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。

基于剪切位移折减法的深厚软土基坑支护桩墙沉降研究

以香港科技大学(广州)基坑支护工程为背景,考虑桩侧泥皮和桩底沉渣的影响,初步建立了剪切位移折减法的沉降估算模型。同时,详细分析了在小荷载作用下,深厚软土基坑中的支护桩墙的竖向受力变形特征。采用了剪切位移折减法,对未固结、欠固结及高灵敏度软土的工程实例和正常固结及微超固结软土的工程实例进行支护桩墙沉降估算,结果表明:剪切位移折减法较为简单实用,该法对未固结、欠固结和高灵敏度软土较为合适;对正常固结与微超固结软土,仅可作研究估算和定性判断使用。

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。

深厚软土基坑软土锚固旋喷锚索计算初探

基于香港科技大学(广州)深厚淤泥基坑工程实践,对深厚软土基坑的桩锚支护结构建立了分析模型。采用剪切位移法计算全长位于软土的旋喷锚索的位移和刚度,并求解出对应桩锚节点处的位移。对多个软土基坑工程,采用剪切位移法计算软土锚固旋喷锚索的轴力与位移,并将计算值与实测值进行比对,两者总体吻合良好,表明剪切位移法可较好地揭示深厚软土基坑中全长位于软土的旋喷锚索的受力、变形机理。

深厚软土基坑中入硬土锚固锚索计算初探

基于香港科技大学(广州)深厚淤泥基坑工程实践与研究,对深厚软土基坑的桩锚支护结构,建立了分析模型。详细分析了锚索软土锚固段与硬土锚固段的不同受力、变形特征。采用弹性法计算软土段锚索受拉变形,采用剪切位移法计算硬土锚固段土体剪切位移,通过叠加软土段、硬土锚固段位移,可求得穿透软土锚固入硬土锚索的总位移,并求解出对应桩锚节点的位移。对多个软土基坑工程,采用该法计算穿透软土进入深部硬土层锚固的锚索总位移及其位移分量,并将计算结果与监测数据进行比对,两者总体吻合良好。

组合荷载下考虑摩擦增强效应的基桩承载性能研究

目前规范采用的单一荷载分别作用再进行效果叠加的基桩承载能力分析方法,忽视了竖向荷载和水平荷载之间的耦合作用,不符合基桩的真实受力情况.为探讨组合荷载作用下基桩承载机制,基于弹性地基梁理论,考虑荷载影响的摩擦增强效应和位移增量,推导出摩擦力产生的抵抗弯矩表达式,并建立了基桩的位移-内力控制方程.采用Mathematica软件对既有案例进行分析,验证了理论的正确性.研究结果表明:在组合荷载作用下,当基桩处于小变形时考虑摩擦增强效应和位移增量计算得到的变形与内力具有很好的计算精度;随着桩身自由段的增长,计算得到的弯矩相对误差仍控制在10%以下.研究成果为基桩承载能力的计算提供了新的思路,丰富了组合荷载作用下基桩承载性能分析理论.

新型螺旋挤土灌注桩现场试验研究

螺旋挤土灌注桩(SDS桩)是一种新型的完全挤土型桩,该桩以其承载力高、施工速度快、对施工场地无污染等特征,已在多个国家得到应用,但国内还没有应用该桩型的工程实例。为此,在北京一工地进行2次SDS桩现场试验,研究SDS桩成桩时的挤土效应、承载特性和桩侧摩阻力分布规律及SDS桩与长螺旋灌注桩(CFG桩)承载性状的异同。试验结果表明:SDS桩施工过程中的地表隆起主要发生在成孔开始到螺旋挤扩钻头的挤扩部分全部进入土体阶段,之后地表隆起逐渐趋于稳定;其挤土效应主要在距桩位中心4倍桩径范围内完成,且土体的压缩性越高,挤土范围越大;在相同桩顶沉降量条件下,SDS桩的极限承载力比CFG桩提高30%～50%。

基于剪切位移法的基桩负摩阻力计算

在对现有2种常用基桩负摩阻力计算方法进行分析的基础上,探讨了影响桩土间实际负摩阻力的主要因素.进而根据有效应力原理,建立出能充分考虑桩土剪切位移对摩阻力发挥程度影响的基桩负摩阻力计算分段曲线模型,并由此推导出基于荷载传递法的负摩阻力计算基本微分方程,并给出了在不同桩土相对位移条件下基桩负摩阻力计算的分段解析式.在此基础上,引进土体在均布压力作用下沉降的弹性解,从而得到了桩身轴向力、中性点的位置及基桩负摩阻力计算的改进方法.理论与工程实例试验结果对比分析表明,采用该方法所得的桩身轴力随深度的变化曲线与实测曲线吻合良好.

竖向荷载作用下单桩侧摩阻力及剪切位移研究

提出一种利用土的基本力学指标 ,可以确定桩在竖向荷载作用下桩侧摩阻力与剪切位移的关系公式 。

软弱结构面加桩剪切特性的数值分析

为了探讨结构面在加桩情况下的剪切特性,采用数值计算方法建立三维结构面与桩单元模型。改变桩单元参数,探讨结构面剪切强度和变形特征的变化。研究结果表明:结构面加桩后剪切强度提高,并且加桩效应主要改变结构面的黏结力,而对内摩擦角的影响较小;随着桩倾角的增大,黏结力呈现先增大后减小的趋势;对于无桩情况,结构面剪应力-位移曲线表现为应变软化特征,而对于加桩情况,则表现为应变强化特征。桩长度增加导致结构面黏结力不断增大,但存在一临界桩长,当桩长超过该临界桩长后,桩长的影响逐渐减小。

人工挖孔桩荷载传递机理及承载力特性分析

昆明地区由于特殊的地理环境,生成了具有广泛分布的重要的软弱土层。为了解昆明地区软土中的人工挖孔桩在上部荷载作用下,桩侧和桩端的受力机理及土层的变形机理,对此土层的人工挖孔桩进行了静荷载试验,对试验结果进行了分析研究,为今后的软土地基挖孔桩的设计和施工提供了有益的经验。

深厚填土区碎石土抗剪性能及桩基力学特性分析

碎石土作为工程中常见的填土材料,其抗剪性能受含水率和含石量的影响较大。道路建设中以碎石土填料为承载基础的桥梁桩基在荷载作用下的力学特性也受多因素影响。以渝黔高速公路綦江北互通段公路桥梁建设项目为依托,选取施工现场的碎石土材料进行不同含水率和含石量的抗剪性能试验;基于MIDAS/GTS有限元软件建立深厚填土区以碎石土作为填土材料的桩基计算模型。研究结果表明:碎石土体黏聚力随着含水量增加而平缓减小,当含水率超过一定值时,其黏聚力减小较快,内摩擦角也随着含水率的增加而减小;黏聚力随着含石量的增大逐渐减小,内摩擦角则随着含石量增加而增大;先施加堆载造成的桩顶沉降变化幅度小于先施加桩载再施加堆载的变化情况,产生沉降较小的是先施加桩载再堆载最后桩载;桩侧摩阻力的变化规律与加载大小及顺序有关,取决于桩土之间的相对位移。

深厚软土地基超载预压对桥梁桩基负摩阻力的影响

软土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是桩侧的负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。对此,以瓯飞堤穿越深厚软土区大桥群桩基础为工程实例,采用理论计算及三维有限元数值计算手段,分析工程实施过程中附加荷载施加对既有桩基工作环境影响。结果表明:由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小;桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化;位移中性点位于黏土层与圆砾层交界处;群桩中各基桩空间分布不同,附加荷载引起同一承台下基桩-土变形协调存在差异,对桥桩安全监测应具有针对性。

浅谈特殊地区桥梁桩基础的设计

桩基础在桥梁设计中使用非常广泛,许多桩基础在特殊地质条件下的设计和施工过程中,都存在一些特殊的尚未解决好的技术问题,导致不安全因素或事故的发生。本文对特殊地区(软弱土层、黄土地区、多年冻土区)的桥梁桩基础设计中的部分值得注意的问题进行了简单阐述。

宁江松花江特大桥桩基承载力模拟试验研究

在宁江松花江特大桥试桩中采用模拟试验法和自平衡试验法两种方法测试桩基承载力,其中模拟试验法是通过室内中型剪切试验确定桩身与各地层间的c,φ值,从而得出桩侧摩阻力,由桩端弱风化泥岩三轴试验确定桩端承载力,两者之和为桩基承载力。通过模拟试验法与自平衡法对桩基承载力的对比研究,可以得出计算更简单、效果更好的方法。

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。

成层软土地基预固结处理后桩基水平承载力估算方法

目前通过对软土地基预加固处理来提高桩基水平承载力已被工程界认可,但如何在工程前期设计过程中估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值仍是技术难点。基于此,参考Bowles[1]的地基土水平抗力计算式,同时考虑成层软土地基预排水固结处理影响,通过数学推导,推求出根据原状软土室内土工试验抗剪强度指标及预加固处理时间,估算软土地基预处理后桩基水平承载力提高值的实用计算方法。考虑桩侧土弹塑性屈服影响,推导出成层软土中水平受荷桩弹塑性解析解及塑性区深度的计算式,给出了桩顶水平位移、桩身最大弯矩的无量纲计算式及相关计算源代码。依托于浙江省某水闸桩基工程案例,根据提出的计算方法对桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等性状进行预估计算,并与地基预处理前、后现场试桩检测值进行验证对比,认为桩基水平承载力、桩顶水平位移及桩身最大弯矩等预估计算成果与工程现场试桩的检测值较接近,对类似工程设计具有较好的参考价值。

基桩负摩阻力计算方法对比研究

基桩负摩阻力问题广泛存在,分析其分布规律及对比已有的计算方法,具有重要的工程实际意义。以实际工程为背景,应用国内外常用的负摩阻力计算方法进行计算分析并对比,发现基桩负摩阻力随堆载高度和软土厚度的增大而增大;我国的《建筑桩基技术规范》最为保守,依据其计算负摩阻力时可进行适当的折减。

多层软土地基中桩基水平承载计算研究

针对目前JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》关于桩基水平承载力计算中存在的水平抗力系数比例系数m取值模糊、未考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响等问题,根据常微分方程的幂级数解法,在考虑黏性土黏聚力引起的表层土水平抗力影响下,通过数学推导给出了双层土地基中的桩基水平承载力及变位计算解析通解。基于通解,利用Matlab软件给出了半刚性桩桩顶水平位移及转角的半解析计算式;同时,推导了由地基土抗剪强度指标c、φ计算其水平抗力参数的解析式,推求了新的桩基水平承载力计算式;在此基础上,给出了桩身最大弯矩处深度及最大弯矩值的简化计算式。依托于浙江省一桩基工程案例,运用研究的计算方法,对桩基水平承载力进行了计算,同时将计算结果与现场试桩的水平承载力检测值进行了验证对比。验证结果表明:根据地基土抗剪强度指标推求出的桩基水平承载力计算方法具有较强的工程应用价值。

桩基负摩阻力探讨

论述了负摩阻力的产生条件,通过总结以往研究负摩阻力的方法及现状,给出了计算负摩阻力以及中性点位置的简化计算程序,提出了消除负摩阻力的一些措施。