基于光纤监测钻孔灌注桩承载性能研究

为了研究湖州软土地区钻孔灌注桩侧摩阻力的发挥,采用光纤监测技术获取试桩在现场载荷试验中桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降位移。通过对监测数据分析,结果表明:试验荷载下试桩为摩擦桩,摩擦桩的承载力提高主要由桩侧摩阻力决定,且随着桩顶荷载的增加各土层的侧摩阻力相应增加;上部的黏质粉土层侧摩阻力随着加载等级的增加相应增加并趋于极限,其他土层侧摩阻力也逐渐增加,其中桩承载力主要由中部粉质黏土层的侧摩阻力提供;在桩顶荷载较小的情况下,桩顶荷载由上部的土层侧摩阻力承担,轴力未传递到下部土层,下部土层对桩身侧摩阻力无发挥,桩端阻力为零。

地基预压对桩基承载性状影响分析

建立了成层土中超长桩考虑桩土相互作用的三维非线性有限元数值模型,选取摩尔库伦准则为土体本构模型,通过对计算域、地应力平衡、边界条件等设定,使结构能反映实际工作情况,并与试验结果进行对比,验证了模型的准确性。模拟计算了单桩在地基预压工况下的竖向受力模型,地基预压后,桩侧摩阻力会因桩周土体应力增加而得到明显强化,所以桩基承载力有所提高,但预压对桩侧摩阻力的增大效果受到土体性质的影响,且预压荷载对土体的影响一般随着深度的加大而减弱。在单桩模型的基础上模拟计算了3×3群桩在地基预压工况下的竖向受力模型。通过改变预压地基的范围和预压荷载大小研究超长群桩在竖向荷载作用下承载力、桩顶Q-S曲线、桩侧摩阻力的变化。

超长PHC管桩竖向抗压承载性状分析

为研究超长PHC管桩竖向抗压承载特性,基于6根单桩竖向抗压静载试验,建立三维有限元计算模型,通过改变模型中的桩长,探究单桩竖向抗压承载特性的变化。结果表明在设计最大试验荷载内加载时,端承摩擦型的超长桩Q-s曲线呈缓变型,未见破坏突变特征点,以桩顶位移控制确定单桩极限抗压承载力时,需考虑扣除桩身压缩量,不可忽略桩身压缩量;超长桩的桩身竖向位移呈现上部大,下部小的分布,而短桩的桩身各深度处竖向位移相差很小;超长桩上部的桩周侧摩阻力先发挥,下部后发挥,呈现从上至下逐渐发挥的特征,而短桩的桩周侧摩阻力基本同步发挥;短桩的轴力沿深度的衰减速率相差不大,而超长桩的轴力衰减主要集中在桩身上部。

微型劈裂注浆桩复合地基桩土应力比算法研究

劈裂注浆技术是加固黄土地基的常用技术,在进行劈裂注浆桩复合地基沉降计算时,需要合理的桩土应力比公式作为理论支撑。根据黄土劈裂注浆原理将桩周土划分为注浆压密区和原地基土区,认为注浆压密区土体呈现水泥土特性。考虑到劈裂注浆桩与注浆压密区间相互作用受劈裂支脉的影响,在假设桩侧摩阻力线性分布的基础上,建立了劈裂注浆桩侧摩阻力计算方法,结合垫层桩土体在应力与位移协调下的相互作用,得到了桩土应力比计算公式。通过现场试验结果与计算结果对比发现,两者相对误差在10%左右,满足工程实用性。最后采用单一变量法分析发现,劈裂支脉长度的增加使得桩体所分担荷载增加,而注浆压密区压缩模量增加能够明显分担桩体应力。

中外标准体系下桩基侧摩阻力计算方法对比分析

本文以实际工程的桥梁勘察设计为例,在介绍欧、美、中三种标准体系下桩基侧摩阻力计算方法流程的基础上,分别采用欧标体系下的旁压测试方法、美标体系下标准贯入和室内试验方法及中标体系下标准贯入和室内试验方法对桩基侧摩阻力进行了计算。通过不同体系下桩基侧摩阻力计算的对比分析,为以后在欧、美规范的执行国别实施类似桥梁项目提供借鉴。

高原山区微型桩群桩基础抗拔性能研究

探讨微型桩群桩基础的抗拔性能以及将布置方式改为斜桩后不同倾角下抗拔性能的变化。通过在川西地区开展原位足尺试验,并结合数值模拟对计算结果进行分析。结果表明:本文建立的微型桩群桩基础有限元模型是可靠的;微型桩2×2型群桩基础在该地层条件的抗拔性能表现不理想,不能满足设计要求;将基桩布置方式改为斜桩后,其极限抗拔承载力显著提高,侧摩阻力以及桩周土阻力随着倾角的增大而增大,但倾角存在一个最优值,当其增大到25°后抗拔承载力不增反减。因此,在实际工程中,建议微型桩群桩基础在采用布置斜桩提高抗拔性能时的倾角取15°~20°。

穿越溶洞型基桩竖向极限承载力计算方法研究

在岩溶地区,若基桩下伏溶洞的顶板厚度不符合稳定性要求,需考虑基桩穿越溶洞并嵌入溶洞底板以提高基桩承载力。但是,目前尚无计算穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的成熟方法。为此,首先通过室内试验研究穿越单层溶洞基桩在桩顶逐级加载条件下“地层-基桩-溶洞”系统的渐进破坏过程及破坏模式;然后,基于塌落拱理论建立溶洞顶板张拉破坏高度的计算方法,揭示桩身侧摩阻力的“拱效应”现象;其次,基于小应变理论和单向受压微元体平衡方程,建立桩身压屈的临界条件,提出了桩身轴向受压极限荷载的计算方法;最后,提出穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的计算流程,并采用该方法计算某实际穿越溶洞型基桩的竖向承载力。

软土地区素混凝土桩单桩承载力不足原因分析及处理

低强度等级素混凝土桩(LC桩)由于其工作原理及经济等因素,应用前景十分广泛。从工程实例出发探讨了素混凝土桩桩端入中低压缩性土深度的问题,提出桩端入中低压缩性土的深度适当加大(3~4 m为宜),有益于提高LC桩单桩承载力,降低工程造价,提高经济效益,同时淤泥地基中素混凝土桩的单桩承载力计算不宜考虑淤泥的侧摩阻力,会导致计算的单桩承载力偏大。

考虑细观桩侧摩阻效应的桥梁桩基水平受荷响应分析

桥梁桩基除了要承受竖向荷载之外,往往也要承担很多水平荷载。对水平受荷桩基的桩侧摩阻效应进行细观分析,提出了考虑桩侧摩阻效应的桩身挠曲线微分方程,再结合p-y曲线法对桩基水平受荷响应进行求解分析,并用计算结果与试验数据对比,证明了方法的可靠性。基于提出的方法,探究了桩土界面摩擦角以及桩基尺寸效应对水平受荷桩土体系的影响。研究结果表明,桩侧摩阻对桩土体系有加强作用,桩侧摩阻效应影响下桩顶位移和桩身最大弯矩的折减比随桩土界面摩擦角的增大而减小,也随桩径的增大而显著减小。所得结论对今后桥梁桩基工程具有重要的参考价值。

新建河道下穿既有高铁桥梁安全分析

针对新建河道下穿既有高铁桥梁施工过程(排桩支护结构施工、U型槽河道施工、河道最高设计水位)对桥墩以及桩基础的影响进行数值分析。结果表明,河道下穿施工引起的既有高铁桥梁桥墩的变形量在0.5 mm以内,满足《高速铁路设计规范》中限值要求,说明新建河道对高铁桥梁影响较小。河道下穿施工过程中,在距离桩顶(0.28~0.34)倍桩长处的轴力出现最大值。排桩支护结构施工时,桩侧摩阻力随桩基深度的增加先减小后基本不变;U型槽河道施工及最高设计水位时,桩侧摩阻力随桩基深度的增加先增大后基本稳定。

基于自平衡试验的桩基侧摩阻力修正研究

《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 3363—2019)中第6.3.3条推荐的桩侧土质极限摩阻力qik标准值,仅仅与土的类型和状态有关,对同一类土层的不同高程处桩周土质侧摩阻力的变化无明确说明。基于某百米级桩基础竖向承载力自平衡静载试验分析,详细介绍了桩身侧摩阻力试验原理和分析方法。试验结果表明,同一土层的桩身侧摩阻力随着桩身轴力和土压力的变化而变化。以往规范中按土体类型和状态进行简易划分,不能反映桩身土体侧摩阻力的真实变化规律,应通过试验结果进行修正,可为类似工程提供参考。

自平衡法在独柱墩桥梁抗倾覆加固中的应用

独柱墩桥梁抗倾覆加固桩基承载力及桩侧摩阻力检测试验,采用自平衡法具有不受场地条件限制,安全可靠及经济等特点,但此试验对桩基灌注、传感器安装和数据处理等提出了更高的要求。本文以某高速公路立交跨线桥抗倾覆加固项目为依托,结合独柱墩桥梁抗倾覆加固中桩基施工特点及试验实施经验,提出了自平衡法相关技术要点及注意事项,解决了自平衡试桩法在独柱墩桥梁抗倾覆加固中的应用问题。

砂土中抗拔桩与抗压桩模型试验研究

为研究单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了砂土中长径比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷载下桩身不同深度的应变。分析表明,抗拔桩不论是位移还是位移增长速率,都远远超过抗压桩。因此,抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力。抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性,试验所得抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.56。抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身中下部侧摩阻力迅速增长。抗拔桩桩端部侧摩阻力表现出弱化效应,抗压桩则表现出强化效应。

大直径深长钻孔灌注桩竖向承载力特性试验研究

在唐山LNG罐区对9根大直径钢筋混凝土灌注桩进行了竖向荷载现场试验,其中桩端后注浆工艺试桩3根,三岔双向挤扩工艺试桩3根,挤扩支盘工艺试桩3根。基于现场静荷载和桩身应力测试结果,分析了3种不同施工工艺钻孔灌注桩竖向荷载传递规律。试验结果表明:3种不同施工工艺的大直径深长钻孔灌注桩试桩荷载-沉降曲线没有明显拐点,后注浆工艺试桩荷载传递过程表现为摩擦桩的特性,桩侧阻力几乎承担全部荷载,而三岔双向挤扩支盘工艺和挤扩支盘工艺试桩荷载传递过程表现为端承摩擦桩的特性,桩端阻力占总荷载的20%～30%;3种不同施工工艺试桩的轴力及桩-土相对位移变化规律基本相似,桩侧桩端阻力非同步发挥且相互影响,桩侧摩阻力均表现出强化现象。对整个罐区要求单桩承载力特征值不小于8 100 kN。3种施工工艺的钻孔灌注桩承载力均能满足要求。

等截面桩的抗拔机理研究

本文通过有限元计算分析 ,对等截面桩在抗拔情况下作用机理进行了研究 ,并与抗压情况下作用机理进行了比较。在分析了桩土荷载传递规律、桩侧阻力变化规律、桩侧压力变化规律、土中位移变化规律后 ,得出了抗拔桩具有“越拉越松” ,而抗压桩具有“越压越紧”

钻孔扩底桩原型对比试验研究

为选择合理的桩基础形式,结合静荷载试验对一大型建筑场地同一地质条件下相同桩径的钻孔扩底桩和不扩底桩进行桩身轴力和桩侧阻力测试,以确定单桩竖向承载力设计参数。通过对测试资料的分析,对比两种桩型桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力分布特征,探讨两种桩桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥过程,研究两种桩荷载–沉降特性。研究结果表明,扩底桩能够充分发挥持力层的承载潜力,对提高单桩承载力、减小桩体沉降效果显著。

桩端岩土强度提高对超长桩桩身总侧阻力的强化效应研究

基于5个场地中共15根超长桩的现场对比试验和2根超长桩的对比弹塑性数值模拟,分析了超长桩桩端岩土强度提高对桩身总侧阻力的影响。发现桩端沉渣厚度减小或无沉渣,超长桩桩身总侧阻力提高29.86%～112.17%;桩端注浆后,超长桩桩身总侧阻力提高33.07%～66.95%;桩端入硬层或基岩后,超长桩桩身总侧阻力提高23.34%～235.65%。结果表明,和一般桩(即短桩和中长桩)一样,桩端岩土强度提高同样能使超长桩的桩身总侧阻力得到强化。

X形混凝土桩抗拔特性试验研究

利用自行开发的大型土工试验模型槽,进行了等截面积X形桩和圆形桩抗拔性能对比试验研究,比较了二者轴力、桩侧摩阻力及位移的分布和变化规律。X形桩相比圆截面桩侧表面积增加了31.5%,试验结果表明,二者桩侧摩阻力分布规律相同,沿桩长可分为提高区域、衰退区域;摩阻力发挥充分的区域在埋深1.50～3.00m,此区域中X形桩摩阻力的最小值和峰值都较圆形桩大,相同的桩头位移下X形桩的侧摩阻远大于圆形桩,其极限抗拔力高出圆形桩约16.7%。

灌注桩桩土相互作用试验及有限元模拟研究

以灌注桩桩土相互作用的原位试验为基础 ,结合西安土层结构、性质 ;采用有限单元法对黄土地区的砼灌注桩桩—土相互作用进行仿真模拟 ,研究了桩土相互作用、荷载的传递规律、桩土相对位移与桩侧摩阻力的关系。通过桩载试验资料对比 ,得出三维有限单元法的模拟结果与实测值相近 ,该研究进一步揭示了桩土相互作用的实质 ,为最优桩长的选取和单桩承载力的确定奠定了基础。

大直径钻埋预应力混凝土空心桩承载力的试验

通过室内模拟试验,对大直径钻埋预应力空心桩承载力的桩侧阻力和桩端阻力分别进行模拟研究。分析桩周注浆体与桩体间的摩阻力以及注浆体与土体间的摩阻力,并与桩和土体界面的摩阻力试验结果相比较;研究桩端注浆前后承载力大小及其变化规律。研究结果表明:桩周压浆介质的差异对桩承载力性状影响很大,以填石压浆效果最好;同时压浆填料中含泥量宜控制在5%以内。此研究成果为完善大直径钻埋预应力混凝土空心桩设计与计算理论奠定基础。