状发现,桩身总侧阻力达到极限状态的36根摩擦桩中有13根桩的桩身总侧阻力出现退化现象。桩身总侧阻力达到极限后退化的型式主要有4类:退化后保持基本恒定的残余值、退化后一直降低、退化后又有缓慢增加甚至有的呈波浪状、其他特殊类型;超长桩桩身总侧阻力达到极限后退化的桩顶沉降较大(21.34～35.21 mm),非超长桩的较小(4.13～14.19 mm);桩身总侧阻力的退化是桩身各截面侧阻力在桩顶荷载作用下自组织、自调整的结果;描述存在退化的桩身总侧阻力–桩顶沉降曲线的数学模型主要有玻耳兹曼模型、三折线模型;桩身总侧阻力的退化有较大的危害,可采取诸如增强桩侧土强度、增加桩表面粗糙度、使桩进入好的持力层、清除桩端沉渣、事先预压等措施进行防治。研究结果表明,桩身总侧阻力达到极限后退化的探讨对桩承载性状的研究具有重要作用。

水泥搅拌桩法处理软土地基中桥头跳车现象的影响因素分析

桥头跳车问题是软土地基公路建设中出现的质量通病,使柔性路基与刚性基础衔接合理是处理这一问题的核心。在总结国内外相关研究成果基础上,结合天津某道路工程在路桥连接段采用的水泥搅拌桩地基处理方案,应用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析了处理范围、桩长变化率与差异桩长设计对消除跳车与二次跳车现象的影响。结果表明,水泥搅拌桩法对减缓桥头跳车现象较为有效;随处理范围增大,路桥衔接处差异沉降略有增大,但可缓解二次跳车现象;沿道路延伸方向桩长变化率增大,可在缓解桥头跳车现象的同时显著减轻二次跳车现象;水泥搅拌桩桩长的增加,将导致路基处理段与非处理段衔接处二次跳车现象的加剧。

高速公路桥头过渡路段优化设计

桥头跳车问题是高速公路建设中的难题。为减小桥头路段与桥头的差异沉降,对桥头路段的设计方法进行了研究,提出了改变PTC管桩桩间距的桥头路段优化设计思路,并提出了桥头过渡路段长度的确定方法。结合天津软土地区某实际工程,对该思路进行了验证和完善,该示范工程具有借鉴意义。

缺陷管桩的处理措施及其在静载试验的反应

介绍了低应变的基本理论和缺陷PHC管桩的几种常见反射特征和处理措施,分析了特殊的桩头轻微缺陷管桩的低应变曲线和静载试验的特征。以福州市某新建商业大楼项目管桩基础为背景,在单桩竖向静载试验前,采用低应变法检测PHC管桩的完整性。而后,针对试桩1中出现的桩头轻微缺陷(Ⅱ类),通过静载试验分析桩头轻微缺陷(Ⅱ类)对承载力和沉降量的影响。试验结果表明,对于PHC管桩,桩头轻微缺陷会使得沉降量加大但不至于破坏。为了工程安全,应对桩头轻微缺陷(Ⅱ类)的管桩进行加固处理。

侧向粉喷桩变刚度处治桥头跳车效果研究

为了解决因软土路基不均匀沉降引起的桥头跳车问题,依托G15沈海高速八字桥段工程,提出了侧向粉喷桩变刚度非开挖处治方案,首先采用二维数值模拟得出粉喷桩不同处治深度的影响规律,然后采用三维数值模拟对设计方案进行了分析验证。结果表明:沉降主要发生在淤泥层,随着粉喷桩处治深度的增加,沉降控制效果逐渐变好,当桩长为42 m时,处治深度贯穿整个淤泥层,沉降控制效果最好;侧向粉喷桩较好地约束了路基土体的侧向水平位移,与周围土体形成的复合路基的竖向刚度得到增强,因而在路基沉降控制中能够发挥作用;通过对桥头段进行粉喷桩变刚度处治,使得沉降坡度减小,沿线路方向沉降呈现渐变效果,有效地缓解了桥头跳车问题。

桥头软土地基加固对路桥过渡段变形特性的影响

为探究桥头软土地基加固对路桥过渡段变形特性的影响,开展了软土地基路桥过渡段离心模型试验。试验变量为软土地基加固程度,以CFG桩间距进行表征。试验结果表明:台后路基不同位置的沉降随时间的变化均呈现先迅速增大后逐渐趋于稳定,大致为S形;台后路基沉降发展曲线符合Weibull模型,预测效果较好;当软土处理程度由低到高,沉降随台背距离的曲线变化形态由下凹形演变为不对称的凸形;随着CFG桩间距的增大,桩基桥台和台后路基沉降均不断增大,且存在一个最优桩间距,使得台后路基与桩基桥台的差异沉降为零。

北京某深基坑桩锚支护结构监测及分析

采用桩锚支护结构对北京某深基坑进行支护,在施工过程中进行桩顶位移、地表沉降、锚索轴力监测,并对监测数据分析。结果表明:桩锚支护体系能有效地控制基坑水平位移和周边地表沉降,并且桩顶水平位移变化、沉降变化是比较有规律的。锚索预应力损失值较大,在30%～50%之间,在开挖过程中变化范围在15%以内;第一道锚索在控制位移和沉降发挥着关键的作用,第三道锚索是控制桩身最大弯矩的关键。结合实测值与理论计算值产生差异的原因,对以后类似桩锚支护结构的设计提出了建议。

基于沉降差异评价的水泥搅拌桩处理桥头跳车研究

为确保软土地区高速公路路桥衔接段的行车舒适性,研究了工程中广泛使用的半刚性水泥搅拌桩在处治桥头路基设计中的若干问题。针对水泥搅拌桩在缓解桥头跳车问题的国内外研究现状,引申出行车舒适性指标的确定、计算模型的尺寸问题及防治二次跳车现象中的桩长渐变率的选取依据等问题。以东北某高速桥头路基为例,采用实体桩体模型法替换置换法建立了与实际情况相同的三维模型,基于实测资料确定沉降差评价标准,对水泥搅拌桩处理桥头跳车问题进行了研究。首先,基于养护资料和现场行驶情况对各处桥头跳车进行调查描述,制定了适用的桥头跳车影响等级评价标准。其次,建立三维实体模型,对模型尺寸、参数选取、工程荷载及边界条件均进行了详细论述。最后,分析了未设置水泥搅拌桩时路堤的沉降变化、初拟水泥搅拌桩参数时路堤的沉降变化、不同桩长、桩间距下路桥衔接段的沉降变化,跳车影响等级评价及解决渐变桩长段的二次跳车问题。结果表明:这些引申出的问题均得到了合理解决,通过结合实际工程情况、桥头跳车影响等级评价确定合理的桩长及桩间距可有效改善桥头跳车及二次跳车问题,桥头与路基段衔接处行车舒适度良好,为桥头跳车防治提供了可借鉴的分析方法。

广州南沙某桥头路基处理方案对比及其工后沉降分析

桥头路基差异沉降是导致跳车的主要原因,严重影响行车舒适度和安全性。通过规范法和数值分析两种计算手段,对等载预压+塑料排水板+管桩、直接管桩两种桥头路基处理方案及其工后沉降进行对比分析。结果表明:规范法未能考虑路堤再加载时间的影响,且计算得到的工后沉降均为0,这与实际不符,说明规范法在进行分步工况及工后沉降计算时存在缺陷;数值分析能够同时考虑分层堆载时间、等载预压时间及路堤再加载时间的影响,也能够较好地解决分步计算工况问题;方案2的工后沉降要更大,表明经过堆载预压后,土层的固结度显著增加,有效减小了土层的后续沉降。对于方案1,随②5淤泥质粉质黏土的黏聚力或压缩模量增加,工后沉降均逐渐增加,而内摩擦的影响与之相反;对于方案2,随黏聚力、内摩擦角或压缩模量增加,工后沉降均逐渐减小,但减小幅度较小。

现浇混凝土大直径管桩（FCC桩）在海口市滨江西路防治桥头跳车软基处理设计中的应用

在我国已建成的道路交通工程中,桥头跳车是道路交通中普遍存在的问题,桥头跳车产生的根本原因是桥梁与道路间的沉降差,采取经济合理、快速有效的软土处理技术,减少或避免桥梁与道路间的沉降差是解决桥头跳车问题的有效办法。现浇混凝土大直径管桩(FCC桩)技术具有刚性桩的特点,与桥梁刚性结构相一致,可以有效解决桥梁与路基交界处的沉降差,从而避免桥头跳车的不良影响,在海南软土地区具有较大的推广应用价值。通过海口市滨江西路个钱渡桥桥头软基处理设计的实践应用,分析了桥头跳车的成因,提出了现浇混凝土大直径管桩(FCC桩)在解决桥头跳车问题发挥的重要作用。

预浸水法处理湿陷性黄土地基的试验与应用研究

预浸水法是消除黄土地基湿陷性的一种处理方法,具有施工条件简单,处理效果好的优点。采用浸水法对兰州连城铝厂306厂阳极糊车间的自重湿陷性地基进行处理,由现场与室内试验分析地基土浸水前、后干密度、湿陷变形特性以及地基承载能力的变化及土垫层法和外扩桩法的处理效果。分析结果表明:浸水可以基本消除10 m范围内黄土的湿陷性,但短期承载能力会下降;采用垫层法处理有利于附加应力的扩散;承台对浸水地基承载力的影响可以忽略不计。