非饱和土地基中端承桩对SH波的水平地震响应

为探讨非饱和土地基中SH波作用下端承桩的水平地震响应,先基于一维波动理论得出SH波引起的土层自由场水平振动解,然后考虑非饱和土体动剪切模量随其饱和度的变化特性,采用三维连续介质力学和Euler梁模型建立轴向静荷载下非饱和土-端承桩水平耦合振动模型,进而通过引入势函数和分离变量法推导出桩顶水平位移相互作用因子、桩顶水平位移放大因子和桩身曲率比的表达式,经与已有成果对比验证后再经参数分析,获得土体饱和度、桩身长径比和土体黏滞阻尼对桩身水平抗震特性的影响规律:土体饱和度和桩身长径比仅在高频范围对相互作用因子和放大因子有显著影响;土体黏滞阻尼仅在共振频率使得相互作用因子和放大因子分别逐渐增大和减小。

层状非饱和土中端承桩竖向土体振动响应研究

目的 研究层状非饱和土中端承桩竖向土体振动响应。方法 分别制作一个层状非饱和土的模型箱与端承桩的模型桩,分析层状非饱和土中端承桩竖向土体振动响应。结果 随着非饱和土饱和度的增加,端承桩桩顶的位移频响逐渐增大、动刚度频响逐渐减小、动阻尼比频响逐渐增大;随着层状土上下土层厚度比的减小,端承桩桩顶的位移频响逐渐增大、动刚度频响逐渐减小、动阻尼比频响逐渐增大。结论 层状非饱和土的饱和度越小、上下土层厚度比越大,越有利于降低端承桩竖向土体振动响应。

新旧桩混合端承桩群均匀沉降判定与整体沉降简化计算及应用

基于新旧桩基共同作用下变形协调的思想,提出一种新旧桩混合端承桩群均匀沉降判定方法,并在新旧桩混合端承桩群沉降均匀的前提下,推导桩基整体沉降简化计算公式,建立建筑物总重、桩基尺寸及配筋与桩群整体沉降的关系。将均匀沉降判定方法及整体沉降简化计算方法应用于某新增桩基加固工程,并将加固后建筑物整体沉降的实测值与计算值进行比较,结果显示实测值与计算值较为接近,计算结果较为可靠,可为类似工程提供参考。

建筑基础工程复合基坑端承桩及嵌岩桩承载力数值分析

为进一步提高建筑基础工程复合基坑的支护效果,本文分别采用端承桩及嵌岩桩对建筑基坑进行支护,并对端承桩和嵌岩桩嵌岩部分的承载力进行研究。部分建立一半桩和一半桩空间的数值模型,以简化模型并减少单元数量。岩体采用应变软化模型,采用库仑摩擦模型模拟桩与土的摩擦。并在数值模拟分析中得到应力变形和承载力。数值结果表明,端承桩的极限承载力和抗变形能力均低于嵌岩桩。且端承桩和嵌岩桩的承载力均随着嵌岩深度的增加而增加。荷载—位移曲线有三个明显的断面:初始线性断面、过渡断面和末端线性断面。当荷载较小时,荷载—位移曲线处于初始线性段,岩体处于弹性阶段。

复杂临水嵌岩端承桩基础施工技术研究

贵州省剑河至黎平高速公路平信特大桥的10号、11号主墩基础处于复杂临水环境,地质为粉质板子岩石,设计采用嵌岩端承桩。若采用传统的人工挖孔桩施工,风险大、周期长,难以满足施工需求。又因地形为坡面且邻水,无法正常立钻施工。文章经研究,结合实际地质、水文环境,搭设钻机平台,给冲击钻创造施工环境,解决了复杂临水环境嵌岩端承桩施工难题。

深层岩基载荷试验在大荷载端承桩的应用

在泥浆护壁灌注桩的基隐蔽工程条件下,岩基载荷板试验操作困难,需要分析深层岩基载荷,现有深层岩基载荷试验存在分析效果不准确的问题,提出深层岩基载荷试验在大荷载端承桩的应用研究。该研究通过改进试验装置,利用工程桩自平衡原理对大荷载端承桩成功进行岩基载荷试验,并验证了端承桩单桩承载力可全部由硬岩持力层贡献。测试结果表明,沉降量s随着最大试验荷载Q的增加而增加,3个测试点的本级沉降s随着最大试验荷载Q的增加而出现一定的波动,其中SZ2#s-lgt在荷载为1872 kN时,本级沉降最高,达到5.18 mm。

上覆空隙地层充气压浆端承桩桩端后注浆技术

钻孔灌注桩施工中,桩端嵌入持力层深度不足问题屡见不鲜,严重影响了端承桩承载力。采用桩端注浆加固地基土体是常用的处理方法技术,而在持力层上覆空隙地层的情况下,桩端后注浆存在浆液上流和持力层注浆量是否充实难以判断等问题,为此提出了一种隔离式高压充气和注浆同时进行的充气压浆桩端后注浆技术,可以保证和提高注浆范围及效果。经工程实践后表明:该技术思路原理科学合理,工序流程简单,操作便易,在注浆量减少的条件下,灌注桩桩端地基土体得到有效加固,灌注桩承载力提高,达到工程设计要求,成功解决了工程问题。

喀斯特地区端承桩改摩擦桩技术研究

喀斯特地区桩基施工具有地质情况复杂、施工状况存在不确定性等特点,若桥梁桩位邻近高速公路及重要结构物时,溶洞桩基施工会对其具有较大的安全隐患。因此,邻近重要结构物的溶洞桩基施工时,需对该区域的地质构造进行有效分析和跟踪,采取有效的措施预防及解决隐患问题。基于此,文章以龙怀高速公路TJ32标段禾联岗互通上跨清连高速桥梁工程为依托,研究分析了对喀斯特地区邻近高速公路的溶洞桩基由端承桩改摩擦桩的技术,以期为类似工程提供参考。

非饱和土中端承桩水平振动特性研究

针对非饱和土中桩的水平稳态振动问题,采用三相多孔介质波动方程,考虑固、液、气三相材料间的惯性和黏性耦合效应以及基质吸力的影响,通过Helmholtz矢量分解及分离变量法解耦波动方程,并将基桩等效为能描述其剪切变形和转动惯性效应的铁摩辛柯(Timoshenko)梁模型,采用Novak三维连续介质模型对非饱和土中端承桩的稳态水平振动进行了理论推导,获得了桩顶水平频域响应解析解,讨论了饱和度对土层和桩顶阻抗的影响以及桩身位移、内力沿深度的分布规律。结果表明,随着土体饱和度的升高,土层复阻抗和桩顶动力阻抗增大,桩身位移和内力则相应地减小;饱和度,包括渗透系数在内的影响仅在土体接近准饱和时才得以发挥;频率较低时,短桩拥有较大的刚度因子。桩长越长,阻抗因子越大,而共振频率越低。当长径比超过10时,桩顶阻抗不再随长径比的增加而改变。

端承桩复合桩基及其设计方法

对于采用端承桩(或摩擦端承桩)的桩基础,由于基桩沉降很小,即使加大桩距也很难发挥桩间土的承载作用,因此上部结构荷载几乎全部由桩来承担,桩间土即便有很大的承载力也无法参与工作,从而造成很大的浪费。通过采用专门研制的桩顶变形调节装置,来协调端承桩与桩间土之间的变形,从而实现端承桩与桩间土的共同作用;并对使用端承桩同时考虑地基土承载力,特别是以地基土承载为主,辅以少量端承桩的端承桩复合桩基,提出设计方法。该方法经工程实践验证是合理的,具有良好的应用前景。

轴力作用下液化土中端承桩的水平振动特性

将地震液化场地土层分为非液化表层土、中部的液化土层和底部的基层,基于饱和多孔介质理论和Novak薄层法,研究轴向压力作用下液化黏弹性土层中端承桩的水平动力特性。利用Helmholtz分解和变量分离法,得到液化土层对桩水平振动的阻抗。利用矩阵传递法,在频率域得到轴力作用下液化土层中端承桩简谐振动的解析解和桩头复刚度的表达式,并进行参数研究,分析轴力、桩-土模量比、桩长径比、液-固耦合系数等对桩头动力刚度和阻尼的影响。结果表明,在轴力作用下,不同长径比、桩-土模量比、液-固耦合系数时的动力刚度绝对值均比无轴力作用时减小,但随频率的变化趋势相同;轴力对桩水平振动的动力阻抗影响显著,随着轴力的增加,桩的水平振动动力刚度因子的绝对值减小,若轴力继续增大,其绝对值趋近于0,桩发生失稳破坏;桩长径比和桩土模量比对桩的水平振动动力阻抗有显著的影响,而液-固耦合系数的影响较小。

山地和岩溶地区端承桩质量检测与加固技术研究

针对嵌岩桩桩底存在沉渣时,采用常规的低应变反射波法可能观测不到其同相反射信号,桩底软弱夹层(或溶洞)的顶面倾角接近或不小于45o时,反射法检测不到桩底软弱夹层(或溶洞)的反射信号。为弥补以上不足,提出了用低应变反射波法、频率-初速度法和钻芯法对端承桩质量及缺陷桩的加固效果进行组合检测。当反射波波形曲线异常或动刚度明显偏低时,可认为桩底沉渣较厚或桩端持力层性状异常,再用钻芯法验证;建立了桩身下部缺陷段的平均波速计算公式,有助于判断缺陷的严重程度;通过对比缺陷桩加固前后的反射波曲线和动刚度值,并将它们与其他同条件下正常桩对比,检验缺陷桩的加固效果。

层状地基端承桩扭转动力阻抗研究

本文采用Novak薄层法推导粘弹性地基的扭转动力阻抗,并将其用于考虑桩土相互作用的单桩扭转动力阻抗,又通过传递矩阵法将此公式推广到求取层状地基单桩扭转动力阻抗。而且本文以工程中常用的端承桩为例,推导了层状地基中端承桩扭转动力阻抗的简化计算公式。根据此公式,分析了频率、上覆软土层厚度、上覆软土层刚度等因素对单桩扭转动力阻抗的影响,分析结果表明,随着振动频率提高,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部有缓慢下降的趋势,而虚部则增大;随着上覆土层厚度的增加,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部和虚部均减小;随着上覆土层刚度的减小,层状地基中端承单桩的扭转动力阻抗的实部减小,虚部在低频段减小,而在较高频率段则增大。

基于尖点突变理论的端承桩竖向承载力分析

国内外关于单桩竖向极限承载力的确定方法很多,但至今还未找到较为完善、科学和经济的方法求解桩的极限承载力的方法,因此尝试将尖点突变理论引入单桩竖向极限承载力的计算中,并与静载荷试验和抛物线法相结合,推导出端承桩单桩竖向极限承载力的计算公式。实例验证表明,当桩的位移值较小时,计算值接近实测值;当桩的位移值较大时,计算值与实测值偏离较大。结论可运用于实践。

液化土中端承桩的水平振动特性

将地震场地液化土层分为非液化表层土,中部的液化土层以及底部的基层,基于饱和多孔介质理论和No-vak薄层法,研究了液化粘弹性土层中端承桩的动力特性。利用Helmholtz分解得到液化土层对桩水平振动的阻抗。采用Winkler地基模型,利用矩阵传递法,得到桩头复刚度的解析表达式。进行了参数研究,分析了液化土层液化程度、厚度及桩、土物理和几何参数对水平振动端承桩桩头水平、摇摆及水平-摇摆耦合振动动力刚度和阻尼的影响。结果表明:液化土层厚度和液化程度以及桩土模量比等对刚度和阻尼因子有显著的影响,频率对阻尼因子的影响较刚度因子更为显著,但液固耦合系数和土层粘滞阻尼系数对刚度和阻尼因子的影响较小。这些结果有助于揭示液化土中桩基的动力学性能。

考虑土塞效应端承桩竖向振动特性的研究

目前越来越多的承台采用管桩支撑,然而管桩在打入土层中会形成土塞,土塞对管桩的竖向振动特性影响不可忽略。通过建立考虑土塞效应的管桩振动模型,推导出其竖向振动阻抗函数,并验证该解的合理性。然后讨论了管桩材料、长径比、泊松比、阻尼比以及桩土相对刚度5个因素对单桩阻抗的影响。结果表明:这5个因素对管桩的竖向动力特性均有很大的影响,为工程实践提供了一定的依据。

饱和黏弹性土中端承桩扭转振动的对比分析

采用Kelvin模型模拟饱和土体和桩的相对滑移,在频率域内研究了饱和黏弹性土层中端承桩的扭转耦合振动.饱和土体的力学行为利用Biot模型描述.将土骨架视为具有分数阶导数本构的黏弹性体,采用Novak薄层法,得到了桩扭转振动时饱和黏弹性土层的动力阻抗.利用Euler-Bernoulli杆模型模拟桩的力学行为,给出了饱和分数导数黏弹性土层中端承桩扭转振动的分析方法和桩顶动力复刚度的解析表达式.在此基础上,分别对以下几个方面进行了对比分析:经典弹性模型、分数导数黏弹性模型和标准线性固体模型的结果;三维模型和薄层法的结果;桩土界面有无相对滑移的结果.考察了分数导数模型参数、饱和土和桩各参数对桩顶刚度因子和等效阻尼的影响.结果表明:在高频处完全接触条件下桩顶刚度因子和等效阻尼的振幅小于滑移条件下;随着阶数和材料参数比的增加,桩顶刚度因子和等效阻尼都有所减小.

两阶段变刚度端承桩复合桩基的设计及应用

对于复合桩基中基桩为端承桩的情况,为充分发挥复合桩基中土体的承载作用,通过在端承桩顶部安装刚度调节器,形成了一种有别于常规复合桩基的新技术。本文根据承台下地基土承载力的大小,结合上部结构荷载的加载情况,将端承桩按照两阶段变刚度进行设计。文中详细介绍了基于此概念的端承桩复合桩基的设计思路,提出了端承桩变刚度的设计方法,并结合工程实例,给出了设计建议。本项研究是复合桩基技术的进一步发展,对高层建筑的基础优化具有重要价值。

桩顶设置弹性支座的端承桩复合桩基的设计及应用

为了实现端承桩与承台下地基土共同作用,在桩顶设置弹性支座,由弹性支座的变形实现桩基础的"刺入",使得承台下地基土能够承担上部荷载,形成复合桩基,达到充分利用承台下地基土的承载力、实现桩土共同作用的目的。本文介绍了基于此概念的复合桩基的设计思路,给出了弹性支座的设计方法,对该复合桩基承载力的安全度和变形验算等问题进行了分析和探讨,并结合工程实例,提出了桩顶设置弹性支座的端承桩复合桩基的设计建议,供工程设计人员参考。

端承桩荷载传递与阻力分析试验研究

为了验证单桩承载能力,了解桩周和桩端阻力,采用钻孔灌注端承桩进行荷载和应变测试,并采用循环荷载方法,进行了端承桩荷载传递与阻力分析试验。根据静载试验和阻力测试结果,并依据地层剖面,分别求得单桩容许承载力、轴向力的分布、桩周岩土阻力和桩端岩基阻力,同时对如何考虑桩周阻力和利用桩端地基强度,提出了建议。