基于静力触探试验指标的静钻根植桩承载力计算方法

静钻根植桩因其兼顾高承载性能和绿色环保的优势而逐步在上海地区得到应用。虽然上海市《地基基础设计标准》(DGJ 08-11—2018)已将植入桩工法纳入到预制桩的推荐施工工法中,但并未提出相关的承载力计算细则,给静钻根植桩设计与应用带来了难度与不确定性。借鉴日本植入桩的承载力计算思路,等效为预制桩直径计算侧阻力,结合上海地区估算桩基承载力的经验,以单桥静力触探比贯入阻力为基本参数,引入侧阻力调整系数和扩大头阻力系数分别计算桩侧阻力和端阻力,提出了一种实用的静钻根植桩竖向承载力计算方法。工程实例计算表明,该承载力计算方法具有一定的可靠性,可为上海地区静钻根植桩设计提供参考。

静钻根植桩扩底桩端极限承载性能的试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型植桩工法,采用下段竹节桩与桩端扩底相结合的方式,大幅提升了单桩承压或抗拔承载力,在江浙沪地区已取得了大量应用实践,但限于目前的研究现状,对于桩端扩大头的承载性能不甚明晰。基于自平衡静载试验方法,对桩端扩大头的极限抗压承载性能开展了试验研究。研究结果表明:实测桩端扩大头极限承载力相比规范计算结果提高了40%,反分析得到上海(7)层粉砂的极限端阻力折减系数为0.72~0.81,明显高于规范建议取值0.50~0.55;桩端扩大头的承载能力完全发挥所需的桩顶位移值约为0.03倍桩径,且主要由端承力控制;静钻根植桩全桩身承载能力中,扩大头部分占比达64%~67%,扩大头结构完整性对静钻根植桩工作性能起到关键作用。

成层土中载体桩承载力特性实测研究

载体桩在成层土中的承载力特性尚未得到有效的分析。以成层土分布较为典型的苏州地区为例,采用统计方法分析该地区浅层土体物理力学特性,得到适合作为载体桩持力层的地层特性,分析得到单桩承载力在各持力层中的通用公式,同时得到载体填充量的一般公式,对单桩及群桩基础的载体填充量进行计算并验证,以开挖实测得到载体的合理抗拔半径,总结成层土中影响载体桩质量的因素及相应对策。结果表明,除个别较软弱土层外,一般地层均适合作为载体桩的持力层;各适用土层单桩承载力与持力层深度呈现近似抛物线关系;粉土、粉砂作为载体持力层时对单桩承载力提高效果明显;各土层载体填充量也可统一列式求解,单桩载体填充量上限为2.3m^(3),群桩载体填充量上限为1.8m^(3);水泥砂拌合物外边界可作为抗拔计算半径;无明显低应变反射信号的载体桩性能应采用综合分析或其它原位测试方法进行验证。

软土地区扩底抗拔桩承载特性试验研究

扩底抗拔桩在软土地区的研究与工程应用较少。设计出适合于上海软土地区的扩底形状与机具,并采用现场足尺试验对等截面桩与扩底桩的抗拔承载特性进行了对比研究。试验共分两组,两组试桩的桩长与桩径皆不同。每组试桩由一根等截面桩与二根扩底桩组成。试验表明,扩底抗拔桩的荷载变形曲线相对平缓,表现得更有后劲,极限承载力比等截面桩提高50%以上,扩底效果明显。并对扩底抗拔桩的桩顶和桩端变形随荷载发展规律、桩身变形与回弹规律进行了初步探讨。足尺试验初步验证了上海地区采用小角度扩底抗拔桩的可行性,为认识此类扩底抗拔桩的承载特性并推动其在工程上的应用迈出了第一步。

分层地基中扩底桩抗拔承载力的计算方法研究

采用极限平衡法,利用幂函数形式的滑移面假设,推导出扩底抗拔桩在分层地基中极限承载力的简化计算公式,并将计算结果和其他方法计算结果分别与室内模型试验和原位试桩结果作对比,分析后发现文中计算公式是几种破裂面假设及其计算公式集成的一种简化计算方法;密砂中取幂指数N=10,松砂中取N→∞的计算结果和室内模型试验结果是一致的;分层地基中的原位试桩具有明显的尺寸效应,应区分短桩(L/d<20)和中长桩(L/d>20);文中计算方法取N→∞,在短桩的计算结果和原位试桩结果一致,在深基础中长桩则需引入分层折减系数进行修正,分层折减系数在砂土中取0.5,黏土中取0.6是合适的。

饱和及非饱和粉土中扩底桩极限上拔承载力大尺寸模型试验研究

通过采用大比例尺模型对饱和度为49%的非饱和粉土及饱和粉土中埋深比(桩埋深与扩底直径之比)为1,2,3和5的扩底桩进行试验研究,揭示饱和度、埋深比对扩底桩极限上拔承载力及其破坏模式的影响。试验结果表明:土体饱和度从49%增加至100%,扩底桩的极限上拔承载力降低至原来的30%～50%;扩底桩埋深比从1增加至5,非饱和及饱和土中桩的极限上拔承载力分别增加8和12倍;扩底桩的上拔破坏模式随埋深增大由桩周土体倒圆锥台形破坏变为扩底圆周土体局部破坏。

扩底抗拔桩扩大头作用机制的数值模拟研究

在上海软土地区进行的足尺试验表明,采用小扩展角度的扩底抗拔桩能大幅提高承载力。由于没有对桩身轴力进行量测,仅凭现有的试验成果无法深入认识扩大头的作用机理。采用数值方法模拟足尺试验,通过拟合试桩中荷载-位移关系曲线,确定相关计算参数,以了解扩底抗拔桩上拔过程中扩大头抗拔阻力的组成部分及各部分在上拔过程中的变化规律,分析扩大头对抗拔承载力提高所起的作用,同时对扩大头扩径倍数、扩大头长度、扩展角度及扩大头持力层性质等主要影响因素进行了敏感性计算,可以分析这些因素的变化对承载力的影响。最后结合数值分析结果和工程实际要求对扩底抗拔桩的设计提出了建议。

复合载体夯扩桩承载力性状有限元分析

本文对复合载体夯扩桩进行了有限元分析，在分析中通过现场取样和模型试验确定夯扩挤密区范围，通过分段线性插值确定夯扩影响区土单元的材料参数，从而能够较为准确地分析这种桩承载力的特殊性状。本文根据计算结果讨论了桩身的荷载传递规律、承载力的计算及最优夯扩体直径的确定，同时也比较了这种桩与扩底灌注桩在承载力特性方面的区别，从而揭示了复合载体夯扩桩承载力性状的基本规律，说明了复合载体夯扩桩是一种承载力性能优越的桩型。

不同桩长扩底抗拔桩极限承载力的统一计算模式

基于有限元数值模拟分析以及相关文献成果,提出了一个适用于不同桩长扩底抗拔桩极限承载力的统一计算模式。在极限状态下,扩大头处形成椭圆状局部破坏;而等截面段形成幂函数形式的曲线破裂面,幂函数曲线破裂面形状取决于土层及桩型参数。提出扩大头影响高度H1的概念,由扩底抗拔桩足尺试验数据,拟合出一个适合上海等软土地区扩底抗拔桩扩大头影响高度H1的计算公式。计算结果与工程实测结果的比较,验证了统一计算模式的正确性。另外,该方法也可退化为等截面抗拔桩极限承载力的计算。

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。

复合载体夯扩桩最优桩距的研究

复合载体夯扩桩的最优桩距的确定对于提高复合载体夯扩桩的技术经济效益有着十分重要的作用。通过半桩模型试验确定了在不同桩距情况下夯扩的相互影响 ,从而把夯扩扰动影响控制在合理范围内 ,并确定最优桩距。同时 ,通过现场取样和室内试验确定了夯扩对夯扩体以下地基的竖向影响范围 ,并用计算下卧层土体的承载力来确定复合载体夯扩桩的最优桩距 ,两种方法得到的最优桩距均接近于 4倍桩径。

软土地基中扩底抗拔中长桩的极限承载力分析

扩底抗拔桩的研究和应用以短桩居多,并且大都以砂土或软岩为持力层,对于软土地基中扩底抗拔桩的承载力研究较少。基于扩大头局部剪切滑移面假设的极限平衡法,推导出扩底抗拔中长桩在分层地基中极限承载力的简化计算公式;结合有关工程实例的原位试桩结果,对扩大头影响高度进行了确定,同时还探讨了所提出方法在超长桩中的适用性。研究结果表明,提出的简化分析方法能合理地揭示上海软土地区扩底抗拔中长桩的破坏机制,并获得承载力变化的一般规律。

夯扩桩半模夯扩试验及夯扩机理探讨

设计了夯扩桩半模夯扩试验，采用读数显微镜直接测读上体质点位移，获得了不同密度的均匀砂土中砂粒的位移，由此确定土体的位移场和密度场。借鉴魏西克（Ｖｅｓｉｃ）球形孔穴膨胀理论和梅耶霍夫（Ｍｅｙｅｒｈｏｆ）塑性剪切理论，结合模型试验成果，对夯扩机理作了探讨，并定性地提出了夯扩机理模式。

土体含水量对扩底桩上拔承载力影响研究

对不同含水量下粉土中扩底桩上拔性状进行分析,通过简化计算方法考虑土体含水量对土体变形模量和表观黏聚力的影响。首先,采用饱和及非饱和土体中扩底桩上拔大尺寸物理模型试验结果,对建立的计算模型合理性进行验证。在此基础上,研究土体饱和度对扩底桩上拔特性的影响和扩底桩极限上拔承载力随降雨时间及地下水位升降的变化规律。研究表明,土体饱和度变化对不同埋深的扩底桩上拔特性均有较大影响。降雨使浅层土体含水量增加,在相同的降雨时间内,埋深较浅的扩底桩上拔承载力下降明显;地下水位上升使不同埋深的扩底桩承载力均有明显降低。

利用荷载传递法计算扩底抗拔桩的位移

国内外关于扩底抗拔桩的承载力研究较多,而对扩底抗拔桩的位移研究较少。根据荷载传递理论提出了一个预测扩底抗拔桩非线性变形的分析方法,使用双曲线函数模拟桩侧和桩端反力和位移之间的非线性关系,并给出了详细的分析程序。通过与模型试验和现场试桩试验的结果进行对比,提出的分析方法可以合理地预测扩底抗拔桩的位移,理论预测结果和实测结果是相当吻合的。

一种新的夯扩灌注桩单桩竖向极限承载力公式

针对设计与施工中遇到的单桩承载力问题,采用计算与统计分析方法,对近10年来所完成的数百项工程,将其打桩原始记录、地质勘察报告与单桩竖向静载试验得出的承载力相对比而得出了一种小误差的夯扩灌注桩单桩竖向极限承载力计算公式,与单桩竖向静载试验吻合很好,对夯扩灌注桩设计与施工具有重要参考意义。介绍了夯扩灌注桩单桩极限承载力的研究方法、研究成果及应用效果检验。

扩底桩抗拔承载特性数值分析

基于通用软件ABAQU S,建立了扩底抗拔桩三维弹塑性有限元模型,通过对模型的计算与分析,探讨了扩底桩的抗拔承载特性。为验证数值模型的可靠性,将数值计算得到的荷载—位移关系曲线与试桩资料进行比较,两者吻合较好,表明本文所建立的模型可较好地模拟扩底抗拔桩的工作性状。通过计算与分析,探讨了扩底抗拔桩的轴力、侧摩阻力分布特征,桩身和扩大头周围土体变形与塑性应变的发展规律,以及扩大头的挤压作用对扩大头周围土体竖向应力的影响。同时,通过变动参数研究了扩大头的形状、土体的性质对扩底桩抗拔承载力的影响,结果表明,扩大头直径和扩大头周围土体的性质对抗拔承载力的影响较大,而扩底高度的影响相对较小。

混凝土夯扩桩和土工格室加固铁路基床试验研究

为了考察半干硬性混凝土夯扩桩与土工格室联合作用加固既有线路基基床病害的效果,结合达成铁路k337段成都黏土(膨胀土)基床病害工点的整治,选取了3个测试断面,分别测试了经不同加固方案处理后的轨道平顺性与基床不同高度处在机车荷载作用下的动应力、振动变形和加速度等动力响应。试验表明,3个测试断面的动力作用水平均在合理的范围内,动力学指标均低于相关限值;行车速度对动应力、动位移、加速度都有不同程度的影响。其中,加速度随行车速度的提高而增大最为明显;线路的平顺性与稳定程度对线路及路基结构的动力学(动应力、振动变形、加速度)响应有显著影响。

扩底桩抗拔承载力的有限元分析

以某典型扩底桩为具体分析对象建立有限元模型,模型中土体采用弹塑性模型,桩土界面设置接触单元,对扩底桩上拔荷载传递特性以及抗拔承载力进行分析,讨论了桩侧摩阻力分布、土体塑性区的发展以及桩长和土的性质对抗拔承载力的影响等问题。

复合载体夯扩桩在天津桃香园小区的应用

通过天津桃香园小区复合载体夯扩桩的工程实例 ,介绍了该桩的承载特点及检测效果。实践证明 ,复合载体夯扩桩可大幅度提高桩基承载能力 。