关于灌注桩桩身侧向压力与摩擦力的研究

本文结合某工程实例,针对复合地基条件下灌注桩的设计施工工艺问题展开讨论,开展静载条件下灌注桩静载测试试验,基于分布式光纤传感技术,试验得到灌注桩轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力的数值和分布规律,希望能给大家在今后的工程施工难题中提供借鉴参考。

双侧复合搅拌摩擦焊压电测力仪研究

针对平台式测力仪被放置在工作台上而不能测量双侧复合搅拌摩擦焊过程中焊接力的问题,设计了一款置于主轴前端的旋转式压电测力仪,并利用有限元仿真对其进行了静力学与模态分析。考虑到整套设备庞大、连线繁杂,不适用于长程焊接,设计了一块信号调理电路板内嵌于测力仪中,将传感器产生的微弱电荷信号转换放大为模拟电压信号。通过标定及实测,得到了电路板线性度误差、准确度误差等指标,结果表明其性能良好,满足压电测试需求。

考虑侧壁摩擦的采场矿沟顺序填埋计算分析

为研究矿沟施工顺序及应力状态对采场填埋设计的影响,考虑实际两次填埋过程中矿沟下部填埋料所形成的较高黏聚力和矿石侧壁对填埋体所产生的竖向摩擦力的综合影响,对假定一次填埋完成的经典Mitchell解答进行修正,获得了填埋料所需黏聚力和填埋体安全系数的解析新表达式,并结合工程算例探讨了矿沟深度与侧壁摩擦角的影响特性。研究结果表明:下部填埋料的较高黏聚力能降低上部填埋料所需的黏聚力,这有利于降低填埋成本;矿沟深度对填埋计算的影响显著,填埋料所需黏聚力随侧壁摩擦角的增加而减小,而填埋体安全系数随侧壁摩擦角的增加而增大。本文结果可为矿沟填埋优化设计提供有益的参考。

堆石料微侧壁摩擦力固结仪的研制与应用

固结仪是研究堆石料长期变形特性最常用的仪器之一,但其应用受到侧壁摩擦力的限制。针对此问题,研制了一种加载稳定、可测量侧壁摩擦力的新型固结仪,介绍了该仪器的结构和工作原理。采用由互不接触的尼龙片组成衬垫贴于固结仪内壁的方法减小侧壁摩擦力。对风干堆石料进行固结试验,系统研究比较了衬垫层数为1~3层和厚度分别为0.3和0.5 mm时该方法的效果。试验结果表明,3层0.5 mm衬垫的效果最优;与无衬垫时相比,该方法下试样侧壁摩擦力平均下降91%,竖向应变是无衬垫时的1.2~1.8倍。将容器内壁覆盖3层0.5 mm衬垫作为减小侧壁摩擦力方法,对风干堆石料分别进行了使用该方法和无衬垫条件下的流变试验。结果表明,微侧壁摩擦力条件下试验结束时试样的竖向应变和次固结系数分别是无衬垫时的2.0和2.2倍。该仪器有效解决了侧壁摩擦力问题,提高了长期变形试验结果的可信性。

大直径桩的负摩擦力及性状的探讨

通过对大直径桩的摩擦机理分析 ,得出桩的侧摩阻力的受力方式 。

考虑摩擦的绕岛理论及在印尼贯穿流流量估算中的应用

基于Godfrey绕岛理论,在正压、线性模型下同时考虑了底摩擦和侧摩擦,得到带有摩擦的绕岛理论。根据两个岛屿的经向长度不同,将其分为3种情况;通过积分动量方程,分别得到了各自的带有摩擦的岛屿流函数解析解,从而得到两岛屿间流量公式。当忽略侧摩擦或底摩擦中的一个时,可得Wajsowicz的带有摩擦的绕岛理论。利用CCMP的风场数据,计算了印尼贯穿流的流量,通过比较发现,当只考虑侧摩擦时,流量会增加;当只考虑底摩擦时,流量会减少;当同时考虑底摩擦和侧摩擦时,流量会减少,减少的幅度较只考虑底摩擦时更大。与不考虑摩擦时相比,同时考虑摩擦和侧摩擦时的流量减少量不超过25%。

考虑侧壁摩阻的围岩裂隙中膨润土-砂混合物侵入过程及其模型

高放废物处置库建设与运营期间,作为缓冲/回填材料的高压实膨润土-砂混合物侵入裂隙,在降低围岩渗透性的同时,会引起膨润土的流失与可能的核素外泄,危及处置库的运营安全。针对膨润土-砂混合物侵入围岩裂隙问题,开发试验装置,开展不同裂隙宽度(0.1,0.3,0.5,1.0 mm)情况下,不同含砂率(0%,15%和30%)的膨润土-砂混合试样(石英砂粒径为0.075~0.1 mm)的裂隙侵入试验;利用预先设置的高精度数字相机,定时拍摄膨润土混合物侵入过程,再借助ImageJ图像处理软件,获取侵入距离以及附属(石英、长石与方石英等)与非附属矿物(蒙脱石等)环宽度等参数;基于入侵过程中膨胀力与裂隙侧壁摩阻力发展过程分析,构建并验证考虑侧壁摩阻的围岩裂隙膨润土侵入模型。结果表明:静水条件下,裂隙中膨润土的侵入距离、非附属与附属矿物环宽度等均随裂隙大小的增大显著增大,随含砂率增大明显减小;侵入达到平衡(稳定)后,挤出口处膨润土干密度随裂隙宽度的增大而减小,但随试样含砂率的增大而增大;附属矿物环区的摩擦系数明显大于非附属矿物环区的摩擦系数,即附属矿物环对膨润土侵入过程具有更强的抑制作用;考虑侧壁摩阻的膨润土侵入模型计算值能够较好地模拟实测值。侵入试验与模型研究可为实际处置库中膨润土的侵入行为预测提供依据。

新型静止侧压力系数试验仪的研制与应用

研制了一种新型静止侧压力系数试验仪,介绍了该仪器结构及工作原理。对干砂进行了试验,测定其静止侧压力系数,与传统的水囊式K_0固结仪试验结果进行了对比。分析了该试验仪的可能误差来源,主要包括加载过程中的试样侧向变形和试样与压力室筒壁之间的摩擦力,具体分析了试样侧向变形引起K_0值误差的大小,提出了摩擦力影响修正方法,充分论证了仪器的准确性和有效性。对某粗颗粒土进行了静止侧压力系数试验,测定了该土在加载及卸载条件下K_0随应力状态的变化,验证了仪器对粗颗粒土的适用性。该仪器结构简单,操作方便,结果准确,适用于包括粗颗粒土在内的各种土的K_0试验,克服了现有的静止侧压力系数试验仪不适用于粗颗粒土的缺陷,而且适用高应力范围。

粘性土桩侧阻力传力模型分析及试验研究

在桩竖向位移作用下,桩侧摩阻力随桩位移逐步加大,呈非线性增长。本文根据粘性土大直径桩在竖向荷载作用下物理变化过程的力学特性,建议桩侧摩阻力的模型采用双曲线模型,其参数可通过室内土工试验和原位测试确定。并通过长春地区大直径灌注桩的侧摩阻力实测数据验证了本文的结论。

砂土地层中桩基受力特征试验分析

我国长江中下游沿岸地基中分布有较厚的砂土层,砂土层是桩基的良好持力层。该地区砂性土埋藏浅,厚度大,往往夹杂粉土或粉质黏土,一般随深度增大,砂土变密实。已有研究成果中,针对桩身穿过多层砂土条件下桩基承载力的研究较少。砂土地基中打入桩试验结果表明,砂性土的状态对打入式预制桩的施工产生很大的影响,在松散或稍密的砂性土中沉桩一般比较容易,而在中密或密实的砂性土中则较为困难。本文通过某电厂工程灌注桩现场静载试验,研究了砂土地基中桩身沉降随荷载变化规律,分析了桩身轴力随地层深度变化特征及不同土层的桩侧摩阻力。设计钻孔灌注桩桩径为800mm,桩长为47.2m,桩身混凝土强度等级为C35,桩身穿过9层土层,由现场3根桩静载试桩结果可知,荷载与沉降关系呈非线性,Q-s曲线分为弹性阶段、弹塑性阶段和整体破坏3个阶段,15m深度以下的粉细砂层侧摩阻力对桩身轴力影响较大,15m以上粉质黏土和淤泥质土对桩轴力影响较小。根据Q-s曲线确定单桩极限载荷约为4800～5400kN,平均值为5201kN,可满足设计要求,地基中下部砂土层承载力较大,砂土侧摩阻力大于黏性土的侧摩阻力,最大可达到70kPa。所得结论可为该类地基进一步的理论研究及工程设计提供有益的参考。

锚索抗浮桩试验及分析

当前,随着国民经济的快速发展,地下结构物如地下停车场、地下商场等的开发与利用越来越广泛,其抗浮问题亦日益受到关注。与压重法、摩擦抗浮法、基板延伸法、降排截水法以及大口径抗浮桩(如预应力管桩、钻孔桩、人工挖孔桩)等相比,抗浮锚杆(索)(一般直径小于300mm)由于采用高压注浆工艺,使浆液能渗透到岩土体的空隙与裂隙中,锚杆(索)的侧摩阻力较大,更有利于抗浮,具有受力合理、工期短、造价低、施工便捷、节省建材等诸多优点,已在各大中城市的工程建设中迅速推广使用。文章介绍了锚索抗浮桩在昆明某工程中进行抗拔试验概况,并对试验结果进行分析,得出相关结论并提出适用于下一阶段进行抗浮设计所需的土力学指标及有关施工工艺参数的建议。其锚索抗浮桩试验经验可供同类工程借鉴与参考。

灌注桩后压浆技术探索与实践

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)中,钢筋混凝土灌注桩后压浆技术侧摩擦阻力、桩端阻力在粘性土、粉土层中提高系数为一范围。通过鞍钢西区3号连铸主厂房灌注桩桩基础后压浆设计与施工,总结出了具体提高系数,为鞍山西北地区的建设场地和类似土层采用该技术提供了可靠数据。

长桩抗拔承载机理试验研究

当前,对于长桩的抗拔承载机理的研究还比较少,文中依据上海某工程的钻孔灌注桩单桩竖向抗拔静载试验数据,进行深入的研究和分析,探讨了此类工程桩的荷载传递机理和抗拔承载特性,也讨论了桩身上拔量的发展过程。表明桩身摩擦力是由上至下逐渐发挥的,结论可为类似基桩的设计与研究提供有指导参考。

螺钉桩竖向承载特性数值模拟研究

桩基础在我国是应用最为广泛的地基加固方法,而且基桩形式多种多样,其中螺纹类桩相较于其他桩型单桩承载力高、适应性强、适用范围广、环保、经济效益显著,所以目前在国内已经应用较为广泛。预应力螺钉桩是一种新型螺纹类桩型,单桩承载力高。通过PLAXIS有限元软件建立轴对称模型,模拟了螺钉桩单桩承载过程,并对比透明土模型试验,验证了模型的正确性。分析了桩身轴力、桩侧阻力、桩土界面应力以及桩周土体剪应力分布情况,讨论了桩身结构参数的影响。结果表明,螺钉桩桩侧阻力较大,进而显著提高了单桩极限承载力;螺牙下端面桩土界面应力较大,其下侧土体产生了较大的剪应力,发生了剪切变形,发挥了土体抗剪强度;当桩身倾斜角取为0.5°~1°时能提高材料利用率,当平均半径与螺牙间距比值为1.3~2.0时,极限承载力较大,机械咬合作用发挥更充分;螺牙高度占桩顶外径比例提高13%,极限承载力提高了23%;螺钉桩螺牙厚度对其单桩承载力的影响较小。

钢管水泥土桩复合土钉基坑支护ADINA建模探讨

对钢管水泥土桩复合土钉基坑支护的ADINA模型的建立作了详细研究,并创造性地提出了钢管截面简化的有限元建模方法,旨在抛砖引玉,方便广大的岩土工程研究人员作相关的进一步深入研究。

跨地裂缝带云轨桥梁结构变形与力学特征

地裂缝作为西安市典型城市地质灾害,给城市交通建设带来了巨大潜在危害,引起工程界的高度关注。以西安市高新区云轨示范线工程跨地裂缝带为研究背景,基于有限元数值模拟,分析了云轨简支梁桥正交跨越地裂缝带轨道梁、桥墩及桩基础等结构的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用导致云轨轨道梁产生竖向沉降差异,跨地裂缝段竖向位移差异和水平位移最大,其水平位移最大约为地裂缝位错量的1/4;桥墩出现竖向沉降,且向地裂缝带倾斜,其顶部水平位移上盘大于下盘,水平位移最大约为地裂缝位错量的1/3;地裂缝两侧桥梁桩基础产生以水平位移为主的倾斜变形,土体对下盘桩产生正摩擦力,对上盘桩产生向下的负摩擦力,下盘桩受压,上盘桩受拉。上述研究结果可为桥梁跨地裂缝带工程设计与防灾减灾提供参考和指导。

细长薄壁顶管顶进力分布特征——以拱北隧道为例

基于理论力学刚体平衡得到的顶管顶推力计算公式忽略了顶进过程中顶管自身变形对顶进力的影响,不适用于细长薄壁顶管顶进力的估算。细长薄壁钢管截面刚度小,顶管变形影响管-土接触范围的法向应力分布,进而影响顶管的侧摩阻力和顶进力。通过建立细长薄壁顶管顶进力估算的位移控制有限单元分析模型,得到考虑顶管形变、接触范围、接触面侧摩擦系数、接触面法向应力的顶进力拟合公式;并且得到不同条件下的顶进力与顶进距离的函数关系。基于位移控制有限单元分析模型的顶管顶进力估算精度高,在细长薄壁顶管顶进力估算过程中更有优势。

盾构机下穿桩基施工对单桩承载力影响的数值研究

在大型有限差分软件FLAC3D平台上进行二次开发,利用内嵌FISH语言编程,对盾构隧道动态施工过程中上部基桩承载力的影响进行数值仿真模拟,模型考虑盾构前方土仓压力、盾尾同步注浆、注浆凝结和未凝结两种状态以及衬砌管片施加等施工参数。从桩侧摩阻力、桩端阻力等方面对盾构开挖过程中上部桩基承载力进行分析,以及土仓压力变化对承载力影响。研究结果表明:随着隧道开挖,桩侧摩阻力、桩端阻力发生复杂变化,桩底部出现负摩擦力,桩端轴力为拉力,对基桩竖向极限承载力有一定的影响;并且开挖面距桩轴线不同位置,土仓压力对基桩竖向极限承载力影响不同。

基于Vissim仿真的公路环形交叉口中心岛半径优化设计

环形交叉口的几何设计是交叉口的通行能力重要的影响因素之一。为提高环形交叉口的通行能力,针对原有环形交叉口中心岛设计的不足,通过研究交叉口不同车型比例及车辆行驶轨迹,提出了关于中心岛半径设计的优化建议,建立了适用于公路环形交叉口的中心岛半径设计的优化模型,并利用V iss im仿真软件对其可行性进行了验证。