桩端采空区对嵌岩桩承载力的影响

针对桩端采空区对嵌岩桩的设计(如承载性能和长期服役性能)提出的挑战,以杜家山特大桥采空区嵌岩桩为原型,进行缩尺模型试验,研究采空区到桩端不同距离以及采空区是否注浆的单桩承载力。计算比例参数,并选择合适的试验材料进行模型构建;通过多级荷载试验,获得采空区到桩端不同距离以及注浆后桩顶沉降、桩基础轴力、桩端阻力和桩侧摩阻力的变化特征;并对比分析了无采空区嵌岩桩的承载特征。结果表明,随着采空区到桩端距离的减小,桩端持力层的承载能力减小,不利于模型桩的承载力;注浆后,桩端持力层的承载能力明显增加,导致模型桩的桩顶沉降显著减少,承载能力显著提高。

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。

海上风电大直径超长钢管桩竖向承载特性现场试验研究

钢管桩是海上风电工程最主要的基础型式,但针对海上大直径超长钢管桩竖向承载力问题的研究却相对较少。结合广东汕头海上风电工程,进行了海上大直径超长钢管桩竖向承载力特性的现场试验研究,对比了桩底沉降和桩顶沉降随上部荷载的变化特点,分析了桩身侧摩阻力和桩端阻力随上部荷载的变化规律,并依据试验结果对大直径超长钢管桩极限承载力判定方法进行了探讨。试验结果表明:大直径超长钢管桩桩身变形较大,利用桩底沉降随荷载的变化曲线更容易对现场加载量进行控制和调整,也更容易对承载力的极限状态进行判断;大直径超长钢管桩端阻力随桩顶荷载的变化曲线呈“S”形;现行规范中采用Q/Qmax-s/d曲线斜率开始转变为0.2的点所对应的荷载作为极限承载力,将过高的估计大直径超长钢管桩的竖向抗压极限承载力。

循环压拔荷载作用下桩基础模型试验研究

随着大型建筑物不断兴起,桩基础作为西部地区基础常用形式之一,在承受上拔力作用时发挥着不可替代的作用。为了探明桩基础在循环荷载作用下的承载特性,在黄土高原区某典型黄土地基上,对单桩进行抗拔试验、循环压拔试验和循环抗拔试验。重点分析循环压拔加载路径下桩顶轴向位移和桩侧摩阻力的分布规律,阐述桩基承载力在不同循环次数以及循环荷载时的变化规律。结果表明:循环荷载和循环次数都是影响桩顶轴向位移变化的重要因素,并引入弱化因子来定量描述循环次数的影响;荷载越大,桩侧摩阻力越大,循环荷载下桩侧摩阻力整体呈下降趋势;压拔循环加载会在一定程度上减少对桩土之间接触的破坏,桩基承载力的损失也会更少,试验对竖向循环压拔荷载作用下的桩基础承载能力研究具有深刻的工程实践意义。

劲性复合桩承载性能现场试验研究

劲性复合桩是一种在水泥土桩中植入混凝土管桩的新型桩基础形式,是实现绿色低碳建造的重要技术手段。为研究劲性复合桩在近海地基土层中的承载性能,基于南通市洋吕铁路项目场地开展了劲性复合桩及其对应管桩的竖向和水平静载试验,通过对比劲性复合桩和PHC管桩的现场试验结果,探讨了劲性复合桩的加固机理及变形规律。试验结果表明:劲性复合桩极限承载力提高显著,竖向承载力较PHC管桩提高了48%,其中桩侧阻力最高增幅达58%,桩端阻力仅占比3.75%,属于摩擦型桩;水平承载力提高了50%,桩顶转角稳定;在变形上,劲性复合桩桩头刚度提升明显,且回弹率高\,卸载后残余变形小;此外无论是竖向受荷时的桩侧阻力峰值点还是水平受荷时的桩身弯矩峰值点,劲性复合桩较管桩均呈明显上移,充分发挥了浅层土体的承载性能,在未来工程设计中可采用此桩基形式进一步优化桩长。

福建省滨海典型地层搅拌植桩基础竖向承载特性研究

搅拌植入管桩是在水泥土搅拌桩中植入管桩,形成共同受力的一种新型桩基础,目前被广泛应用于黏土、粉砂层中,但在滨海软土下覆强风化岩地层里尚无实践经验。为进一步探究桩端入岩对搅拌植入管桩竖向承载特性的影响,依托国道G324线福清新厝双屿至大沃段公路工程,在现场进行了3根搅拌植入管桩的竖向荷载试验,采用慢速维持荷载法开展桩端持力层为强风化凝灰岩的搅拌植入管桩承载性能研究。试验结果表明:在近海典型地层中,搅拌植入管桩的荷载-沉降曲线呈缓降型变化,并表现出摩擦端承桩的工作特性;桩身上部侧摩阻力将先于下部发挥,具有明显的异步性;同一土层不同深度处,桩侧摩阻力随桩土相对位移变化规律基本一致,但极限侧摩阻力会随深度的增大而呈小幅度增加;当搅拌植入管桩桩端进入强风化凝灰岩时,粉质黏土层处桩侧摩阻力实测值与规范推荐值基本一致,而在强风化凝灰岩地层中桩侧摩阻力则较规范推荐值提高了35%~44%;在桩端阻力计算上,桩端承载力特征值建议采用相关标准规范中混凝土预制桩极限桩端阻力标准值的一半,以弥补在搅拌植入管桩桩端入岩条件下端阻力计算无据可依的不足。

托底抗拔桩侧摩阻力发挥机理及计算模型研究

抗拔桩有效解决地下水对建筑物产生上浮效果的负面影响。托底抗拔桩将无粘结钢绞线与普通抗拔桩有效结合,充分利用桩体承压性能。基于有效应力法确定桩侧极限摩阻力分布范围,采用双折线荷载传递函数模拟桩侧摩阻力发挥特性,探讨托底抗拔桩的承载力变化规律,建立桩侧摩阻力发挥范围和荷载-位移的计算公式,提出托底抗拔桩承载力计算模型,并与普通抗拔桩性能进行对比。结果表明,相比于传统抗拔桩,托底抗拔桩改善桩体受荷状态,有效提高承载力、降低桩顶位移,具有较好的应用效果。该文研究成果为托底抗拔桩的应用提供理论基础。

竖向载荷下桥梁桩基承载特性研究

为分析竖向荷载作用下桥梁桩基础的承载特性,文中以某桥梁工程为例,通过静载试验分析了单桩及群桩的荷载-位移曲线、单桩桩身轴力以及桩侧摩阻力随桩深的变化规律。结果表明,随着桩身深度的增加,桩身侧摩阻力呈现先增加后降低的趋势,曲线存在反弯点,发生在桩深为30cm的位置;随着加载水平的增加,桩身侧摩阻力不断增加。桩的数量越多,桩基的沉降量越小,承载力越好。九桩的最大桩顶沉降量为20mm,卸载后的恢复沉降量为8.5mm;六桩的最大桩顶沉降量为25mm,卸载后的恢复沉降量为12.1mm;四桩的最大桩顶沉降量为28mm,卸载后的恢复沉降量为18.5mm。

桩摩阻力计算方法比选评估

通过收集上海地区典型工程试桩资料,统计应用黄强法及延伸线法计算的桩基桩侧摩阻、桩端阻力,与桩侧摩阻、桩端阻力的实测值进行对比分析。研究发现两种方法计算得到的端阻比大于实测值,且延伸线法结果离散性更大。故采用黄强方法打五折确定桩端阻力和桩侧摩阻力。

自平衡法抗拔与传统法抗拔试验的对比分析

本文结合工程实际,以分别采用自平衡法和传统法测试的抗拔桩为研究对象,通过沿桩身布置的钢筋计测试不同荷载下对应的桩身应力,揭示自平衡法和传统法抗拔试验中桩体内力分布存在的异同。通过分析得出:自平衡法抗拔测试中桩身轴力沿着深度由下向上逐渐减少,传统法抗拔则是由上向下逐渐减小;自平衡法抗拔测试中侧摩阻力由下往上发挥,传统法抗拔测试中则是由上往下发挥。

基于静载试验的花岗岩持力层上覆厚层软土基桩弹性压缩分析

为使厚层软土地区花岗岩等“硬岩”为持力层的超长灌注桩的桩身弹性压缩量计算更加合理,通过对该类场地灌注桩抗压静载试验“荷载-沉降”数据进行分析,并采用有限元仿真计算和概率统计分析方法,得到了端阻比与长径比等参数的函数关系以及桩侧摩阻力分布系数的样本统计值,建立了通过长径比等参数估算桩身弹性压缩系数ξe的方法以及相应的简化计算公式。最后通过某案例计算与规范推荐的方法进行对比,验证该公式计算桩身弹性压缩量的准确性及便捷性。

基于数值模拟的抗拔桩力学性能研究

基于FLAC3D有限元软件,分别对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟,对比研究两者的荷载-位移规律,主要分析桩体弹性模量和侧摩阻力折减系数的影响。研究结果表明:桩体弹性模量越大,抗拔桩桩顶位移量越小,但弹性模量不会影响抗拔桩的极限承载力;托底抗拔桩和普通抗拔桩的荷载-位移曲线相似,但托底抗拔桩会显著降低桩顶位移,差异在于两者的荷载传递方式;抗拔桩的荷载作用存在一个区间,为极限承载力的14%~82%,此区间内托底抗拔桩相比普通抗拔桩桩顶位移减少比例基本不变。

后注浆工艺在桩基施工中的应用

灌注桩后注浆是在混凝土灌注桩成桩后一定时间,利用预先装设于灌注桩底、桩侧的注浆导管和与之相连接的桩端、桩侧注浆阀进行高压注浆,通过渗入(粗颗粒土)、劈裂(细粒土)、填充(虚土)、压密(非饱和松散土)桩底沉渣和桩侧泥皮以及土层,固结桩端沉渣和桩侧泥皮以及一定范围内的土层,改善桩土工作界面,从而改善桩侧摩阻力和桩端承载力,进而提高单桩承载力,相应减少桩基沉降的一项桩基改进技术。

海相淤泥质黏性土加芯搅拌桩竖向承载特性室内模型试验

加芯水泥土搅拌桩结合了搅拌桩与钢筋混凝土预制桩的优点,弥补了双方的缺点,是一种正在被广泛推广的深厚淤泥质软土复合地基处理方式。文章通过采取加芯水泥土搅拌桩单桩、复合地基竖向承载室内模型试验,研究等芯桩、短芯桩的竖向承载特性,得到单桩承载力、桩侧阻力、桩身轴力、桩土应力比的变化关系。试验结果表明,加芯水泥土搅拌桩具有更强的单桩承载力,能显著提高传统水泥土搅拌桩的承载能力。

大直径群桩基础承载力特征数值模拟

面对深厚软土层工况,探究采用群桩基础加强地基承载力的最佳桩间距,采用数值模拟的方法对大直径桩基承载特性进行研究,并通过计算沉降理论值验证数值模拟结果的合理性。结果表明:①群桩地基中,边桩沉降普遍大于角桩,扩大桩间距可减小沉降值,也使各桩沉降更加一致,推荐最佳桩间距为5~6倍桩径,即5D~6D;②群桩中侧摩阻力分布存在角桩大、边桩小的情况,增大桩间距可使各桩之间侧摩阻力发挥更充分,但过大的桩间距会使侧摩阻力减小;③对桩间距为5 D时的沉降值经理论值进行验算,得到总沉降理论计算值为16.53 mm,与数值模拟结果24.56 mm接近,且满足规范最大沉降值要求。

压力型抗拔桩承载机理模型试验研究

普通抗拔桩承载时桩身处于受拉状态,在上拔力作用下易产生裂缝进而影响其耐久性与安全性,为避免此缺点的影响,开发了一种带“扩大头锚固端”的压力型抗拔管桩,并通过室内单桩静载抗拔对比试验研究了压力型抗拔桩与普通拉力型抗拔桩的受力机理与承载能力。结果表明:达到承载极限状态时,拉力型抗拔桩桩身出现明显裂缝,压力型抗拔桩桩身完好没有出现裂缝,且极限抗拔承载力比拉力型桩高25%。两者桩-土摩阻力随深度均呈现“先变大后变小”的趋势,压力型桩的单位面积摩阻力最大值约为拉力型的3倍,能更加充分发挥桩侧摩阻力。距离两桩最远处的3、6号土压力盒数值非常接近,两桩在土体内的应力场水平影响范围相近。

锥形帽单桩竖向承载力模型试验研究

利用等截面桩、方形帽桩和锥形帽桩3种单桩室内模型对比试验研究了锥形帽桩的竖向承载能力,重点分析其桩顶荷载-沉降曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力曲线和荷载分担比。结果表明,锥形帽桩的极限承载力最大,相较于等截面桩和方形帽桩,锥形帽桩极限承载力分别提高了40.0%和16.7%;且锥形帽单桩的轴力分布更加均衡,其侧摩阻力呈先增大后减小再增加的趋势;桩顶锥形桩帽的设置能改善桩体受力状态,减小负摩阻力影响,提高材料利用率;试验中锥形帽单桩的桩侧阻力占总承载力的比例约63.8%,相比等截面桩与方形帽桩相应值分别增加了128.3%和59.4%,其侧摩阻力在三种桩型中为最大,整体表现为摩擦桩。

基于PHC管桩现场静载试验的基桩承载特性研究

【目的】我国沿海地区广泛存在饱和软土地层,且不同区域地层差异显著。软土前期固结预处理会使得地层的物理力学特性产生变化,为了准确计算后续施工中基桩的竖向承载力,最直接的办法就是通过现场竖向抗压静载试验实测得到桩侧摩阻力分布规律。【方法】在舟山某基地工程开展了5根桩的现场静载试验,桩1—桩4用于分析不同桩端持力层条件和桩径对PHC管桩单桩极限承载力的影响;通过在桩5桩身布设振弦式钢筋计,实时监测静载试验过程中桩身轴力,进而得到桩侧摩阻力的分布和变化规律。【结果】结果显示,桩1—桩4静载试验得到的极限承载力分别为8 000 kN、8 000 kN、6 600 kN和7 200 kN;实测分析得到桩5在处理后的两层淤泥质粉质黏土层中桩侧摩阻力分别为31 kPa和35 kPa。【结论】结果表明,实测得到的桩侧摩阻力大于勘察提供的建议值,说明地基预处理后桩土界面强度提高,计算得到的桩基承载力与静载试验测试值更加吻合;随着桩顶荷载的逐渐增大,桩身轴力也逐渐增大,且自上而下桩身轴力逐渐减小。研究成果为处理后深厚软基中桩基承载特性的计算提供试验依据。

基于荷载传递理论的山区嵌岩桩承载力分析

桩侧摩阻力是嵌岩桩承载力的重要组成部分,在提高嵌岩桩的竖向承载力中发挥着重要作用。为研究嵌岩桩的承载机理,以贵金古高速公路清池特大桥嵌岩桩承载力的现场监测为研究背景,分析了施工荷载作用下桩侧摩阻力的发展机理。基于嵌岩桩的桩-岩接触面的剪切特性,并经理论分析,推导了桩侧摩阻力与剪切位移的表达式。通过荷载传递理论,建立了嵌岩桩的荷载传递模型,利用Python实现四阶Runge-Kutta法求解该模型。工程桩的现场监测数据与计算结果吻合,表明了所建立的荷载传递模型的正确性以及计算方法的合理性,可用于研究嵌岩桩桩侧摩阻力的发挥机理。根据监测数据与荷载传递模型分析了不同施工荷载作用下剪切滑移阶段桩基截面轴力和剪切位移的特点。结果表明:施工荷载作用下,嵌岩桩的桩侧摩阻力由上到下逐渐发挥,承担了大部分施工荷载;当剪切位移达到极限剪切位移后,桩侧摩阻力逐渐保持稳定,施工荷载逐渐由桩端阻力承担;利用荷载传递模型计算的嵌岩桩截面轴力与和监测结果吻合,因此建立的荷载传递模型和计算方法具有实际的工程意义;计算的极限桩端阻力明显小于《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)计算的极限桩端阻力,这说明原设计的极限桩端阻力偏安全,需要进行合理的修正。

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.