锤击预应力管桩内力测试及荷载传递试验研究

锤击预应力管桩桩身量测元件埋设难度大、成活率低,限制了通过现场试验对预制管桩桩基设计参数、桩基受力性能的深入研究。为解决这一难题,对比分析已有预制桩桩身量测元件埋设方法,针对锤击预应力管桩的成桩特点,提出一种新型应变计埋设工艺,并在某高速铁路路基工程中实施了6根试验桩(共188个应变计),成活率达到90%。结合桩基的静载试验,实测不同荷载水平下桩身内力沿深度的分布规律,并通过对桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力、桩周不同土层侧摩阻力的综合分析,研究深厚软土地基中预应力管桩的荷载传递特征。试验结果表明,工作荷载(1200 kN)下,桩侧摩阻力占95.6%,桩的受力特性表现为纯摩擦桩;桩身上部3层土(约31.4 m)桩侧摩阻均达到其各自极限值,中下部土层均远小于其极限摩阻力。

弹性抗滑桩全桩内力计算的地基反力荷载法

地基系数法是弹性抗滑桩内力计算的常用方法,基于地基系数"m-k"法的基本原理,将抗滑桩作为整体进行内力分析,提出了弹性抗滑桩全桩内力计算的反力荷载法,详细推导了有关计算公式;运用Matlab语言编写了全桩内力计算和图形处理程序,可对全桩进行整体分析,不需要像传统方法那样以滑动面为界将抗滑桩分成受荷段和锚固段分别计算其内力;与有限差分法相比,无需利用滑动面处的连续性条件进行迭代计算;计算实例表明,其方法与传统方法计算结果能很好吻合,图形处理结果有利于抗滑桩结构设计,且程序运行时间短,可提高抗滑桩内力分析效率。

明挖顺作深基坑横撑倒换对围护桩内力的影响

以某地铁基坑围护结构钻孔桩内力计算为例,对减少横撑倒换引起内力变化进行分析,让广大技术人员认识到横撑倒换对围护桩影响较大,应引起重视,并为今后类似工程施工提供参考。

分布式光纤传感技术在预制桩基桩内力测试中的应用

分布式光纤传感技术具有分布式和长距离检测等特点,且传感光纤极易植入到成型工程构件中,在线形工程构件的监测和检测中具有独特优势。介绍了布里渊光时域反射计(BOTDR)的传感原理及预制桩传感光纤的植入工艺,给出了基于分布式应变模式下桩身变形和内力的分析方法和计算公式,并结合实例对测试误差来源进行了分析。研究表明:采用开槽粘贴布纤的铺设工艺,实现了预制桩分布式光纤应变测试,可获得桩身轴力、侧摩阻力及桩端阻力的分布特征,简化和完善了预制桩的内力测试工作。测试精度可通过设置参比光纤、提高定位精度、完善铺设工艺及滤波去噪等方法进行提高。

基于有限元强度折减法的复式抗滑桩内力计算及桩土作用机理分析

在边坡、滑坡防治工程中已得到广泛应用的＂П＂形、＂h＂形等复合式抗滑桩,由于其多属于复杂的超静定结构,受力形式或荷载分配方式仍存在较大争议,桩土相互作用关系复杂,传统方法在求解其内力时往往面临较大困难。有限单元法和强度折减法的结合为解决这类问题提供了一条可行的途径,该方法求解这一类问题时不需要假定抗滑桩系统的结构类型以及岩土体作用在抗滑桩上的荷载分布形式,因此获得的计算结果往往更符合实际情况。本文以某隧道进口岸坡的＂П＂形抗滑桩为例,在详细分析岸坡稳定性状况以及可能失稳模式的基础上,采用有限元强度折减法对桩身内力、桩土作用关系以及治理效果进行计算和分析,结果表明利用有限元强度折减法求解这类具有复杂超静定结构抗滑桩系统的内力是一条有效的途径,计算结果对该治理工程的设计具有一定的应用参考意义。

深基坑桩锚支护中桩内力变化规律数值模拟研究

为了解深基坑桩锚支护结构的工作性能,考虑到桩、锚索和土相互作用的情况下,采用FLAC3D对桩锚支护结构在不同工况下受力特性进行了模拟与研究,本文仅讨论桩的受力变化规律。研究表明:随着基坑开挖深度的增加,桩身轴力值、剪力值逐渐增加,在基坑底面处达到最大;不同的桩长度、锚索长度及预应力值大小对桩身轴力、剪力值的变化影响较小;桩身刚度存在一个最佳值,无限度增加和减小桩身刚度分别会造成经济浪费和不安全因素。所得变化规律曲线与现场试验、理论计算得到的桩内力变化曲线形式和发展趋势相吻合,进一步解释了桩锚支护结构中桩与土的相互作用机理,为桩锚支护优化设计提供一些参考。

中外钢管桩内力验算方法对比

钢管桩作为一种多轴对称的钢结构,性能稳定,受力机理相对明确,在国内外港口工程中主要用于高桩码头的基础结构和板桩码头的主体结构。通过对比研究国标、欧标、美标API和美标AISC共4种国内外规范对于钢管桩内力验算方法,探究4种规范验算方法的差异性,为海外港口工程钢管桩内力验算方法选取提供参考建议。以某港口高桩墩台结构为例对比4种规范钢管桩内力验算方法,结果表明:1) AISC规范计算结果最小,即其充分考虑发挥结构的性能,偏安全。2)欧标计算的结果最大,相对保守。3)国标和API规范计算结果介于AISC规范和欧标之间。

桩内力的实用计算

目前桩基础的应用越来越普遍 ,但采用的桩基内力的计算过程比较繁杂 .本文针对该状况 ,按桩的实际刚度采用差分法详细分析了桩的内力随桩入土深度变化的规律 ,为便于工程计算给出了相应的计算图表 ,并进行了工程实例验算 ,可供工程设计时快速查算 .

弹性抗滑桩内力计算的改进与优化

在滑坡治理工程中,抗滑桩是一种重要的支挡加固措施,在确定滑坡推力后,如何准确、合理地计算抗滑桩内力对滑坡治理工程的成败常常有着决定性的作用;根据滑动面以上桩身滑坡推力的分布形式、桩前剩余抗力的分布情况以及桩身边界条件,将"m"法和"K"法相结合,推导出全桩内力有限差分计算公式;所提出的计算方法思路简明、计算精度高,在实际滑坡治理工程中得到了有效的应用,也可应用于其他横向受力桩的分析与计算。

悬臂式抗滑桩内力计算的“三段法”

针对现行按嵌固段和受荷段两段划分计算抗滑桩内力和位移的方法（简称＂两段法＂）不适应受荷段和嵌固段接触面非水平面、受荷段底面与嵌固段顶面不在同一平面的情况,根据荷载类型和作用强度的差异,将抗滑桩受荷段进一步划分为主受荷段和次受荷段（简称＂三段法＂）。基于抗滑桩嵌固段桩周岩土体服从文克尔（E.Winkler）假定,以悬臂式抗滑桩为例,推导了次受荷段在不受桩后推力作用和受桩后推力作用两种情况下悬臂式抗滑桩内力与位移通用计算公式,并论证了现行＂两段法＂只是其特解。结合具体的工程实例,抗滑桩＂两段法＂相较＂三段法＂计算出的弯矩和剪力在整个抗滑桩部分大多偏小,且偏小程度较大,尤其是在抗滑桩嵌固段;按＂两段法＂对抗滑桩进行设计将给工程安全带来不利的影响。

基于差分法的双排抗滑桩结构内力计算

为研究有连梁双排抗滑桩快速有效的内力计算模型,在对有连梁双排桩进行受力分析的基础上,将有连梁双排抗滑桩结构简化为在桩顶连系梁零弯矩处断开的2根单桩结构,通过对双排桩受力进行叠加得到前后排桩桩顶连梁传递的弯矩与剪力,基于有限差分法建立了有连梁双排抗滑桩受荷段、嵌固段全桩内力计算模型,进而对有连梁双排抗滑桩桩体内力进行了计算。同时,通过大型室内模型试验内力实测结果对所计算结果进行了对比验证。结果表明:(1)模型试验结果与所建计算模型得到的桩顶位移与桩身弯矩值吻合较好,说明简化计算模型具有一定的适用性;(2)二者的后排桩最大弯矩出现位置略有偏差,计算得到的最大弯矩位置更接近实际桩体破坏位置,进一步验证了全桩内力计算模型的可靠性;(3)所建有限差分计算模型避免了将受荷段与嵌固段利用连续条件进行迭代的复杂运算过程,大大提升了计算效率,为实际工程提供了一种快速高效的有连梁双排桩内力计算方法。

基于改进深度神经网络的桩身内力测试数据自动定时采集算法

为了提高桩身内力测试数据的采集性能,进一步保证深基坑施工效果,提出一种基于改进深度神经网络的桩身内力测试数据自动定时采集算法。根据改进深度神经网络的结构,建立桩身位移在每一层神经元的输出函数,利用映照关系,判断深基坑施工中桩身的位置,预测桩身位移,利用地基抗力系数模型,获得桩身位移预测结果,初步确认桩身在工作阶段和张拉阶段的受力情况,搭建桩身的挠曲线控制方程,构建桩身受力分析模型,完成桩身的受力分析,通过桩身内力测试数据采集总量的最大化约束,建立跳数与采集节点接收数据总量的函数关系,利用最短采集路径优化的目标函数,实现桩身内力测试数据自动定时采集。实验结果表明,文中方法在采集桩身内力测试数据的冗余度不超过5%,实时性方面表现较好,可以有效提高桩身内力测试数据质量。

小口径钻孔灌注桩桩身内力随锚固长度变化的规律

为探究倾斜式小口径钻孔灌注桩桩身锚固长度对桩身位移及内力的影响,以贵州正习公路边坡滑坡抢险治理工程为背景,结合经验法计算获得了灌注桩理论锚固长度,并通过FLAC3D数值模拟了不同锚固长度条件下,倾斜式小口径钻孔灌注桩桩身位移及内力分布变化,研究结果表明:(1)小口径钻孔灌注桩锚固长度<2 m时,不同位置的桩受力不均衡,除靠近滑坡推力的后排桩承受剪力外,其余桩几乎不承受剪力;(2)小口径钻孔灌注群桩锚固深度在6~8 m时,各排桩间桩身应力分布较均衡,超过8 m后,应力峰值反而增大,且应力分布更为集中;(3)小口径钻孔灌注桩桩身锚固深度宜控制在8 m左右,桩身内力分布最为均衡,在保证支护性能的条件下,此时经济效应最高。

岩土成层条件下抗滑桩计算的改进有限差分法

滑坡治理工程中抗滑桩可能布置于层状土层、层状岩层,或岩、土成层等各种地质条件下,现行规范对于该问题建议将成层地基按加权平均法换算成等效的当量地基系数,但对于地层差异性较大的岩土成层地基其适用性有待研究。为解决这一问题,基于Euler-Bernoulli梁理论建立抗滑桩受荷段、嵌固段整体受荷分析模型,采用改进有限差分法提出抗滑桩全桩内力求解的统一矩阵运算式,避免常规有限差分方法将桩身分为受荷段和嵌固段及利用滑面处连续性条件求解的复杂迭代过程;基于2个边坡工程抗滑桩治理案例,证明改进有限差分法对岩土成层条件下抗滑桩分析的可靠性,计算用时仅需1.2 s左右,相比已有方法进一步提高抗滑桩分析设计的计算效率。

海上试桩不同桩型承载力特性研究

天津南港某高桩码头拟建场地有深厚密实砂层,通过试桩测定设计桩型对砂层的穿透及贯入能力,研究不同基桩承载力特性。试验结果表明:混凝土预制桩及钢管桩均有较好的穿透及贯入能力;基桩轴向极限承载力高应变检测结果小于静载试验,误差均在5%以内;混凝土预制桩桩端承载力占总承载力不小于44.6%,钢管桩桩端承载力占总承载力不小于21.9%;相同荷载作用下,混凝土预制方桩静载与动载沉降量之比为1.40,钢管桩为0.90,两者差异明显;基桩承载力达到极值时桩侧摩阻力要明显大于规范极限侧摩阻力,规范取值偏保守。

大直径嵌岩灌注桩竖向承载特性试验研究

为了探讨泥岩地基大直径灌注桩竖向承载性能,依托青岛某机场桩基工程,对嵌入泥岩的9根大直径灌注桩进行了竖向抗压静载试验和桩身应力监测,分析大直径嵌岩灌注桩的竖向抗压性能,明确大直径灌注桩的荷载传递规律。结果表明,试桩桩身完整性较好,桩身质量可靠;试桩荷载沉降(Q-s)曲线均为缓变型,加载初期存在明显的压密段,桩顶沉降量为10.31 mm,最低回弹率大于50%;最大荷载作用下,各试桩的竖向抗压极限承载力特征值均不小于6480 kN,试桩竖向抗压承载能力仍有较大潜力;试桩均表现出端承摩擦桩的特性,轴力自桩顶到桩端逐渐衰减,桩侧摩阻力峰值发生在中风化泥岩段,桩端阻力占桩顶荷载的10.55%~34.48%。

树根桩与预应力桩联合加固边坡稳定分析

目前对树根桩与预应力桩联合加固边坡的研究相对较少,对其稳定性与敏感性的分析也不够深入。以徐州奎河边坡加固工程为例,基于强度折减方法,利用FLAC3D软件建立数值模型,分析树根桩与预应力桩联合加固边坡的稳定性及桩体受力与变形情况,并与预应力桩加固、树根桩加固、不加固3种方案进行对比分析,最后通过正交试验分析树根桩与预应力桩联合加固后边坡稳定性影响因素的敏感性。结果表明,采用树根桩与预应力桩联合加固边坡时:(1)比其他加固方案的边坡水平位移与支护桩水平位移更小,安全系数更高,达到了较好的加固效果;(2)边坡潜在滑动面为绕过坡脚的经过土岩交界处的深层滑动面,边坡下滑力主要由预应力桩承担;(3)边坡安全系数对各影响因素的敏感性顺序为预应力桩边长>树根桩桩长>预应力桩桩间距>预应力桩桩长>树根桩桩间距>树根桩直径。研究结果可为类似工程设计提供参考依据。

大面积堆载对临近桩基力学性能的影响

码头堆场的地基通常较为软弱,当在堆场附近有重要的建(构)筑物时,为保证建筑物结构安全,须评估大面积堆载对临近基桩力学性能的影响,包含基桩位移和桩身内力,但现行规范对此未作规定。本文利用经典Boussinesq应力位移解为基础,推导出计算任意荷载作用下土体位移和应力的方法,自编相应的计算程序,并利用土体的位移和应力间接计算桩身的变形和内力。以某煤棚项目为例,采用上述方法计算煤堆荷载作用下桩顶位移和桩身内力,结果表明基桩的最大侧移满足规范要求,桩身轴力和弯矩较大,桩身强度验算需考虑上述荷载产生的桩身内力。采用本计算方法可以方便计算任何荷载下基桩的位移和内力,计算较准确,可为类似的项目提供参考。

堆载引起岸坡土体与高桩码头相互作用机制试验研究

码头后方堆场堆载会导致倾斜岸坡场地的侧向位移,对码头基础设施安全构成挑战。以天津港典型高桩码头为背景,基于大型土工离心试验平台,探究了堆场荷载作用下岸坡场地的变形特性、码头位移和内力的分布规律。试验结果表明:堆场荷载会导致岸坡出现显著的水平位移,其主要位于后承台下方区域,且随着距堆场距离的增加而逐步趋近于零;码头后承台随堆场荷载的增加会产生显著的向海侧水平位移,由此导致码头前后承台间距缩小进而增加碰撞风险;后承台桩基在岸坡土体水平变形作用下其弯矩响应由桩顶至底部呈S型分布模式;前承台桩基弯矩响应要显著低于后承台,其峰值小于后承台桩基弯矩响应的50%。研究结论可为高桩码头的破坏机制提供借鉴。

桩锚结构体系在深基坑支护中应用研究

桩锚支护结构具有合理的受力形式,较大的支护刚度,节约施工空间等优点,在深基坑支护中被广泛应用,文中以定西市某基坑桩锚支护结构为依托,通过计算分析不同预应力锚索组合下,桩身最大内力与位移的影响,合理选取桩身及锚索参数,能有效降低桩身内力及桩顶位移,使护坡桩结构受力更合理,可取得更可靠经济的支护方案。