液化土层厚度差异下大直径变截面单桩基础振动台试验

针对地震作用下不同液化土层厚度对大直径变截面单桩基础动力响应的影响,依托实体工程设计振动台模型试验,分别从土层孔压比、桩身加速度、桩顶水平位移及桩身弯矩等方面对大直径变截面单桩基础的动力响应进行了研究,结果表明:孔压比开始增长和趋于稳定的时间随液化土层厚度的增加均呈滞后趋势,液化土层厚度越薄,孔隙水上升越快,液化土层越容易发生液化。变截面位置位于液化土层时加速度增长较为明显,El-Centro波作用时大直径变截面单桩基础桩顶加速度放大系数最小,1004波作用时桩顶加速度放大系数最大;大直径变截面单桩基础桩顶水平位移最大值随液化土层厚度的增加逐渐增大,且地震波差异会影响其趋于最大值的时间;大直径变截面单桩基础最大弯矩在液化土层和非液化土层交界产生,且液化土层厚度越大地震波差异性对变截面位置处弯矩影响越大。在进行大直径变截面单桩基础的抗弯设计时,应着重考虑液化土层和非液化土层分界面处和变截面处抗弯能力。液化土层从30cm到50cm,大直径变截面单桩基础桩身加速度放大系数及桩顶位移分别增加了1.61倍和1.65倍。

震陷土层变化下变截面单、群桩动力响应差异

为研究地震动作用下震陷土层厚度不同时大直径变截面单桩与群桩基础的动力响应差异,依托厦门第二东通道翔安大桥,通过振动台模型试验,开展震陷土层厚度30、40、50 cm时,单桩与群桩基础桩周土震陷量、桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩动力响应差异研究.结果表明:随着震陷层厚度增大,单桩与群桩基础桩周土震陷量、桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩均逐渐增大,且加速度及弯矩在变截面处突变;同一震陷层厚度下,群桩基础桩周土震陷量较单桩大,但群桩基础加速度、桩顶水平位移及桩身弯矩均小于单桩.震陷场地桩基础设计时,应着重考虑变截面单桩与群桩动力响应差异,保证桩基础抗震性能.

高陡边坡变截面桩基础受力性能研究

高陡边坡中输电塔大直径钢管直桩基础存在材料浪费、经济型较差的问题,使用阶梯变截面桩基础可有效提高基础的经济性、降低施工难度。文中采用ABAQUS软件分别建立45°边坡的变截面桩及直桩精细化有限元模型,在相同下压工况下,以最大应力和最大位移为分析对象,对变截面桩和直桩进行对比。研究发现,在软土地区45°边坡条件下,变截面桩和等截面桩最大拉应力值均符合强度要求,最大位移和钢筋笼最大应力相差很小,变截面桩可以代替直桩;在硬土地区45°边坡条件下,变截面桩和等截面桩最大拉应力值均符合强度要求,最大位移和钢筋笼最大应力相差很小,变截面桩可以代替直桩。研究成果可为阶梯变截面桩在高陡边坡输电塔中应用提供一定的借鉴与参考。

复杂地层大直径变截面超长桩基施工技术应用研究

大直径变截面超长灌注桩具有可充分发挥结构性能、工程造价低等诸多优势,在高墩大跨桥梁桩基中得到广泛应用。但与等截面桩相比,大直径变截面超长灌注桩的施工工序较多,工艺较为复杂,质量控制相对困难。文章依托新疆某高速公路特大桥桩基工程,针对砂卵石全风化砂岩复合地层大直径变截面超长桩基施工技术进行探讨,分析阐述施工工艺流程,提出施工技术要点,以期为类似工程施工提供借鉴参考。

大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(Ⅰ)

变径桩在桥梁桩基和软土地基处理得到了一定程度的应用,对其承载特性和工作机制的研究十分必要。通过室内大型模型试验,对大直径变截面单桩的荷载与沉降关系、桩侧摩阻力分布形式、桩身内力和桩端、变截面处的破坏模式等问题进行了探讨,试验结果表明,在桩顶截面相同的情况下,变截面桩竖向承载特性受变截面比影响显著,变截面比越小,竖向极限承载力越小。模型试验P-S曲线不存在最优变截面比,变截面比设计受桩横向受力特性的控制。变截面处土体挤土效应的发挥是以牺牲桩顶位移为代价,在只有到达一定桩身位移时,才体现明显的挤土效应,使承载力提高。

大直径变截面桩竖向承载力及沉降算法研究

大直径变截面桩荷载传递机理复杂,传统桩基理论已不能恰当分析其工作机理和受力性能。针对此类问题,从大直径变截面桩的实际受力状态出发,通过分析桩体所受摩阻力和端承力的发挥情况划分桩体不同受力状态,在考虑一定安全储备的基础上选取其中一个临界状态进行研究,根据桩-土变形协调条件提出大直径变截面桩竖向承载力及沉降量的计算方法,并用该方法对苏通大桥变截面桩基础进行竖向承载力及沉降量计算,结果与通过试验得到的设计值十分接近,表明该方法比现行规范算法更准确。

城市岩土工程与新技术

十一五期间,中国已进入城镇化快速增长时期,功能化、立体化、高速化以及改善综合环境成为现代城市建设的特点。城市岩土工程是指城市建设中与岩土及地下水相关部分。回顾和总结了近几年超高层建筑、大型地下空间工程、轨道交通、越江隧道等城市建设热点的发展现状与特点。简要介绍了大直径超长桩技术、新型抗拔桩技术、深基坑变形与环境影响控制技术、可持续发展的基坑支护技术、大断面管幕箱涵技术、现代气压沉箱技术、地下工程三维数字化技术等新技术。

地震作用下液化场地变截面桩与等截面桩的动力响应对比分析

为研究液化场地变截面桩的动力响应,依托翔安大桥实体工程,采用有限元软件,建立变截面桩-土和等截面桩-土相互作用模型,模拟液化场地变截面桩及等截面桩在地震作用下的振动反应,分析在地震作用下变截面位置不同的变截面桩及等截面桩的动力响应特征。结果表明:地震作用下,液化土层不同深度处的孔压比变化规律基本相同,均从0逐渐增大最后趋于稳定;变截面桩的桩身加速度和桩身位移均大于等截面桩,且桩顶加速度峰值出现的时刻均滞后于桩底;在饱和砂土层处,桩身位移变化趋势均较陡;变截面桩的桩身弯矩峰值和桩身剪力峰值均大于等截面桩,且其峰值出现的位置较等截面桩深;地震作用下,变截面桩及等截面桩的弯矩与剪力均在安全范围之内;液化场地变截面梁桥桩基础抗震设计时,应着重分析液化土层与非液化土层分界面以下的抗弯能力设计及液化土层中抗剪能力设计。

基于光纤监测的大直径变截面钢管复合桩承载性状

为了研究超长大直径变截面钢管复合桩的承载性状,选取鱼山大桥45号桩,以墩身和箱梁自身重力为荷载进行静载试验,利用分布式光纤进行现场监测,并利用ABAQUS进行实际工况建模,通过对比计算结果与实测值以验证建模参数选取的合理性。在有限元模型基础上,通过施加压、弯、剪、扭等复杂荷载及改变桩基自身参数,研究桩身参数对桩基承载性状的影响。研究结果表明:光纤监测能够很好地应用于此类海洋环境下超长大直径变截面钢管复合桩的监测;变截面处桩身轴力有突变,下半段桩身侧摩阻力发挥较好,上半段由于钢管存在对侧摩阻力发挥有一定影响,桩端阻力对桩基承载力贡献显著;桩身轴力模型计算结果与实测结果较接近,说明建模方法及参数选取得当;设置变截面能够改善桩基承载性能,但是变截面位置要适中,钢管越厚、剪力环间距越密,钢管复合桩横向刚度增强现象越明显。

洛溪大桥拓宽工程斜拉桥主塔基础设计与施工

洛溪大桥拓宽工程主桥采用双塔双索面叠合梁斜拉桥,主跨305m,主塔采用变异钻石型塔,塔墩基础采用群桩基础。为满足水利防洪要求,北岸主塔基础采用低桩承台,双壁钢围堰施工,南岸主塔基础采用高桩承台,单壁套箱施工。其中南岸新建主塔基础紧挨旧桥基础,为减小新桥基础规模,降低新桥建设对旧桥基础的影响,主塔基础采用变截面钻孔灌注桩,既满足了结构受力需要,又降低了工程造价,可为以后类似桥梁结构设计、施工提供参考。

双护筒技术在大直径灌注桩静载试验中的应用研究

通常,在地面实施静载试验,而对于有地下室的桩基,受到地下室开挖段桩身侧摩阻力的影响,获得的有效桩长单桩极限承载力的准确性大为降低。双护筒技术是在开挖段利用内外护筒将开挖段桩身与桩周土隔离,完全消除开挖段桩侧摩阻力的影响,可以得到准确的有效桩长单桩极限承载力。该文通过一个工程实例,详细介绍了双护筒技术在大直径灌注桩静载试验中的应用,可为类似的基桩静载试验提供参考。

大直径阶梯型变截面桩竖向承载力计算方法研究

通过分析阶梯型变截面桩-土体系的荷载传递过程,综合考虑桩侧土体侧摩阻力及端桩承载力的发挥情况,并考虑一定的安全储备,提出了基于变形协调原则的变截面桩基竖向承载力和沉降的计算理论和公式,该方法克服了规范法中桩基竖向承载力和沉降不相关的缺陷,并以某深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩为例,分别采用变形协调原则法和规范法对该桩基进行计算和对比分析,结果表明:变形协调原则法计算出来的桩基竖向承载力小于规范法计算值。

砂土中大直径单桩水平循环加载模型试验研究

采用电机伺服水平循环加载设备开展了一系列1g模型试验,研究砂土中大直径单桩在水平循环荷载作用下的刚度和变形累积特性。试验结果表明,一次加卸载产生的残余位移约为峰值位移的80%;随着循环次数的增加,循环加载滞回曲线面积逐渐减小,表明桩周土体行为从弹塑性向弹性阶段转变;滞回曲线割线刚度随着循环次数的增加,呈现先增后减的变化,为浅层桩周土体逐渐密实以及桩周土体抵抗由浅层向深层发展的趋势引起;桩顶累积位移随桩径增加而近似等幅减小,随埋深增加,位移的减小幅度也逐渐减小,表明了临界埋深的存在。在指数模型的基础上,在双对数坐标系中通过线性拟合给出了循环累积位移经验模型,发现增大桩径对于减小循环累积位移的效果要好于埋深。

饱和土中变截面大直径桩纵向振动理论解和数值解对比分析

基于饱和多孔介质理论,对饱和土中变截面大直径桩的纵向振动特性进行研究。首先根据饱和土动力控制方程,得出大直径桩侧土体复刚度,桩底采用黏弹性支承,再将桩身按变截面分段,采用能考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的动力方程。结合初始条件、边界条件和连续条件,利用阻抗递推法求解变截面大直径桩-土动力方程耦合方程得出桩顶频域解析解,通过卷积定理和逆傅里叶变换得出桩顶速度时域半解析解。然后利用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,将数值解和理论解在桩身存在软硬夹层、变截面以及变截面段桩的长度和位置变化等情况进行了对比分析,利用数值计算解验证了理论计算模型的正确性。

基于GRLWEAP的海上风电场超大直径桩基可打入性分析

随着海上风电机组单机容量增大、离岸距离和水深增加,如何科学有效地开展超长超大钢管桩可打性分析成为海上风电场工程设计及施工的重点和难点。以山东某拟建海上风电场为例,采用基于波动方程分析方法的GRLWEAP程序模拟海上风机超大直径单桩基础沉桩的动力学过程。计算结果表明,GRLWEAP程序可有效计算分析不同锤型下打桩过程中锤击数、桩身应力变化情况及可能出现问题,为工程桩锤的选型、沉桩难易程度的预判提供准确有效的指导。

大断面倾斜单桩式桥梁拱座受力分析

根据拱桥拱座和斜桩的受力特性设计了一种新型拱座结构形式——大断面倾斜单桩基础作为拱座。为了准确分析此类拱座基础的受力性状,结合某上承式提篮拱桥拱座基础,通过有限元数值模型和现场实测分析,研究了基础在最不利荷载作用时的应力分布情况和偏心距对拱座基础受力的影响,为类似桥梁的拱座基础设计提供参考。

大直径扩底灌注桩单桩竖向承载力优化设计

深基础是以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础,其埋深较大。必须在确保建筑物安全的情况下,节约用料,方便施工,且可提升经济效益。为了探究大直径灌注桩作为深基础的构件在承担上部荷载的条件下,其单桩竖向承载力的发挥情况,研究在同种地层沉积条件下,将大直径灌注桩分为同直径不同桩长、扩底式不同桩长两种情况,并按JGJ/T 225—2010《大直径扩底灌注桩技术规程》进行了计算、对比与优化,确认了定型原则,提出了合理的建议与结论。结果表明:桩身几何尺寸较短时不必进行扩底,桩身几何尺寸超过一定长度后可以进行扩底,扩底后的单桩竖向承载力会有相应的提升。扩底会出现几何长度不变但能够发挥桩侧阻力的有效长度缩短的现象。同时,桩扩底施工是否能够成功不同程度地受到地层条件与水文地质条件的制约。

大直径泥水盾构始发段掘进对近接既有地铁桥梁的影响分析

为了在大直径盾构泥水始发段保障邻近既有地铁桥梁结构的安全性和正常营运,依托京张高铁清华园隧道3#~2#盾构区间始发段施工工程,采用有限元方法建立三维精细化数值模型,分析始发段大直径盾构掘进引起邻近桥梁结构的变形规律,并给出有针对性的防护措施。研究结果表明:在大直径盾构始发施工时,在不采取防护措施的情况下,盾构工程对邻近桥梁结构产生较大的影响;盾构掘进引起的桥梁结构水平横向位移要远大于水平纵向位移,近隧道侧的桩基和桥墩的变形均大于远隧道侧;应在盾构临近和远离2个阶段注意对邻近桥梁采取防护措施。综合运用地层加固、阻隔防护、动态监测等技术,可有效对桥梁结构进行防护,研究结果可为今后类似工程提供可靠的参考。

大鳌特大桥深水大直径变截面桩基施工技术研究

深水大直径变截面钻孔灌注桩施工中,常出现变直径段桩轴线偏心严重、多层钢筋笼使变截面处部分砼保护层偏薄、灌筑工艺不精细使变截面处砼松散及桩底外围沉淀超规范等质量缺陷。本文通过大鳌特大桥深水大直径变截面桩基施工实践,采取了变截面段加导向环成孔技术、PHP泥浆泥沙分离循环系统、灌筑混凝土技术等方法,取得了全部桩基达I桩的效果。

高速铁路大直径盾构隧道超近距离侧穿墩台独桩基础变形控制

针对广湛高速铁路(广州—湛江)湛江湾海底大直径盾构隧道超近距离连续侧穿湛江海湾大桥A匝道墩台独桩基础工程,提出了全方位高压旋喷桩加固+洞内注浆+布置临时支墩的变形控制方案。经数值检算将10 mm作为墩顶沉降控制值,能够保证既有结构安全。盾构通过时邻近的A3#、A4#桥墩均先隆起后沉降,且沉降起始时间在盾构刀盘通过之前,施工中应注意合理控制切口压力。采用全方位高压旋喷桩加固后,桥桩与周边地层固结为一体,有利于减小地层沉降,进而控制桥墩沉降。经现场监测,穿越期间桥墩累计沉降最大值为0.71 mm,满足变形控制要求。