Numeric simulation analysis of load-settlement relation of pile in layer foundation

Considering the level distribution of soil layers, the soils surrounding pile are simulated with level finite layer elements. Supposing that the vertical deformation of the soil elements surrounding pile varies in the form of exponent function with radial distance, and considering the nonlinear constitutive relation of stress and strain, the stiffness matrix is established. The mechanics behavior of the pile—soil interface is simulated with a nonlinear interface element. This method can truly express the behavior of the pile-soil system. The load-settlement relation Q-S curves of two big diameter prototype piles on bearing test are analyzed, and satisfying results are obtained. This method is reasonable in theory and feasible in engineering.

Application of bi-directional static loading test to deep foundations

Bi-directional static loading test adopting load cells is widely used around the world at present, with increase in diameter and length of deep foundations. In this paper, a new simple conversion method to predict the equivalent pile head load-settlement curve considering elastic shortening of deep foundation was put forward according to the load transfer mechanism. The proposed conversion method was applied to root caisson foundation in a bridge and to large diameter pipe piles in a sea wind power plant. Some new load cells, test procedure, and construction technology were adopted based on the applications to different deep foundations, which could enlarge the application scopes of bi-directional loading test. A new type of bi-directional loading test for pipe pile was conducted, in which the load cell was installed and loaded after the pipe pile with special connector has been set up. Unlike the conventional bi-directional loading test, the load cell can be reused and shows an evident economic benefit.

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明:输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。

CFG桩复合地基附加应力场研究

CFG桩复合地基具有提高承载力、减小变形和成本低等优势,在地基处理中得到广泛应用。然而,实际工程案例表明,现行规范中常用的沉降计算方法与实测值存在较大差距,其中一个主要原因是对附加应力场分布规律了解不足。结合北京海淀某住宅项目案例,现场进行单桩复合地基静载荷试验,进一步使用Midas GTS/NX有限元软件对CFG桩复合地基进行建模分析,得到了复合地基整体附加应力场的分布规律,并研究了桩径、褥垫层厚度与附加应力场的变化规律。这些结果对于理解CFG桩复合地基受力机理并指导设计具有重要意义。

厚软土层下高层建筑长短桩复合地基承载性能研究

为了提升厚软土层下高层建筑地基的承载力,提出长短桩复合地基承载性能研究。基于地质勘测结果设计长短桩复合地基,分析其承载性状及沉降情况;利用Mohr-Coulomb模型,完成承载性能模拟。实验结果显示:在短桩和长桩桩体的单桩承载载荷最大时,沉降结果均在5.00 cm左右;楼体层高为30.00 m时,单位载荷沉降平均值为0.51 cm。所提方法能够可靠分析厚软土层的高层建筑长短桩复合地基承载性能,为厚软土层的高层建筑长短桩复合地基设计提供可靠依据。

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%。

层状地基中海洋大直径管桩水平动力响应分析

考虑桩−海水−层状土相互作用,研究了水平动荷载作用下层状地基中海洋大直径管桩的动力响应特性。将海水视为无黏性可压缩流体介质建立桩周、桩芯海水的运动方程,通过分离变量法并结合海水的边界条件求得桩周、桩芯海水作用在管桩上的动水压力。将海床土体视为黏弹性介质并考虑其成层非均质性,利用微分变化并结合土体振动边界条件解得桩周、桩芯土体作用在管桩上的水平抗力。进而根据各桩段上水平力的平衡建立管桩控制方程,利用传递矩阵法并结合桩身的连续条件以及桩顶、桩底的边界条件,得到层状海床土中海洋大直径管桩的水平动力响应解析解,给出了桩顶位移解析表达式。将所得解与有限元模拟结果以及退化解与已有文献解进行对比,验证了本研究计算方法的合理性。并基于所得解分析了管桩−海水−层状土系统水平动力响应对动水压力、水深、土体模量、土层厚度等关键参数的敏感性。

高应变动测技术在如东海域大直径钢管桩基工程中的应用研究

基于江苏如东海域三根大直径敞口钢管桩的初打和复打高应变动测试验数据,提出了适用于该海域的桩端折减系数η的推荐值和承载力恢复计算公式,为该海域大直径钢管桩基础的承载力评估提供了技术依据。敞口钢管桩高应变试验数据显示,试验桩侧阻力的恢复系数都远大于端阻力的,且桩侧阻力随时间增长显著,但端阻力的增长却很小。基于此,推荐如东海域大直径敞开钢管桩的桩端阻力折减系数η取0.05进行估算。此外,通过桩基土体恢复和增长机理探讨,提出桩基承载力恢复计算公式,且验证误差在10%以内。

市政桥梁灌注桩大直径桩基加固施工技术

城市化进程的加快,对城市基础设施建设提出了更高的要求。桥梁工程作为市政工程的重要组成部分,其建设质量直接影响到市政工程项目的建设质量。然而,在实际施工过程中,由于受到地质条件、施工环境、施工工艺等多种因素的影响,桩基施工难免会遇到一些问题和风险,影响工程项目的顺利开展。本文根据实际案例,通过分析高压注浆法、小管径钢管桩加固法以及扩底桩加固法三种方案的施工与效果,最终确定小管径钢管桩加固法具有较好的耐久性和可靠性。

土压平衡盾构斜切大直径主筋桩群施工技术

针对盾构直接切削大直径主筋桩群的工程难题,以广州地铁12号线官洲站—大学城北站区间工程为例,开展盾构直接切削桩径1 200mm、主筋直径25 mm和28 mm桩群的实践研究,分析盾构施工关键措施、切桩效果。实践表明:滚刀和撕裂刀搭配的刀具配置具备切削主筋直径25 mm和28 mm混凝土桩基的能力;镶齿滚刀难以直接切断钢筋,撕裂刀二次作用时对钢筋的剪切作用力可将滚刀切口位置切断;采用“低推速、高转速、稳扭矩”方式掘进可有效切断桩体及钢筋;采用分体式液压钢筋剪可较好处理盾构仓内缠绕钢筋。

咬合桩围护结构在桥梁浅基加固中的应用——以陇海线坝河大桥加固工程为例

为探究咬合桩围护结构在浅基础加固中的力学特性,以陇海线坝河大桥为工程背景,选用Mohr-Coulomb本构方程,通过有限元软件MIDAS/GTS建立三维仿真模型,分析桩侧土体冲刷掏空对结构的影响,研究结构同一断面在不利工况下位移和内力的分布规律,并分析Ⅱ序桩的种类、冠梁布置、桩径对加固效果的影响。结果表明:土体冲刷后控制位移发生在桩顶长边方向且方向向内;土体冲刷掏空后土压力达到峰值且桩底弯矩为零,同时桩顶产生一定弯矩且反弯点位于桩基中部偏下;左、右侧面与迎水面背水面在受力和变形上均对称;在Ⅱ序桩为有筋桩时,其刚度对结构位移起到较大作用,无筋桩较有筋桩水平位移提高了2.75倍;冠梁作为边界约束对结构位移产生数量级影响,未冠梁较设冠梁水平位移提高43倍;咬合桩桩径与结构水平位移成反比,桩径对结构位移起到较大作用,桩径由0.8 m增加到1 m,桩径顶位移由0.18 mm增加到0.41 mm。

大直径群桩基础承载特性现场试验及数值模拟分析

文中利用虚拟仿真方法对基桩、群桩的竖向及水平向的承载特性进行分析。结果表明,随着荷载的增加,桩顶水平位移不断增加,最大水平位移为34.6 mm;当加载量为800 kN时,荷载位移曲线开始出现弯曲趋势,该条件下的桩顶水平位移为10 mm;第一级荷载下的承台中心点竖向位移为5 mm,最大荷载下的承台中心点竖向位移为86 mm;第一级水平荷载下的承台中心点水平位移为3 mm,最大水平荷载下的承台中心点水平位移为38 mm;中心桩的桩顶竖向位移最大为86 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为83.5 mm;中心桩的桩顶水平位移最大为38 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为35.2 mm。

锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺在超高层基础加固工程中的应用

依托某超高层建筑基础加固工程实例,阐述了原桩基状况,归纳总结该工程特点和难点,并针对工程难点进行方案选型探讨。通过现场试验和理论计算,验算了大直径锚杆静压钢护筒挖孔桩的单桩承载力。采用变刚度桩迭代法对桩基刚度进行迭代计算,使后补桩基与原桩基实现变形协调。研究结果表明:所提出的锚杆静压钢护筒与人工挖孔结合方法,解决了该工程基础加固施工风险难题;桩基检测和后期沉降观测数据说明,锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺不仅施工质量可控,而且基础加固效果明显,为处理类似超高层建筑基础加固问题提供了新思路。

公路桥梁大直径桩基加固补强施工技术研究

以某高速桥梁大直径桩基加固工程为例,为提高桥梁桩基的稳定性,提出公路桥梁大直径桩基加固补强施工技术研究。对大直径桥梁桩基进行植筋加固,进行模板制安及混凝土浇筑,最后对桩基裂缝进行封闭,以完成公路桥梁大直径桩基加固补强施工。结果表明,与未采用桩基加固方法相比,加固后,总计算沉降均有减少,证明该研究加固效果显著。

复杂液化地基下大直径PHC管桩沉桩技术应用研究

随着大直径PHC管桩在地基基础建设中的不断应用,如何保障管桩在复杂地基条件下的成桩质量和承载能力,逐渐成为基础工程建设者越来越关心的问题。针对太原武宿国际机场T3航站楼工程复杂基础结构施工,通过合理布置挤密碎石桩,同时科学设计大直径PHC管桩参数及沉桩工艺,成功消除了桩间土的液化性质,保障了成桩质量,最终确保了复杂液化地基下大直径PHC管桩的承载能力。

软土地区超高层建筑岩土工程关键问题及沉降控制研究

以上海中心大厦为例,对软土地区超高层建筑桩型选择、桩基承载力计算、沉降计算参数取值及沉降计算等岩土工程关键技术问题进行了总结和研究。超高层荷载大,对桩基承载力要求高,桩型选择需结合周边环境、桩基承载力要求、施工可行性等因素综合考虑后确定,软土地区超高层建筑采用后注浆大直径超长灌注桩是适宜的。超高层建筑基础沉降要求高,需结合地层条件、结构特点、荷载分布情况、周边环境等因素综合考虑,确定沉降计算参数及计算方法。经采用多种计算方法进行沉降预测,塔楼沉降量估算值为75~120 mm,最终实测总沉降量约100 mm,有限元法的预测结果与实测值更为吻合,其中结构封顶时沉降量占最终沉降量的90%左右,沉降变形主要发生在工程建设期间。

统一硬化本构在海上风电大直径单桩桩-土分析中的应用

[目的]文章旨在推动海上风电基础的优化设计,将理论更加完善,模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。[方法]首先介绍了一种高级本构模型:UH模型(Unified Hardening model,统一硬化本构模型)的理论框架,随后对其进行了面向实际工程应用需求的修正,最后将修正后的模型应用在大直径单桩桩-土分析中,并对结果进行了宏观和单元层面的分析以验证其有效性与实用性。[结果]经过修正和验证,得到了适用于实际工程问题的UH_G0模型。该模型将原始UH模型中的参数“初始孔隙比”替换为“超固结比”;并引入Andersen经验公式,将剪切模量与本构参数κ解耦,显著提升了原始UH模型的初始剪切刚度,使得UH模型对变形(刚度)敏感的边值问题具有适用性。[结论]UH模型作为理论框架清晰,参数物理意义明确的高级本构模型具有较好的实际工程应用潜力。研究进行的面向工程设计需求的两项修正是必要的,二者分别提高了UH模型实际应用于边值问题的便捷性和初始刚度计算的准确性。修正后的UH_G0模型在有限元模拟过程中表现出对实际工程问题良好的有效性与实用性。

加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术在深基坑工程中的应用

为提升软土地区深基坑工程的工程质量,文中以某高层建筑项目为例,设计加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙支护方案及对该方案的施工技术进行分析,并对工后的施工效果进行评价。结果表明,施工后的桩底标高为150mm,桩位偏差为15mm,桩的垂直度偏差为0.5%;桩身完整均匀,桩身混凝土强度达到1.2MPa;基坑围护结构最大变形位移值为20mm。所有的检测值未超过预警值,满足设计方案的要求。加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术的工程总造价为8210.4万元,比钻孔灌注桩高了3.6%;施工周期为60d,比钻孔灌注桩的施工周期缩短了50%。加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术具有优良的社会经济效益。

超长大直径钻孔桩基础现场压缩静载荷测试分析

文中以某桥梁工程为例,对静载作用下不同类型桩的沉降量时程响应曲线以及荷载随深度的传递机制进行分析。结果表明,相同荷载水平下,2号桩的沉降量与1号桩相比降低了55.3%~67.8%。所有荷载水平下,钻孔灌注桩的桩身轴力随着深度的增加呈现不断下降的趋势。相同荷载条件下,钻孔灌注桩的桩身轴力略高于1号桩的桩身轴力,最大荷载水平下,2号桩的桩端部支撑百分比高于1号桩的端部支撑百分比。随着施加荷载水平的增加,钻孔灌注桩的桩侧摩阻力呈现先快速增加后平稳的趋势。相同荷载水平下,2号桩的桩侧摩阻力大于1号桩的桩侧摩阻力。总之,桩越长,钻孔灌注桩的承载能力越强。

紧邻大直径浅埋原水管深基坑工程设计与实践

以福州江阴电力管廊隧道项目为例,针对长距离紧邻的大直径原水管的保护,介绍深基坑工程的实施方案,重点说明所采取的拉森钢板桩和外侧增加H型钢的围护体结构,竖向设置两道钢管水平支撑和坑底进行旋喷桩被动区加固等关键技术方案。监测结果表明,在基坑开挖和换撑过程中引起的管线位移限值均在可控范围内,采用的设计方案是合理有效的。