圆截面组合桩加固滑坡的作用机理与合理嵌固深度物理模型试验研究

目前在滑坡治理中,大截面人工挖孔桩因存在施工安全隐患大和效率低下等问题已在部分行业领域被限制使用,开展可机械化施工的圆截面组合桩研究已成为新的趋势,但当前对圆截面组合桩变形受力机理与合理嵌固深度的研究尚不够深入。基于自主研发的圆截面组合桩加固滑坡物理模型试验系统,开展了不同工况下圆截面组合桩加固滑坡的物理模型试验,分析了滑体的变形演化过程,研究了圆截面组合桩加固下滑体与抗滑桩的变形受力特征,并对比分析了不同嵌固深度和桩顶连系梁对圆截面组合桩变形特征的影响,揭示了圆截面组合桩加固滑坡的作用机理。结果表明:①滑体的变形演化过程可分为压密、匀速变形、加速变形和变形破坏4个阶段;②前后桩均存在反弯点,反弯点会随着试验进程向桩顶移动,且后桩的反弯点更接近于滑动面;③当一排桩的嵌固深度保持不变、另一排桩的嵌固深度改变时,可将36%的桩长作为合理的嵌固深度;④连系梁使后桩的最大桩顶位移减小了15.6%,而对前桩的影响不大;⑤连系梁的存在降低了滑动面处的最大桩身弯矩,从而使得桩身弯矩分布更加合理。该研究成果有望为圆截面组合桩的设计提供借鉴和参考。

黄土冲沟斜坡桥梁桩基竖向承载特性模型试验研究

为了探明黄土冲沟地形条件对桥梁桩基础承载力的影响,首次基于自主研发的能充分反映黄土冲沟区域桩基础特点与工作性能的模型试验平台,分析不同冲沟坡度、不同桩长桩基的竖向承载力,桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律,并结合试验结果提出相关的工程技术建议。研究结果表明：①随着坡度的增大,相同桩长的桩基承载力呈降低趋势,承载力影响度逐渐增大,变化范围在7%-35%之间;②在一定范围内,桩基承载力随桩长增加增幅越大,桩长增加到一定程度时,承载力增幅逐渐变缓;③随着坡度增加,相同入土深度下的有效桩长逐渐减小;④黄土冲沟斜坡区域桥梁桩基设计应充分考虑防止桩周土体流失的工程技术。

桩的旁孔透射波法检测技术进展与应用实例

综述了旁孔透射波法检测技术的研究与应用进展,重点阐述了桩身缺陷的检测分析原理,认为对于顶部裸露的在建工程桩,由桩身透射到旁孔的弹性波路径短、干扰小且能反映缺陷以下桩身质量及桩底位置的信息,比常用的反射波法能够更为全面可靠地评价基桩质量状况,并以一个工程实例说明了技术的具体应用过程,结果表明,其实测信号明晰,能够反映缺陷以下桩身的质量信息。

旁孔透射波法确定桩底深度计算方法评价

本文首先扼要综述了旁孔透射波法(parallel seismic testing)检测既有建筑基桩底端深度的分析方法。对均质地基,建立了一个旁孔透射波法的首至P波传播路径的简化计算模型,分析了首至P波历时与孔深关系图形的主要特征,再由此对确定桩底深度的既有方法进行了评价并提出了修正。利用文献中的一个有限元算例结果初步检验了本文结论的可靠性和简便实用性。

建(构)筑物下管桩长度检测方法

管桩中的铁磁性物质在地磁场中受到磁化而产生磁化强度,使管桩附近的磁场强度发生变化。把管桩中的铁磁性物质等效成直立磁性圆柱体,结合模型桩试验,研究了管桩外部的磁场特征,并且利用管桩外部的磁场特征确定了某居民小区住宅楼基础中管桩的长度。理论分析和工程应用均表明,磁测井法能够准确检测建(构)筑物下管桩的长度。

砂土中水平受荷斜桩性状模型试验研究

为了解斜桩的水平承载变形性状及荷载传递性状,本文在砂土地基中开展了2组斜桩的水平承载模型试验,研究了桩身倾角及长径比对斜桩水平承载力的影响,分析了水平荷载作用下斜桩桩身轴力、弯矩、剪力及摩阻力的分布特征.试验结果表明:桩长相同时,正斜桩的水平承载力最大,负斜桩的水平承载力最小,直桩的水平承载力居中.水平荷载作用下,正斜桩桩身全长受拉,负斜桩桩身上部区段受压,下部区段受拉,不论正斜桩还是负斜桩,桩身轴力最大值均在桩顶下一定深度的截面.承受相同的水平荷载时,正斜桩的弯矩最小,负斜桩的弯矩最大,直桩弯矩居中,桩较长时,桩身弯矩较小.正斜桩的剪力最小,直桩居中,负斜桩最大,不论正斜桩还是负斜桩,剪力最大值均在桩顶截面,桩顶下一定深度处还存在极值剪力.正负斜桩桩身上部区段均存在负摩阻力,下部区段为正摩阻力.

基于剪胀效应的桩底嵌岩锚杆荷载传递分析法

针对基桩竖向承载力自锚法测试体系中桩底嵌岩锚杆的受力特点,基于锚固体-岩石作用的剪胀机制,建立了适合于桩底嵌岩锚杆的荷载传递函数,并由此推导出锚杆临界锚固长度的解析解。然后,基于该解答探讨了桩底嵌岩锚杆锚固段摩阻力沿锚固长度的分布规律及其影响,并提出可近似考虑各因素综合影响效果的δ值。工程算例对比分析结果表明,其计算结果与实测值吻合较好。

深厚软土区超长桩合理桩长的计算

工程实践证明,软土地基超长桩在轴向荷载作用下的荷载传递机理与常规桩基有较大区别。通过深厚软土区超长桩静载试验和桩身轴力测试,依据载荷-沉降变形关系推导的超长桩合理桩长估算公式,利用静载试验Q-S曲线数据对超长桩合理桩长进行计算,为确定深厚软土地区合理桩长避免盲目增加桩长提供参考。

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。

基于小波变换的反射波法基桩检测

鉴于反射波法在低应变检测中主要受较大长径比、桩侧土剪切模量及微小缺陷、桩顶非裸露自由等条件限制存在的局限性,而小波变换时频特性优良,适用于基桩检测信号中探测奇异成分,故通过建立三维轴对称有限元模型,对模拟信号进行小波变换后发现:对顶部裸露自由桩,小波变换可获取微小桩底或缺陷反射,可减小长径比、桩侧土剪切模量、缺陷面积的限制;通过平台激振,使平台在有效尺寸范围内实现对桩底的深度检测。

公路桥超长群桩的有效桩长研究

针对公路桥梁超长群桩的有效桩长问题,对国内公路桥梁桩基的荷载状况进行统计分析,得出桩顶应力主要分布在6～21 MPa范围。进行了长径比为96的桩间距分别为3D、4.5D和6D的3组不同群桩的超长群桩模型试验,得到3种不同桩间距的超长群桩中单桩轴力随着不同荷载的分布图,按照桩身轴力趋于0的桩截面的深度确定有效桩长,并利用指数函数关系分别拟合了3种不同桩间距的桩顶应力与有效桩长之间的关系。根据竖向荷载作用下群桩模型试验与实际原型之间的相似关系,确定公路桥超长群桩与荷载对应的有效桩长取值范围,研究了超长群桩的有效桩长与桩间距之间的关系,并对桥梁桩基有效桩长的取值与桩间距提出了建议。

竖向荷载作用下斜桩荷载传递性状试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中斜桩的荷载传递性状,分析了桩身倾角及长径比对斜桩桩身轴力、弯矩、剪力、桩侧摩阻力及端阻比的影响。试验结果表明：在桩顶竖向荷载作用下,斜桩桩身轴力均小于相应直桩桩身轴力,桩身倾角越大,轴力沿深度衰减得越快,桩长径比越大,轴力沿深度衰减得也越快;斜桩桩身最大弯矩随桩身倾角及长径比的增加而增加,最大弯矩出现的深度与桩身倾角无关,只与长径比相关;不论桩身倾角及长径比的大小,斜桩桩身最大剪力均出现在桩顶截面处,桩身最大剪力随着桩身倾角的增加而增大;桩身倾角越大,斜桩最大摩阻力越大,长径比越大,斜桩最大摩阻力越小,斜桩最大摩阻力出现在桩顶下1/4～1/5桩长处;斜桩端阻比随着桩顶竖向荷载的增加而增大,随着桩身倾角及长径比的增加而减小。

磁测法在探测预应力管桩桩长上的应用

利用磁测法探测灌注桩钢筋笼长度在国内已经应用开展起来,但是在预应力管桩上的应用还属于空白。本文利用磁测法来探测预应力管桩的桩长,探讨利用磁测法的应用原理及其数据分析方法。理论分析及应用实例均表明,磁测法在探测预应力管桩桩长上的应用是有效、可行的,为判断预应力管桩长度提出了一种新的无损检测方法。

桩土阻尼作用下低应变法可测桩长的分析

低应变检测是桩身完整性检测的一种常用方法。桩土的阻尼作用是造成应力波传播过程中衰减的关键因素。利用一维波动理论,建立桩土相互作用的方程,得到了波幅比与桩长、波速等因素的关系,进而得到检测中可测得的最大桩身长度范围。同时,利用ANSYS LS-DYNA进行模拟,从而验证了波在桩身传播过程中的衰减特性和计算所得结果的正确性,为该方法的克服局限的进一步研究起到一定的参考作用。

利用磁梯度法检测成桩后钢筋笼长度

桩基工程中,成桩后钢筋笼长度是否短缺的争议难以验证。理论上,钢筋笼长度的变化反映了竖向磁性物质量的变化,因此沿钢筋笼轴向的磁梯度将产生明显变化。本文根据这一特点,探讨了利用磁梯度法检测成桩后钢筋笼长度的原理及其数据分析方法,给出了在某滨海大型电厂桩基工程中的应用实例。理论分析及应用实例均表明,钢筋笼磁梯度测试曲线和基桩低应变反射波法测试曲线有极其相似的特点。

抗滑桩锚固长度对均质边坡滑动面及抗滑能力影响 研究

利用透明土技术开展不同锚固长度抗滑桩加固均质边坡可视化模型试验,并结合粒子图像测速技术(PIV),展现抗滑桩加固均质边坡内部位移场演化及其滑移破坏过程,以揭示锚固长度对均质边坡滑动面和抗滑能力的影响机理。研究结果表明:抗滑桩加固边坡的滑动面深度随抗滑桩锚固长度的增加而加深,同时抗滑能力得到提高,但当锚固长度超过其最优锚固长度后滑动面变浅,表现为越顶破坏,使得抗滑桩抗滑能力大幅降低;当抗滑桩锚固长度达到其最优锚固长度时,出现靠近桩底端位置和越顶的两个深浅不一的滑动面;随着锚固长度的增加,抗滑桩上部外侧受拉区减小,而下部内侧受拉区增大,最大弯矩位置均在距桩顶约0.4倍桩长处,而当锚固长度超过其最优锚固长度后,则出现下部外侧受拉而中上部内侧受拉,其最大弯矩位置在距桩顶约0.35倍桩长处;抗滑桩最优锚固长度与岩性、桩间距、桩体刚度等因素相关,在实际工程设计中应考虑这些因素以确定优化的锚固长度。

利用载荷试验研究水泥土搅拌桩的有效桩长

本文根据某高速公路软基处理中不同桩长的水泥土搅拌桩单桩载荷试验结果,探讨了复合地基中水泥土搅拌桩的有效桩长。研究结果表明:水泥土搅拌桩的有效桩长与地基条件和桩身强度直接相关,在设计中考虑有效桩长有其必要性。最后,作者对有效桩长的确定方法提出了建议。

陕西湿陷性黄土区域风机基础设计研究

在陕西湿陷性黄土区域进行风电建设,风机基础设计是风电场设计的重点和难点。本文结合在定边、靖边多风电场的建设经验,提出了风机基础适用的地基处理方法;根据风机基础的重要性、地基受水浸湿可能性的大小,通过多工程的竖向浸水试验首次提出负摩阻长度的确定方法;根据陕北地基参数特点,提出采用扩底灌注桩,充分利用桩端承载力的方法,显著减小桩长,优化风机基础工程量。为陕西湿陷性黄土区域风机基础设计提供参考。

磁法在灌注桩钢筋笼长度检测中的应用

磁法检测是近几年新发展起来的一种检测方法,灌注桩在不同受力情况下,配制钢筋笼的长度要满足其设计荷载,根据磁力梯度法的基本原理,经过工程实例的实践,认为磁法检测对灌注桩中的钢筋笼长度检测评价是准确可靠的。

机械连接竹节桩竖向承载力分析

介绍了机械连接竹节桩结构构造特点、机械连接方式及桩身与承台的连接方式。对比分析机械连接竹节桩和普通预应力管桩的抗压和抗拔承载力,通过现场的静载荷试验所得的荷载-沉降曲线,可以看出机械连接竹节桩的抗压和抗拔承载力相较于普通预应力管桩均有提高,其中抗拔承载力提高更为明显。对比同种桩型不同桩长的竹节桩的抗拔承载力,分析桩长对于抗拔承载力的影响。