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。

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。

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。

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。

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。

大直径深孔穿越岩溶旋挖钻孔桩施工技术

针对传统工艺在施工复杂地质下,尤其是溶洞区下的大直径深孔桩时容易出现卡钻、浆液面骤降导致孔壁坍塌、泥浆与河道串通流失等情况,为解决此类地质情况下成孔、桩基成型难题,本文结合郑万高铁湖北段10标神农溪双线大桥主墩桩基施工的实际情况及特点,通过采用三级变截面全钢护筒跟进配合旋挖钻干钻的方式,顺利穿越了多层溶腔群,解决了深孔岩溶地段漏浆、塌孔及水质污染的难题,取得了景区施工良好的环保效益。

文物桥梁?3.6m超大直径钻孔灌注桩施工关键技术

介绍了浙江省文物桥梁,宁波市灵桥?3.6m超大直径钻变截面钻孔灌注桩整个施工过程。并着重介绍了,在市中心特殊区域、场地狭小、正常通航情况下,钻孔、超大直径钢筋笼制作、大方量水下混凝土灌注等关键施工技术。且在严格遵守最大程度保护文物建筑的真实性、最低限度干扰的原则下,对灵桥基础顺利实施了维修加固。其中的协调组织、关键施工设备、关键施工技术及相关技术参数,为类似工程提供了借鉴。

大直径多桩联合变截面大承台设计

通过工程实例,详细地阐述了变截面桩承台的设计要点及计算方案,达到了尽可能减少地基土的开挖量和回填土对基础产生的荷载的目的,可供大直径多桩联合半截面大承台设计工程参考。

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。

大直径变径桩横向承载特性模型试验

为研究变截面单桩在横向静载荷作用下的变形及承载特性，选取4根不同变径位置的模型桩，设计了可以在同一介质中同时完成4根桩的模型箱和模型加载设备，开展了变截面单桩横向静载荷作用下变形及承载特性模型试验研究。运用EVD，DPL等方法对桩周介质材料和填筑参数进行了测试与评价，测试分析了4种不同变截面位置的阶梯型变截面桩桩身拉、压应变曲线、桩顶水平荷载位移曲线。研究结果表明：变截面桩横向受力比直桩合理；变截面桩变径段长度占整个桩长40％～50％时效率最高，变径段长度超过桩长50％时，对提高桩横向承载力作用有限；桩顶荷载一位移曲线呈现典型的非线性特征。

三维波动土中考虑桩身变截面与桩周土相互作用的大直径桩的动力特性

采用Voigt体来模拟桩身变截面与土的相互作用,得到了三维波动土中考虑变截面与土相互作用的大直径桩–土作用模型。对桩身变截面处的应力平衡和应变连续条件进行拉普拉斯变换,得到修正的阻抗函数递推法。桩周土采用考虑径向和纵向波动的三维轴对称模型,桩身采用黏弹性Rayleigh-Love杆来考虑大直径桩的横向惯性效应。结合修正的阻抗函数递推法,通过求解桩土动力平衡方程得到了桩顶的速度频响的解析解和瞬态激振下速度时域响应的半解析解。通过参数分析,将所得解与忽略桩身变截面与土相互作用的解进行对比,并分析有关参数与变截面与土相互作用的耦合作用。

大直径变截面桩与等截面桩的横向承载特性对比研究

为对比研究大直径变截面桩与等截面桩在横向荷载作用下的承载特性,使用有限元软件进行数值模拟,考虑变截面位置的差异对桩基横向承载特性的影响,建立了变截面位置在-8 m、-18 m及-28 m处的桩基模型以及大直径等截面的桩基模型,研究了大直径变截面桩与等截面桩在横向荷载作用下的位移、剪力与弯矩变化规律。结果表明:变截面在-8 m且位于砂土层的桩基位移大于等截面桩基的位移,变截面位置在-18 m、-28 m处的桩基与大直径横向位移相近;随着变截面位置的加深,桩基剪力变化逐渐与等截面桩基剪力变化规律相近;变截面位置在-8 m处的桩基桩身最大弯矩位于其变截面处,变截面位置在-18 m时,桩基弯矩变化规律逐渐与等截面桩基桩身弯矩一样。综合考虑桩基的横向承载特性,建议结合实际工程情况,确定变截面桩基位置在距桩顶2/3以下。