湿陷性黄土地基中桩基负摩阻力计算新方法

负摩阻力对湿陷性黄土地基中桩基的承载变形性状具有重要影响,现行桩基规范及黄土规范推荐的负摩阻力计算方法不能反映黄土桩基负摩阻力的实际性状。对近30年来在黄土地区开展的钢筋混凝土灌注桩现场浸水试验实测数据进行统计,分析黄土浸水完成后桩身中性点深度、桩身最大负摩阻力深度及负摩阻力系数与桩长径比的关系,通过线性拟合得到了中性点深度比、最大负摩阻力深度比及负摩阻力系数与桩长径比的经验表达式,提出湿陷性黄土地基中桩基负摩阻力计算的新方法。新方法用三角形表示负摩阻力沿深度的分布,能反映负摩阻力从桩顶向下先逐渐增大、达到最大值后随深度增加逐渐减小、最终在中性点处减小为零的分布特征。将提出的方法、桩基规范及黄土规范方法的计算结果与实测结果进行对比,结果表明,桩基规范预测的中性点深度比优于黄土规范,黄土规范预测的最大下拉荷载优于桩基规范,而用新方法计算的负摩阻力最接近实测结果。

软土中单侧边载作用下桩基负摩阻力研究

软土中因土体压缩性较高,在边载状况下易产生桩基负摩阻力,从而对工程产生安全隐患。本文通过有限元法对软土中受边载作用的桩基础所受到的桩基负摩阻力进行数值模拟,分析了不同边载等级、不同边载位距对软土中桩基负摩阻力、中性点位置和桩身轴力的影响。结果表明,在边载等级增加时,软土中桩身轴力有明显上升趋势,并随桩体埋深增加呈非线性趋势增长,而桩基负摩阻力随深度变化呈现非线性减小的趋势,桩体的下拉力增加,边载效应增强;同等级边载效应时,当边载与桩基之间的距离增加时,软土中桩基负摩阻力逐渐减小,中性点位置位于桩体靠近底部位置处,并随边载位置改变而受到一定影响。

考虑负摩阻力的桩基设计研究

以广东省广州市南沙区的房屋建筑工程为例,对复杂地质情况下桩周负摩阻力的桩基设计进行研究,详细分析了桩侧阻力的计算方法、桩基静载试验检测要点,探讨了桩侧阻力成因和影响因素,并提出负摩阻力防治措施。经过在复杂地质条件下的工程应用,表明本工程所提出的方案具有良好的实践效果,证明未能正确考虑桩周负摩阻力的桩基设计存在较大的安全风险,必须全面掌握桩周负摩阻力的成因、计算方法,有效进行桩基静载试验检测,采取有效的防治措施,才能确保桩基设计的安全和良好的经济效益。

碎石土填方场地嵌岩桩负摩阻力性状分析

以西南地区土石混合体为研究对象,通过单桩室内模型试验,研究了素填土和土石混合料地基中桩周土体沉降、桩土位移、桩身轴力、桩侧负摩阻力、中性点位置等。结果表明:土石混合料填土地基中桩周土体与桩身沉降较素填土地基中更小;在堆载及加载作用下,中性点位置随着荷载等级提高而下移,且土石混合料地基的中性点位置高于素填土地基,其中性点位置距桩顶0.36 l~0.52(l l为有效桩长)内;桩身轴力在土石混合料和素填土中均随深度先增后减,但土石混合料填土地基中桩身轴力小于素填土地基。

基于有效应力法的单桩负摩阻力解析解

桩侧负摩阻力的计算方法尚未统一。为提高负摩阻力作用下竖向受荷单桩设计计算水平,基于有效应力法确定桩侧摩阻力极限值,分析桩土相对位移和桩身深度对桩侧摩阻力的影响,进而建立了桩侧摩阻力非线性计算模型。根据发挥程度不同,桩侧摩阻力分为弹性和塑性状态,在弹性区间摩阻力与桩身深度呈二次函数关系,在塑性区间摩阻力与桩身深度呈线性关系,且斜率为负摩阻力系数与桩周土有效重度之积,进而得到了相应桩段的摩阻力解析解。基于桩身轴力计算理论,得到了桩侧摩阻力不同分布形态下单桩轴力计算式。采用该模型计算分析不同实际工况,并与实测数据进行对比,验证了模型的可靠性、适用性和实用性。研究结果对充分发挥桩基础性能和提高桩基础设计水平具有显著的实用意义。

大厚度湿陷性黄土场地群桩基础负摩阻力分析

文中采用有限元仿真方法,分析群桩的桩土沉降、负摩阻力以及桩身轴力。结果表明,群桩的极限荷载承载力为45 kN,所有桩的桩周土沉降量均随着深度的增加而不断降低。当距桩顶深度小于20 m时,中心桩的桩周土沉降最小;当距桩顶深度大于20 m时,中心桩的桩周土沉降最大。浸水后的角桩、边桩和中心桩的摩阻力分别比浸水前高40%、38%、33%。浸水前,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现不断降低的趋势;浸水后,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现先增加后降低的趋势。距桩顶最远处,浸水后角桩、边桩和中心桩的桩身轴力均高于浸水前的桩身轴力。

堆载作用下楔形桩负摩阻力演化特性研究

通过分析地面堆载因素造成的桩周土体沉降所引起负摩阻力的特性,对了解与掌握桩基负摩阻力特性具有重要的理论意义,但如何减轻堆载引起的负摩阻力,对工程更有实际意义。研究采用FLAC 3D有限差分法,分析了堆载作用对楔形桩基负摩阻力和中性点的影响,研究结果表明:无论堆载大小,楔形桩桩身轴力随深度的增大而增大,待其达到某一峰值时,桩身轴力减小。当桩周土堆载不大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力也随之明显增大;而当桩周土堆载大于7.5 kPa时,随着堆载的增大,轴力虽然也略有增大,但其增长幅度较小。堆载作用下楔形桩中性点稳定深度为–0.3~–0.4 m间。当桩周土堆载较大时,可采用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值计算中性点位置;而当堆载较小时,则利用轴力最大点和摩阻力零值计算中性点位置更为可靠。

在地下水位下降引起单桩负摩阻力及沉降数值的分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩负摩阻力数值计算模型,着重研究地下水位下降时软弱地基中摩擦型单桩的负摩阻力性状。同时,分析了地下水位下降对摩擦型单桩负摩阻力、中性点位置、桩周土沉降、桩顶沉降发展规律的影响。上述研究的结论,对桩基础设计具有一定的借鉴意义。

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。

预埋光纤监测法在变电站预应力管桩负摩阻力监测中的应用

旨在探究欠固结地区变电站负摩阻力分布规律,采用预埋光纤监测法对某变电站工程中管桩状态进行实时精准监测。结果显示:监测数据与理论结果相符,验证了该方法的有效性;同时,受施工干扰影响,部分桩基负摩阻力监测值偏大。研究为变电站软土区域桩基负摩阻力的计算与监测提供了参考,对类似工程中的桩基监测具有借鉴意义。

大厚度湿陷性黄土场地铁路桥梁灌注桩负摩阻力计算方法

当铁路桥梁桩基穿越大厚度湿陷性黄土场地时,桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值与计算,是目前需要解决的工程难题。针对现行规范的不足,在分析总结湿陷性黄土场地桩基浸水试验结果的基础上,采用抛物线拟合负摩阻力达到稳定状态时的分布,并对中性点深度比、负摩阻力最大值出现深度、负摩阻力最大值与平均值等参数进行分析与探讨;根据负摩阻力的力学机理与分布模式,考虑湿陷性土层厚度对动摩擦系数的影响,提出负摩阻力计算方法。结果表明:浸水前桩顶承受一定竖向荷载时,湿陷性黄土层下限深度采用室内试验计算值,确定的中性点深度比与现行规范推荐值较为一致;负摩阻力最大值出现深度基本为中性点深度的0.5倍,负摩阻力最大值为其平均值的1.5倍;采用该方法计算的负摩阻力平均值与《湿陷性黄土地区建筑灌注桩基技术规程》推荐值较为一致,可作为大厚度湿陷性黄土场地灌注桩单桩竖向承载力计算时的特征值,研究结果可为湿陷黄土地区的桩基工程设计提供参考。

桩基负摩阻力防治措施研究及工程应用

桩基负摩阻力是指桩周上段部分土层产生的沉降超过同一标高位置处桩的沉降,土对桩产生向下的作用力,这种向下的力就是桩基负摩阻力。目前,国内外对于桩基负摩阻力大小、中性点深度等的计算是偏经验性的,对于桩顶荷载作用无法正确的预估,故现实工程中常采用桩基负摩阻力防治措施来避免建筑物出现无法使用的情况。因此,本文通过研究桩基负摩阻力的发生机理及影响因素,提出了一种新桩型,既能有效的消除桩基负摩阻力,又能将负摩阻力转化为正摩阻力的伞杆桩,并对通过伞杆的工作原理与桩基套管的工艺相结合进行了理论计算。

一种可消除桩基负摩阻力的伞杆桩

桩基负摩阻力的问题由来已久,国内外关于消除桩基负摩阻力的方法多种多样。本文结合实际工程案例,按照桩基负摩阻力产生的机理进行理论计算,提出一种可消除桩基负摩阻力的类伞杆桩。其工作原理是桩外套管随着土的沉降而向下滑动,直至土沉降稳定后桩外套管正好滑动至弹簧三角钢片固定装置附近,桩外套管通过弹簧三角钢片固定装置与桩基实体建立连接使两者共同工作。通过理论计算和实际工程对比,得出桩的中性点具有时效性,中性点随着时间的推移而逐步向下,最后趋于一个稳定的范围内。因此,在预估中性点附近设置两组固定装置,当中性点在两组固定装置范围内上下移动时,均能消除负摩阻力且不影响正摩阻力的发挥。

边载作用下的负摩阻力和群桩效应研究

桩基础在堆载或边载存在时可能会出现负摩阻力,而负摩阻力又会影响桩基础的上部结构,如建筑物、轨道、桥面等结构的变化,并且对施工过程提出了更高的要求.目前对堆载情况下的桩基负摩阻力研究比较充分,但对边载下群桩负摩阻力变化规律的研究还有待深入.本文使用ABAQUS数值分析软件对不同边载、不同桩间距下的群桩负摩阻力变化情况进行有限元模拟,得出群桩中基桩下拉荷载的变化情况,再利用群桩效应系数公式与遮挡系数公式分析不同条件下群桩效应的变化情况.模拟结果表明,增大边载会引起各桩的下拉荷载变大,但群桩系数变小,遮挡系数变大,显示群桩效应在增强;增大群桩的桩间距同样引起各桩下拉荷载变大,此时群桩系数变大,但遮挡系数变小,显示群桩效应减弱,群桩负摩阻力变大.

大面积回填土及深厚软土桩基负摩阻力试验研究

在大面积填土及自身固结沉降作用下深厚软土地基中的桩基易产生较大的负摩阻力,引起桩身沉降并降低其承载能力。依托某工程建设项目,通过现场试验对大面积回填土及深厚软土地基中桩基的负摩阻力分布规律进行了分析。试验结果表明,大面积回填土及深厚软土地基中的桩基在施工过程中的桩身轴力沿桩深先增大后减小,且在桩身上部产生了桩侧负摩阻力。桩侧负摩阻力的发挥与土层、施工时间等密切相关,不同土层中的桩侧负摩阻力随着施工时间先增加后减小,施工结束时,桩身上部的桩侧摩阻力仍然存在。桩基设计施工时应充分考虑桩侧负摩阻力的影响。

堆载条件下基桩负摩阻力的有限元分析

为了研究堆载对基桩负摩阻力的影响,利用有限元软件建立桩土相互作用模型并进行分析。计算结果表明,在相同工况下持力层的压缩模量越大,桩身轴力增加,中性点位置更靠近桩端,但基桩的摩阻力分布相同。在堆载等级、堆载时间对负摩阻力和中性点位置的影响分析中发现:桩身轴力随堆载等级的增大而增大,但端承桩的中性点位置不发生改变,摩擦桩的中性点位置下移;堆载时间增长,桩身轴力增大,孔隙压力消散。施工顺序对负摩阻力的影响也很大,先堆载后桩载产生的负摩阻力最小,并且中性点位置距离桩端最远,反之负摩阻力最大,且中性点位置距离桩端最近。

考虑负摩阻力的某泵站桩基础设计

在桩基计算的工程实践中,桩侧负摩阻力计算是设计桩基竖向承载力的重点和难点,极易出错;全面认识和正确计算桩侧负摩阻力,对安全设计桩基础而言至关重要。文章通过工程实例阐述考虑负摩阻力设计桩基竖向承载力及应遵行的计算要点,避免因计算错误造成质量安全故事。建议根据桩身是否在外围填土附加荷载扩散范围内作为外围桩和内部桩划分的依据,可为类似工程提供借鉴。

桩侧注浆对桩基负摩阻力削减作用的影响研究

在软土地基中采用桩基础,在受到堆载、地下水位下降等情况时,引起的固结沉降使桩基产生较大负摩阻力,导致桩基承载力降低、沉降增大,当前针对削减预制桩承载力研究较多,而如何削减现浇桩的负摩阻力则研究较少,桩侧后注浆能有效增强桩周土体的强度和变形参数,在桩周堆载作用下,能减少桩周土体沉降,缩小桩土沉降差,进而减小桩身负摩阻力及提高中性点位置。基于有限元模型,分析了注浆范围、注浆体弹性模量、堆载等对桩基负摩阻力及中性点的影响,研究结果表明:桩侧后注浆技术能够比较显著改善土体沉降量和桩基负摩阻力,随着桩侧注浆范围的增大、桩侧负摩阻力稳步减小,中性点逐渐上移;随着注浆体弹性模量的增大,桩身负摩阻力极值先迅速减小后缓慢减小,中性点位置先快速上升后逐步稳定;相同堆载作用下,桩侧注浆时桩基负摩阻力小,中性点位置靠上。在同样的堆载荷载增量下,桩侧注浆时桩基负摩阻力的增量和中性点向下移动距离均小于桩侧未注浆。

高填土区建筑桩基负摩阻力的分析

文中对某框架结构桩基竖向承载力进行计算和分析,指出新近高填土区桩基设计考虑负摩阻力的必要性,以及竖向静载试验考虑负摩阻力的桩与常规桩存在的差异,以期为类似地质条件下的桩基础设计提供参考。

楔形角对楔形桩负摩阻力承载特性的有限元分析

由于楔形桩存在楔形角,在桩周土体沉降时,使桩土之间有相互脱离的趋势,进而减小界面应力,最终能有效控制桩侧负摩阻力的大小。基于数值分析,研究了楔形角对负摩阻力的影响。结果表明,无论在何种荷载等级下,桩身轴力随深度的增加,均呈现出先增大后减小的趋势,在中性点位置取得极大值;随着楔形角的增大,楔形桩对负摩阻力的削减作用愈发明显;分别利用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值得出的中性点位置基本相同,并且随着楔形角α从0°增大到3.00°,中性点深度逐渐减小。