层状地基中PHC管桩的静压残余应力试验研究

静压桩贯入过程中,因桩顶卸荷残留于桩身的应力较为显著。通过成层土地基中5根桩身预埋准分布式FBG光纤传感器的静压桩足尺试验,对开口PHC管桩沉桩过程中施工残余应力性状、沉桩结束17 d内桩身残余应力的发展变化情况及其对后续静载荷试验影响进行了阐述。试验表明,开口PHC管桩桩身残余应力及桩侧平均残余摩阻力随贯入深度呈折线型分布,中性面深度与贯入桩长比值介于0.66～0.92之间,其大小与桩端持力层密实度及桩端残余应力呈正相关关系。土塞效应成为制约开口PHC管桩桩端残余应力不同于其他桩型的主要因素之一;休止期内桩身残余应力逐渐趋于稳定,中性面处桩身残余应力降低幅度介于3.2%～29.88%之间,桩端残余应力降低幅度介于10.78%～32.39%之间;静载荷试验过程中不考虑施工残余应力将高估中性面以上桩侧摩阻力约53.46%,低估中性面以下桩侧摩阻力及桩端阻力分别56.62%,10%。研究成果可为进一步研究开口PHC管桩施工残余应力性状提供依据。

基于桩身应力测试的静压PHC管桩贯入机制

压桩过程中PHC管桩侧摩阻力与端阻力的分离是制约其贯入机制及承载力研究的瓶颈。通过桩身预埋准分布式FBG光纤传感器,对贯入成层土地基中5根足尺开口PHC管桩侧摩阻力及端阻力发展变化情况进行了监测。试验表明,准分布式光纤传感测试技术现场可操作性强,粗放施工环境下贯入阻力分离效果较为理想。成层土地基中压桩力曲线基本反映地层土性变化,桩端土层性状对压桩力影响较大。硬质土层界面处试桩压桩力平均增幅约为64.06%,端阻力受地层变化影响更为显著,平均增长幅度约为97.41%,侧摩阻力平均增长幅度约为17.92%;桩端位于非硬质土层试桩压桩力变化不明显。贯入过程中现场足尺试验桩身应力变化不同于室内模型试验,桩身上、下部侧摩阻力发挥的力学机制不同。受现场粗放施工条件及深度方向土层变化影响,贯入成层土地基中桩侧摩阻力临界深度现象不明显。

PHC管桩在外海桥梁中的应用

结合南通某港大桥工程PHC桩沉桩施工检测结果,探讨影响外海桥梁桩基施工的因素,指出偏心锤击产生的高值打桩拉应力是产生桩身裂缝的根本原因,建议外海桩基选用PHC管桩时要考虑承载能力、沉降及其抗锤击能力,宜选择刚度大的大直径PHC管桩。

粉质土中PHC管桩打入性状研究

文中通过现场足尺试验及静载荷试验监测粉土地基锤击沉桩过程中的锤击数及土塞高度的变化,分析了锤击数与地层强度的关系及沉贯过程中土塞效应。结果表明PHC管桩沉桩的锤击数可以反映出地基土的强度;连续的打桩会降低土体强度,利于沉桩;随着打入深度的增加,土塞高度不断增加;土塞率及土塞增长率均呈现先减小后增大的趋势,这与上部粉土下部砂土的土层结构有关;PHC管桩的荷载-沉降曲线为缓变型;为粉砂复合地层锤击沉桩的可打入性分析及评估土塞效应提供参考。

PHC管桩土塞效应影响的数值模拟

通过三维数值分析软件FLAC3D分别模拟了PHC管桩的开口桩以及闭口桩的单桩竖向抗压承载力,分析了土塞效应对PHC管桩竖向抗压承载力的影响因素,进而得出了一些有益的结论。

静压敞口预应力高强混凝土管桩界面剪切性状试验研究

桩土界面剪切行为对静压敞口预应力高强混凝土(PHC)管桩沉贯性状及长期承载力特性具有至关重要的作用。通过成层土地基中桩身预埋光纤光栅(FBG)传感器的静压桩足尺试验,分别对敞口PHC管桩贯入及静载荷试验中的桩土界面剪切行为进行研究。结果表明:在贯入阶段,桩身轴力及侧摩阻力沿桩的深度方向逐渐传递,传力幅值与桩周土体性状密切相关,土层界面处轴力传递效率依次为98.2%、92.2%、96.3%、83.8%、80.5%。随着压桩循环次数的增加,同一深度土层摩阻力呈逐渐减小趋势。经历5个压桩循环后,深度6 m处的砂质粉土层摩阻力减小幅度约为46.25%,深度10 m处的粉质黏土层经历3个压桩循环后摩阻力减小幅度约为12.1%;载荷试验过程中,桩侧摩阻力随着桩顶荷载施加自上而下逐步发挥。摩阻力完全发挥所需的桩土相对位移,粉质黏土层的最大,约为6.96~7.46 mm,淤泥质黏土层的次之,约为6.05 mm,砂质粉土层的最小,约为4.23 mm;与原状土相比,重塑区土体含水量、孔隙比参数指标降低,重度、黏聚力及内摩擦角增大。桩周重塑区土体物理力学指标变化是贯入及载荷试验阶段桩土界面剪切行为不同的重要原因。