桩(墙)单位侧摩阻力与轴向应变关系的解析解及其应用

根据弹性力学原理,提出了模型筒桩(闭合墙)的简化力学模型。采用半逆解法先求出桩左右侧受均布摩阻力、桩顶受均布荷载两种情况下的应力分量,根据叠加原理得出桩两侧均受相同摩阻力、桩顶受均布荷载情况下的应力分量。据此推导了普通桩基的轴力和侧摩阻力计算式,分析结果表明,该计算式与传统计算方法是一致的。当桩壁两侧受不同大小的侧摩阻力、桩顶受均布荷载时,仍采用叠加原理求得各应力分量,进而求得桩表面处的轴向应变与单位侧摩阻力关系的解析解。通过矩形闭合墙基础模型试验实例,对该解析解的应用方法加以说明。该解析解的求出,为竖向载荷试验中模型筒桩(闭合墙)所量测的内外侧应变进行数据处理提供了理论依据,进而为基础-土相互作用研究提供了真实、准确的试验结果。

大口径平衡式顶管侧摩阻力计算及实测数据分析

以福州市某外径3.6m顶管电缆隧道工程为例,首先,对比分析了现有的顶管侧摩阻力计算公式计算结果的差异性;然后,根据工程实测顶力数据,分析了大口径平衡式顶管顶力变化规律;最后,采用非线性拟合的方式,提出了单位侧摩阻力与顶进里程的关系式。研究结果显示:现有的顶管侧摩阻力计算公式存在很大的差异性,理论法计算结果远大于工程实测侧摩阻力;长距离大口径平衡式顶管工程,实测单位侧摩阻力小于规程的下限值,有条件时可取2k Pa进行计算。

管桩静压侧摩阻力及桩土界面滑动摩擦机制研究

为了探究静压沉桩力学机制,开展了饱和黏性土中静压沉桩的室内模型试验,获得了静压沉桩过程中不同壁厚、桩端形式及桩径下桩侧阻力和桩身单位侧摩阻力的变化规律.同时,结合摩擦学中的黏着-犁沟理论,分析了静压沉桩过程中桩侧阻力和桩身单位侧摩阻力的的变化机制.通过室内模型试验和理论分析表明:随着贯入深度的增加,桩侧阻力逐渐增大,且桩侧阻力均随着壁厚和桩径的增加而增大,但开口桩桩侧阻力小于闭口桩;开口管桩沉桩过程中形成的土塞,对外管和内管单位侧摩阻力产生显著影响,开口桩外管单位侧摩阻力小于闭口桩,开口桩外管和内管单位侧摩阻力均随着壁厚的增加而增大;闭口桩桩径越大桩身单位侧摩阻力越大;在同一深度处,随着贯入深度的增加,桩身单位侧摩阻力不断减小,即"侧阻退化"现象.黏着-犁沟理论分析了沉桩引起的桩侧阻力和桩身单位侧摩阻力模型试验结果,揭示了饱和黏性土中静压沉桩的力学机制.

基于光纤光栅传感技术的静压沉桩贯入特性及影响因素研究

针对黏性土中静压沉桩贯入特性方面的研究相对较少的状况,基于光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感技术,考虑开口、闭口不同桩端形式和不同桩径,研究了静压沉桩过程中沉桩阻力、桩身轴力以及桩身单位侧摩阻力的变化规律。通过静压沉桩模型试验,分析了桩端形式、桩径、沉桩深度等因素对沉桩阻力、桩身轴力及桩身单位侧摩阻力的影响规律。研究结果表明:FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越,能够准确体现静压管桩的贯入特性。沉桩结束时开口和闭口试桩的桩端阻力分别约占沉桩阻力的66.7%、59.5%。沉桩过程不可忽略开口土塞效应和桩径对沉桩阻力的影响。桩身轴力的分布形式不会因桩端形式而发生改变。桩径140 mm试桩的桩身轴力传递性能优于桩径100 mm试桩,两试桩桩身轴力递减率分别为40.8%、34.2%。开口试桩内管和外管桩身单位侧摩阻力最大值分别为1.67、4.83 kPa,均小于闭口试桩。贯入深度为90 cm时桩身单位侧摩阻力最大值随着桩径增加而增大,同一深度桩径越大桩身单位侧摩阻力"侧阻退化"越明显。入土深度为30 cm时两不同桩径桩身单位侧摩阻力减幅相差0.93 kPa。确定静压贯入沉桩阻力时考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。

黏性土中静压沉桩贯入力学机制室内试验研究

对于静压开口管桩,其沉桩过程中桩身受力复杂,尤其是桩身内侧由于土塞效应产生的土塞阻力,对桩侧阻力有着显著影响。因此,对静压沉桩的力学机制展开全面试验研究,将开口管桩桩侧阻力分离进行研究,对静压桩施工和承载力的确定都具有重要意义。针对均质黏性土地层,通过室内模型试验对静压沉桩贯入力学机制进行研究,讨论了桩端形式对于其贯入力学机制的影响特征。通过研发双壁开口模型管桩,联合使用增敏微型光纤光栅应变传感器和双膜片温度自补偿型光纤光栅土压力传感器,分离沉桩阻力中的土塞阻力,获得开口管桩贯入过程中内管桩身轴力、桩内侧摩阻力的变化规律。结果表明:不同桩端形式不仅关系到桩端阻力的发挥,且对桩侧摩阻力亦产生显著影响;随深度的增加,闭口桩桩身轴力不断减小,开口桩距离桩底远的桩身轴力递减的速率逐渐增大,接近桩顶处轴力基本为0;桩身单位侧摩阻力随深度持续增加,开口桩外管桩身单位侧摩阻力发挥程度小于闭口桩;在同一深度处,随着贯入深度的增加,桩身单位侧摩阻力不断减小,即侧阻退化现象,且随着贯入深度的增加,该位置处桩身单位侧摩阻力减小的越大,这与已有的关于静压沉桩贯入力学特性研究结论一致。研究成果可为黏性土中静压桩施工设计提供一定的借鉴与参考。

风化岩地基微型抗浮桩承载性能原位试验研究

微型抗浮桩具有地层适应性强、布置形式灵活、成孔快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点。基于中风化花岗岩地层8根微型抗浮桩现场静载荷试验，研究青岛风化岩地基微型抗浮桩的竖向抗拔承载性状。试验结果表明：试桩Q—s曲线为缓变型，极限荷载作用下桩长为4．2～5．1m的微型抗浮桩总上拔量不超过7．0mm，极限抗拔承载力高达1700kN，承载力较高，满足设计要求；单桩单位平均极限侧摩阻力为0．307～0．425MPa；在其他条件均不变的情况下，微型抗浮桩的单位平均极限侧摩阻力随桩径的增加而减小。