抗滑桩极限位移及桩侧阻力分布型式研究

为研究抗滑桩桩侧阻力的分布型式,本文提出了抗滑桩极限位移的概念,并应用平面应变有限元法研究了桩径、桩周土体初始侧向应力及土体力学参数对抗滑桩极限位移的影响;采用蒙特卡罗法对有限元计算成果进行拟合分析,给出了抗滑桩极限位移的计算模型;通过分析笔者在前文给出的抗滑桩极限阻力计算模型,并结合桩阻力与桩位移的关系曲线,给出了确定桩侧阻力分布型式的方法.

重庆地区基于基桩自平衡法的桩端阻力和桩周侧阻力测试探究

基桩竖向承载力设计过程中桩端阻力和桩周侧阻力往往是依据经验值进行计算,但经验值考虑较为保守。基桩自平衡法在工程实践中已得到广泛应用,重庆市地方标准提出可采用该方法对桩端阻力和桩周侧阻力进行测试,但并未提出具体的试验要点。本文对采用自平衡法测试桩端阻力和桩周侧阻力的可行性进行了论证,并将其应用于实际工程项目,结合现有规范、基桩理论基础及工程经验提出了试验要点及注意事项,供本行业技术人员参考与研究。

基于堆载法的泥皮对基桩侧阻力影响分析

为研究泥皮对基桩侧阻力的影响,通过堆载的试验方法,对贵州某工程3根基桩进行桩基静载荷试验,从荷载-沉降曲线、荷载传递规律及实测结果方面进行论述,分析了泥皮对基桩侧阻力的影响,结果表明摩擦端承桩的桩侧阻力比桩端阻力先一步发挥,上端侧阻力比下部侧阻力先一步发挥,干作业旋挖成孔时的孔壁泥皮严重影响桩侧阻力对于桩顶荷载分担作用。文中提出摩擦端承桩干作业旋挖成孔无泥皮时,中风化白云岩的侧阻力实测值接近甚至大于标准经验范围值的上限值,有泥皮时的侧阻力仅能发挥至无泥皮时的36.4%~45.5%,控制孔壁泥皮可使桩侧阻力得到充分发挥。研究成果可为后续类似工程基桩施工的质量控制、承载力计算及类似研究提供参考依据。

高填方场地桩侧负摩阻力试验研究

在高填方场地修建大型工业建筑,设计采用桩基础,因高填方回填土压实度不足而产生桩侧负摩阻力。运用地面分级堆载强迫桩周回填土固结沉降的方式,通过测读预埋桩身的钢筋计数据,按照等效变形原理推算桩身轴力,进一步得出桩身侧摩阻力。试验结果可得出:距桩顶2m附近,桩侧负摩阻力最大;中性点深度随填土厚度的增加而增加,中性点深度比范围在0.52~0.59之间。

基于自平衡法静载试验的灌注桩侧摩阻力反分析

通过分析自平衡静载试验原理及试验后处理方法,获取了单桩承载力、桩身截面轴力及桩侧摩阻力的计算方法,并依托实际项目检测成果,对桩侧摩阻力的发挥进行了综合分析。结果表明,实测桩侧摩阻力值均大于地勘报告提供的设计值,荷载箱下段桩的侧摩阻力发挥好于上段桩,距离荷载箱越近桩侧摩阻力发挥越明显,桩侧摩阻力的发挥与加荷位置相关,且具有深度效应。

既有地下室增层开挖引起的桩基侧摩阻力损失分析

既有高层建筑地下增层开挖,不可避免地引起地基应力场改变,导致桩土接触面和桩端土层应力变化,从而降低原基础底板下桩基承载力。由于实际工程情况限制,增层开挖后桩基的承载力无法通过现场试验获得,因而采用理论分析和有限元模拟增层开挖后桩基承载力就显得尤为重要。采用经典桩侧摩阻力计算公式,简单地考虑上覆土压变化以及应用Mindlin应力解考虑开挖引起的附加应力,分别计算桩侧极限摩阻力,然后利用有限元法计算桩侧摩阻力并和前述计算结果相对比,最后分析了增层开挖条件下桩侧极限摩阻力损失比随不同增层开挖宽度和深度的变化规律,结果表明:损失比随增层开挖宽度的增大而增大,开始呈线性增大然后趋于稳定;损失比随增层开挖深度的增大而增大,大致呈线性趋势;损失比沿桩身由上往下逐渐减小。

不同条件下桩侧阻力端阻力性状及侧阻力分布概化与应用

根据24组51根桩竖向静载试验的侧阻力端阻力测试结果分析表明,桩侧土层性质与分布、桩长径比、后注浆效应是影响侧阻性状与分布的主要因素。软土中的桩其侧阻发挥正常,分布模式不受长径比影响;碎石土、砂土侧阻在桩顶以下约5d深度范围呈现应变软化,随深度增加逐渐演变为应变硬化导致桩身下部侧阻发挥滞后或发挥值显著降低,侧阻分布模式异化;土愈硬、长径比愈大,侧阻分布模式异化愈明显;后注浆对侧阻的增强与分布模式的影响,碎石土、砂土远甚于其它类土。工作荷载下的侧阻分布模式可概化为正梯形、倒梯形、橄榄形、灯笼形、蒜头形、峰谷形六种模式。端阻比随侧阻增强,随长径比增大而降低,随荷载水平提高呈非线性增长,给出了工作荷载下端阻比经验参考值。将每种侧阻概化模式分解为桩长l、kl的矩形、三角形分布侧阻单元,据此可查表确定供沉降计算的Mindlin解附加应力系数。计算结果表明,除正梯形和蒜头形分布外,其附加应力积分值按Geddes正梯形分布假定计算附加应力比实测侧阻概化分布大15%~74%,侧阻分布重心愈高差异愈大。

桩端阻力与桩侧阻力相互作用研究

以嵌岩桩为例,通过进行室内模型试验分析,研究了桩端阻力与桩侧阻力的相互作用。结果表明,桩端岩层对桩侧阻力有较大影响,表现为随着桩端岩石强度的越高,桩侧阻力有增大现象,但这种桩侧阻力的增强效应并不发生在整个桩侧,只集中在桩端附近,反过来,较好的桩侧岩层又可使桩端阻力增大。利用此种相互作用关系可提高桩的承载力,优化桩基设计。

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。

上海地区桩基侧摩阻力与端阻力取值的研究

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》(DGJ08—11—1999)中预制桩、灌注桩极限桩侧摩阻力标准值与极限端阻力标准值的取值完全引用上海89版规范。但自20世纪90年代以来,桩基工程在上海地区得到了迅猛的发展,工程实践中桩基载荷试验值与99版规范计算值差异较大的情况时有发生,因此结合近年来的工程实测资料对99版规范桩基承载力取值进行研究具有重要的工程意义。为此收集了17个工程共计50根桩身大部分位于淤泥质土中且桩端支承于第⑤层相对较软土层的预制桩和22个工程共计66根分别以⑦,⑧,和⑨3层土为持力层的钻孔灌注桩的实测资料,对99版规范桩基承载力取值进行了研究。首先,采用统计分析和有限元数值分析两种方法对收集样本进行了分析,以综合确定预制桩和灌注桩的桩端阻力和桩侧摩阻力取值。其次,按照调整后的承载力取值,对各统计样本进行了回代计算,通过比较表明依据调整后的承载力取值的计算结果具有较高的保证率。

深基坑开挖卸荷对既有桩基侧摩阻力影响分析

基坑开挖卸荷导致工程桩桩侧极限阻力降低.建立单桩模型,用Mindlin应力解考虑开挖引起的竖向有效应力变化,分别计算开挖前后的桩侧极限阻力.通过某工程案例,将理论结果与其他结果相对比.最后分析了桩侧阻力降低系数随基坑开挖深度、边长、长宽比及桩长的变化规律.结果表明:桩侧阻力降低系数随开挖深度增加先减小而后缓慢增大,存在谷值临界深度,随开挖边长、长宽比增加先减小而后趋于稳定;增加桩长导致桩侧阻力降低系数增大.

嵌岩桩极限侧阻力研究

根据嵌岩灌注桩中嵌岩段的受力特点,推导了嵌岩段的法向应力计算公式,以此为基础,采用Hoek Brown准则研究了嵌岩段的极限侧阻力计算问题,讨论了各因素对极限侧阻力的影响。结果表明:嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩体质量等级有关;嵌岩段极限侧阻力与嵌岩桩相对刚度呈正相关关系。

Y型桩桩侧摩阻力产生附加应力的分析计算

Geddes的应力解求解过程中将桩侧摩阻力简化为集中力,导致无法考虑桩径、桩长变化对桩侧摩阻力在地基内产生附加应力的影响,通过分析得出,对于长径比较小的短桩,由Geddes应力解计算的竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。通过首先在Y型截面上沿周边的9个积分区间线积分,然后再沿桩长进行积分的方式,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,得出了Y型沉管灌注桩沿桩身矩形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力及沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向应力分量的数值计算方法。分析了Y型截面4个独立变量外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角度数δ对Y型桩侧摩阻力产生附加应力系数的影响及采用Geddes应力解计算产生的误差,并对桩长及计算深度对产生误差的影响也进行了分析,得到了一些有益结论。

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。

长桩桩侧摩阻力分布与地基附加应力问题及对群桩沉降计算的影响

实测资料表明,工作荷载下传统Geddes解假设桩侧阻分布与长桩及超长桩实测侧阻分布差别较大,在工作荷载作用下长桩及超长桩桩身上部侧阻首先发挥。在对超长桩实测桩身侧阻分布的归纳总结基础上,建议了桩侧阻两段和三段线性分布模式,并通过对Geddes应力解的叠加,推导了两段和三段线性分布组合的侧阻分布模式下的地基附加应力解。建议侧阻分布模式与Geddes侧阻分布模式的对比分析表明,Geddes侧阻分布模式得到的桩端以下桩间土的竖向附加应力明显大于建议模式的结果,导致Geddes侧阻分布模式得到的群桩沉降比大于建议的侧阻分布模式计算的沉降比,Geddes侧阻分布模式夸大了群桩内部各桩的相互作用。实例计算表明,其它条件相同时,建议的侧阻分布模式计算得到的沉降与实测值更接近一些。

不同桩侧粗糙度下桩侧阻力分析

为了探讨桩侧的粗糙程度对桩侧阻力的影响,以嵌岩桩为例,通过室内模型试验和数值模拟分析对该问题进行了研究。结果表明桩侧孔壁粗糙程度直接影响着桩侧阻力的大小和分布,也影响着桩侧阻力的发展进程。认识到:当桩侧从光滑到具有一定粗糙度时,桩侧阻力有很大幅度的增长,但随着粗糙度的进一步提高,桩侧阻力提高的幅度将减小。施工时可通过一定的技术方法增加孔壁的粗糙度,从而提高钻孔灌注桩的承载力。

桩端后注浆超长灌注桩桩侧极限摩阻力计算方法

目前超长灌注桩普遍应用于大型桥梁、超高层建筑工程中,且常采用桩端后注浆技术,但其桩侧极限摩阻力的确定尚未有切合其实际特点的方法。大量现场实测数据反分析表明,采用β法计算时,存在桩侧土压力大于土层静止土压力的现象。在探讨桩侧土压力增大机制的基础上,对β法进行改进,建立了桩侧土压力确定方法,并给出了桩侧土压力系数的取值公式。工程实例计算结果与试桩实测结果比较分析表明,所建立的桩端后注浆超长灌注桩桩侧极限摩阻力计算方法具有合理性与可行性。

桩端土刚度对桩侧阻力影响的数值分析

固定桩侧土层压缩模量,采用有限元方法计算分析了不同桩端土层与桩侧土层压缩模量比Eb/Es情况下单桩承载性状及桩周土体单元应力状态和位移的变化。结果表明:不同桩端土层刚度会使桩侧土中竖向附加应力产生变化,在同一桩顶位移情况下,桩端土层刚度越大,桩端平面以上桩侧高应力区范围也越大;随着桩端土层刚度增大,桩身下段一定范围内(10～15 d)的桩侧阻力有所提高,桩端土层刚度对桩侧阻力具有增强效应。结合桩端侧附近土体单元微体应力状态变化的分析表明,增强效应发生机理在于随桩端土层刚度的增加,直接导致桩体受压破损侧鼓效应增强;同时,桩端土层对上部桩侧土体向下位移起到阻滞约束作用增强,致使桩端侧一定范围内土体围压增加,土体抗剪强度提高,桩侧摩阻力增大。

端承型静压桩沉桩贯入过程中桩侧阻力变化规律及其时效性试验研究

静压桩承载力的时效性主要由桩侧摩阻力的时效性引起,沉桩结束时桩侧摩擦的性状及其发挥程度将直接影响承载力的时效性。但是,目前承载力时效性的研究直接用终压力和承载力进行相关性研究而未考虑这一影响。因此本文将选择珠三角典型地层,进行模型桩的静力压入试验及其后的载荷试验,从摩擦学的角度研究桩端阻力变化对桩侧摩阻力发挥的影响机理,并进一步研究其对承载力时效性的影响。研究表明,沉桩过程中沉桩速度因桩压入不同性质土层、局部硬层及较硬的桩端持力层而发生变化,桩土之间的摩擦状态不断在干、湿摩擦之间转变,桩侧摩阻力的发挥随之变化。终压时桩侧若为干摩擦,则承载力时效性不明显,若为湿摩擦则时效性显著,即可利用终压时桩侧摩擦的性质和发挥程度来判断单桩承载力的时效性。

小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值探讨

通过不同规范对比分析和工程实例验证,对小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值问题进行了探讨研究。对于大直径或者中等直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ120—2012《建筑桩基技术规范》是合理的,但对于小直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》、《建筑基坑支护技术规程》或者CECS22∶2005《岩土锚杆(索)技术规程》时,单桩抗拔承载力特征值相差较大,实际工程中设计人员往往取值偏保守,即设计的单桩抗拔承载力特征值取低值。对于小直径抗拔桩,国内尚没有相关的设计规范,设计人员往往参考锚杆的设计思路进行设计,但其受力机理与锚杆受力机理不同,这样小直径抗拔桩桩侧摩阻力如何取值成为设计的关键。