EXPERIMENTAL STUDY ON TIME EFFECT OF WET DRILLING PILE

Time effect of wet drilling pile is investigated through the static load experiment on pile No. 22 of Guanhe Bridge. Post-grouting under pile tip is adopted in the project. To study the bearing performance of the pile, the self-balanced method is used and two load cells are assembled in the pile body. The experiments are carried out before and after post-grouting. The upper part of the pile is not influenced by post-grouting under the pile tip. Experimental results of the upper part of the pile show that the bearing capacity and the rigidity of wet drilling pile increase with time passing on. Analysis results show the time effect of wet drilling pile is influenced by many factors, such as alteration of stress field around pile, characteristics of soil around pile, variety of mud cake, and property of residue under pile tip.

核主泵轴系推力轴承复杂工况下的润滑性能分析

针对核主泵轴系工作时变载荷、润滑油水侵及转子倾斜等复杂工况,开展推力轴承的润滑性能研究;分析核主泵轴系推力轴承的结构和使用工况,建立推力轴承润滑性能的计算模型。针对核主泵运转过程中的变载荷工况,以不同载荷为输入参数,计算变载荷工况下推力轴承的最小油膜厚度、温升、摩擦力矩及功耗等润滑性能参数。针对润滑油水侵工况,选用含有质量分数1%海水的68号润滑油,分析润滑油混入空气中雾化海水时推力轴承的润滑性能。针对轴承转子倾斜工况,建立计入转子倾斜的推力轴承润滑性能计算模型,计算转子倾斜1′~20′时的润滑性能。研究结果表明:变载荷工况下最小油膜厚度随着载荷的增大而减小,在载荷为2000 kN时达到最小值;温升随着载荷的增大而增大,摩擦力矩及功耗均随载荷的增大而增大;海水入侵后润滑油的黏度会降低,从而影响轴承的承载能力;平衡块支撑结构对推力轴承有良好的均载效果,允许的轴线倾角可以达到10′。

软土中单桩桩侧承载力时效性理论解

以有效应力原理为基础,结合考虑应变软化、桩径和弹性区孔压分布等因素的桩周土固结解,推导出软土中单桩桩侧承载力时效性的理论解。与传统桩的承载力时效性简化分析方法不同,该理论解不仅考虑了多土层地基中各土层刚度指数的差异对固结过程的影响,还考虑了各土层因固结系数不同对孔压消散速率的影响。通过现场不同间歇期的单桩载荷试验测试结果验证了其合理性。

静压桩引起的超孔隙水压力及单桩极限承载力预测

引入时间、深度参数 ,分析饱和软土中静压桩单桩引起的超静孔隙水压力 ,给出了超静孔隙水压力及其消散的准三维解析解。基于有效应力原理 ,从超静孔隙水压力的消散和桩周土的固结出发 ,结合桩土接触面的破坏形式 ,获得了考虑时间效应的单桩承载力的解析解 ,实现了对其任意时刻单桩承载力的预测。通过两个工程实例表明了计算方法的正确可行。

粉喷桩单桩承载力的时效分析

采用土的弹塑性模型和弹性力学理论,分别对桩周土和桩身应力的传递及变形进行了分析,建立了单桩的受力模型,并得到了其理论解,证明单桩承载力随成桩时间的增长而有明显的提高;通过某工程的粉喷桩单桩载荷试验资料,分析了在饱和土层中,粉喷桩复合地基单桩承载力的时间效应问题,且地下水对其也具有较大的影响。掌握单桩承载力的时间效应规律,对粉喷桩复合地基的优化设计及确定载荷试验的时间具有重要的意义。

壁板桩的研究现状回顾

壁板桩(barrette) 是用来承受建筑物上部结构荷载的单段矩形截面地下连续墙。由于其比表面积和抗弯刚度比传统的圆形截面桩大, 有利于充分发挥桩侧摩阻力和水平抗力, 提高竖直和水平承载力。近年来, 这种桩型在国内外已经越来越广泛地应用到高层建筑、高架路和立交桥以及重型和大型(比如输电线塔) 基础工程中。本文回顾了壁板桩的应用与研究现状, 内容涉及壁板桩的施工效应、承载性能、桩身摩阻力的发挥特性以及施工效应对承载特性的影响等。

单桩极限承载力时间效应估算方法比较

沉入饱和软土中的预制制桩的极限承载力随间歇期的增长而增大,这一现象虽已被工程界广泛认可,但至今仍然没有得到很好地解决。有效地确定单桩承载力随时间变化的规律对桩基础设计非常重要。人们提出了多种估算预制桩随时间变化的桩承载力的方法,但由于不同方法有各自的适用性和局限性,算出的结果有时差别很大,在使用时很难准确把握。首先分析了用于估算饱和软土中预制桩承载力随时间变化的几种方法:对数函数法、双曲函数法、人工神经网络法和基于超孔隙水压力消散的理论解析公式法。再以简洁性、理论性、适用性等为准则,结合工程实例,对以上几种方法进行比较,指出各自优缺点,推荐基于超孔隙水压力消散的简化解析方法来估算软土中预制桩承载力随时间变化的规律。

静压桩极限承载力的时效性

对静压桩进行了隔时复压试验和静载试验,静压桩的极限承载力随时间呈双曲线增长。静压桩时效性的机理主要是触变恢复效应及固结效应,桩的承载力的提高主要是因为桩侧摩阻力的提高,桩端阻力的贡献较小。根据静压桩的压桩力及复压力,便可推算桩的最终承载力,并给出了一种简便的计算方法。

基于超静孔压消散的静压桩极限承载力研究

预制桩承载力的时间效应是岩土工程中一个重要的课题。基于饱和软土中静压桩单桩引起的三维超静孔隙水压力的消散和桩周土的固结,考虑桩土接触面的破坏形式,获得了估算考虑时间效应的单桩极限承载力的解析解。分析表明,在饱和软土中静压预制桩单桩在50d时的极限承载力可达到最终极限承载力的70%左右。最后,通过2个工程实例验证了该方法的可行性。

深水钻井导管喷射下入深度确定方法

通过分析深水钻井导管的受力特征,在土力学和桩基理论的基础上,重点考虑时间效应对承载力的影响,提出一种通用的深水钻井导管喷射下入深度确定方法。利用该方法可以合理地确定导管下入深度,减少设计的盲目性并节省钻井成本。结果表明:大直径导管的承载能力较大,所需下入深度较小;随着恢复时间的增加,导管承载力逐渐增强,所需下入深度可以相应减小,但是过长的时间间隔将增加钻井成本,要根据实际情况权衡确定;承载力增长系数的选取对设计结果有较大影响,应根据区域试验数据合理选取。

基于波速孔压静力触探试验研究软土中单桩桩侧承载力时效性

根据波速孔压静力触探探头和静压桩在软黏土中贯入的特点,建立以波速孔压静力触探试验参数计算软土中静压桩的单桩桩侧承载力时效性的理论解,利用该解可以预测饱和软土中沉桩结束后桩侧承载力随时间的变化。与传统桩的承载力时效性简化分析方法不同,该理论解不仅考虑多土层地基中不同土的刚度指数的差异对固结过程的影响,还考虑因各土层固结系数不同而导致消散速率不同的影响。现场不同间歇期的单桩载荷试验测试结果验证该理论解的合理性。

上海地区预制桩承载力时间效应的统计分析与研究

通过上海地区 17项工程钢筋混凝土预制桩在不同休止期静载荷试验的统计分析 ,较深入地探讨了上海地区预制桩单桩竖向抗压极限承载力随时间增长规律 ,考虑土层条件、桩型等方面的影响 ,用迭代法计算推导出反映上海地区单桩竖向抗压极限承载力时间效应的数学表达式 ,并提出工程桩后期承载力的预测方法 ,实测结果表明该方法能较精确地预测单桩后期极限承载力 。

考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系预测方法

考虑天然饱和黏土地层的原位力学特性,采用圆孔扩张模型考虑沉桩效应,结合太沙基一维径向固结理论推导了桩周土再固结过程中土体强度和剪切模量的解析解。在此基础上,根据桩基加载过程中桩侧土体的剪切变形特性,采用指数函数型荷载传递曲线分别建立了静压桩的桩侧和桩端荷载传递模型,提出了考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系理论预测方法。通过现场试验对本文解答进行验证,研究了沉桩结束后静压桩荷载–沉降特性随时间的变化规律,分析了静压桩沉桩后不同历时的荷载传递特性。研究结果表明,沉桩结束后静压桩承载特性的变化主要是由于桩侧承载特性的提高;特定休止期后的静载试验结果与静压桩真实承载特性存在一定差异。因此,实际工程中应根据桩周土体力学特性的改变结合静载试验合理确定静压桩的承载特性。

桩-土滑动摩擦的试验研究

静力压入桩贯入地基时,桩侧表面与土之间产生滑动摩擦。通过在改进的仪器上进行的室内试验,研究了桩-土滑动摩擦及其时效性,为静压桩沉桩过程的数值模拟和承载力分析打下了基础。

静压桩承载力时间效应的研究进展

由于静压桩沉桩后桩周土重塑,静压桩承载力表现出随着休止期的延长而增长的特性。本文从静压桩沉桩后桩周土体内孔隙水消散固结的角度出发,对静压桩承载力时间效应的理论和试验分别进行归纳,结合孔隙水消散路径及固结模型,对桩周土体初始超静孔隙水压力大小及其分布特征进行总结,分析承载力各种测试方法的优缺点,对静压桩承载力的时效性进行深化研究,并探讨了不同地质条件、不同桩的类型对休止期内静压桩承载力的影响,进一步对基于实测数据得出的经验公式进行总结。讨论了基于不同本构关系模型的应力场及位移场解答和沉桩后孔隙水压力消散解答,在此基础上总结了桩基极限承载力理论公式;探讨了黏性土、砂土条件下,考虑超固结比、不排水抗剪强度和塑性指数比对桩基极限承载力系数A的影响,在此基础上归纳了桩基极限承载力经验公式。建议在经验公式基础上设置多重参数,以提升经验公式的精确度,并完善对不同桩、土类型的参数解答;利用BP神经网络,导入静压桩承载力相关参数,以得到针对不同地质条件、桩型、休止期的承载力最优解。

用非等时距序列灰色模型预测粉喷桩的承载力

针对粉喷桩单桩承载力具有随时间增长而增大的现象,运用灰色理论,建立了非等时距预测GM(1, 1)模型,对粉喷桩承载力进行了预测,并取得了很好的效果。通过实测值与预测值的分析,认清了粉喷桩承载力的时效性规律及变化趋势,提出了进行粉喷桩单桩载荷试验的适宜时间。

基于有效应力法的静压桩时变承载力研究

基于天然饱和黏土地基中静压沉桩扩孔问题的弹塑性解,以沉桩结束后桩周土体的应力状态为初始条件,推导了桩周孔压消散的解析解。在此基础上,考虑桩周土体再固结过程中的土体松弛效应,提出了采用有效应力计算天然饱和黏土中静压桩时变承载力的理论方法。通过已有离心模型试验和现场试验结果对该方法进行了验证,研究了沉桩结束后静压桩承载力随固结时间的变化规律。结果表明,提出的理论方法合理考虑了土体的原位力学特性、沉桩效应及沉桩结束后土体有效应力的变化,因而可以较好地预测静压桩的时变承载力。该研究成果为合理确定黏土中静压桩承载力提供了理论依据,具有一定的理论和工程意义。

考虑挤土效应的桩基承载力分析

考虑了沉桩挤土效应引起的桩周土体的应力和孔隙比的变化及其对土体非线性性质的影响 ,修正了现有的荷载传递函数 ,编制了计算程序 ,并对一试桩资料进行计算分析 。

既有红黏土地基压密固结效应研究

为了解受荷时间对既有红黏土地基压密固结效应的影响,针对影响承载力变化的"时间"因素,利用贵州铝厂氧化铝厂中受上部荷载分别为40年、30年、20年的既有红黏土地基载荷试验与地基土的物理力学性质试验,对地基土压密的时效性进行了研究。试验获得了12个工点地基土的承载力特征值、极限荷载、变形模量、相关土工试验数据以及地基土性状随时间发生变化的规律。结果表明,长期受上部荷载作用的既有红黏土地基表现出明显的压密固结效应,承载力提高幅度达到了6.7%到73.3%,红黏土地基承载力随受荷时间的增加呈上升趋势。研究结果以期为贵州铝厂其他车间的改建与重新开发提供地质依据。

层状地基中PHC管桩的静压残余应力试验研究

静压桩贯入过程中,因桩顶卸荷残留于桩身的应力较为显著。通过成层土地基中5根桩身预埋准分布式FBG光纤传感器的静压桩足尺试验,对开口PHC管桩沉桩过程中施工残余应力性状、沉桩结束17 d内桩身残余应力的发展变化情况及其对后续静载荷试验影响进行了阐述。试验表明,开口PHC管桩桩身残余应力及桩侧平均残余摩阻力随贯入深度呈折线型分布,中性面深度与贯入桩长比值介于0.66～0.92之间,其大小与桩端持力层密实度及桩端残余应力呈正相关关系。土塞效应成为制约开口PHC管桩桩端残余应力不同于其他桩型的主要因素之一;休止期内桩身残余应力逐渐趋于稳定,中性面处桩身残余应力降低幅度介于3.2%～29.88%之间,桩端残余应力降低幅度介于10.78%～32.39%之间;静载荷试验过程中不考虑施工残余应力将高估中性面以上桩侧摩阻力约53.46%,低估中性面以下桩侧摩阻力及桩端阻力分别56.62%,10%。研究成果可为进一步研究开口PHC管桩施工残余应力性状提供依据。