海上风电大直径超长钢管桩竖向承载特性现场试验研究

钢管桩是海上风电工程最主要的基础型式,但针对海上大直径超长钢管桩竖向承载力问题的研究却相对较少。结合广东汕头海上风电工程,进行了海上大直径超长钢管桩竖向承载力特性的现场试验研究,对比了桩底沉降和桩顶沉降随上部荷载的变化特点,分析了桩身侧摩阻力和桩端阻力随上部荷载的变化规律,并依据试验结果对大直径超长钢管桩极限承载力判定方法进行了探讨。试验结果表明:大直径超长钢管桩桩身变形较大,利用桩底沉降随荷载的变化曲线更容易对现场加载量进行控制和调整,也更容易对承载力的极限状态进行判断;大直径超长钢管桩端阻力随桩顶荷载的变化曲线呈“S”形;现行规范中采用Q/Qmax-s/d曲线斜率开始转变为0.2的点所对应的荷载作为极限承载力,将过高的估计大直径超长钢管桩的竖向抗压极限承载力。

高应变动测技术在如东海域大直径钢管桩基工程中的应用研究

基于江苏如东海域三根大直径敞口钢管桩的初打和复打高应变动测试验数据,提出了适用于该海域的桩端折减系数η的推荐值和承载力恢复计算公式,为该海域大直径钢管桩基础的承载力评估提供了技术依据。敞口钢管桩高应变试验数据显示,试验桩侧阻力的恢复系数都远大于端阻力的,且桩侧阻力随时间增长显著,但端阻力的增长却很小。基于此,推荐如东海域大直径敞开钢管桩的桩端阻力折减系数η取0.05进行估算。此外,通过桩基土体恢复和增长机理探讨,提出桩基承载力恢复计算公式,且验证误差在10%以内。

海上风电高桩承台基础结构的受力特性

为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.

新建黄土隧道基底钢管桩加固合理桩长研究

湿陷性黄土地区新建黄土隧道的明洞及浅埋段湿陷等级高、承载力低,隧道基底承载力往往满足不了设计要求,常采用钢管桩进行基底加固。为研究钢管桩的合理桩长,以某新建黄土隧道为工程背景,通过建立三维有限元分析模型,分别研究了钢管桩长度为4 m、6 m、8 m和12 m四种工况下隧道围岩和复合地基的受力及变形情况。研究结果表明钢管桩长度越大,围岩和复合地基应力稳定值及最终变形量越小,但当钢管桩长度大于6 m时,钢管桩对隧底的加固效果基本相同,围岩和复合地基应力稳定值及最终变形量基本相同,建议钢管桩的合理长度取6~8 m。

螺纹扩大体钢桩在深基坑支护工程中的应用研究

螺纹扩大体钢桩是近年来江浙沪地区逐渐兴起的一种新型斜向支护结构,与传统钢筋混凝土内支撑相比具有施工便捷、工期缩短、成本节约等优势。文章结合苏州工业园区某大面积深基坑工程,对螺纹扩大体钢桩的应用进行介绍,重点对支护型式的选择及施工工艺进行阐述;静载试验结果表明,螺纹扩大体钢桩承载力满足设计要求;启明星软件计算结果和现场监测数据均显示,钢桩的变形控制效果好,该项目的成功经验可供类似工程借鉴与参考。

层状地基中大直径钢管桩承载力数值分析

开口大直径钢管桩因施工进程快、高效、造价低等优点被广泛应用在软土地基施工中。以广东惠州某钢箱坦拱桥工程为背景,采用耦合欧拉-拉格朗日法(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)数值模拟方法,对大直径钢管桩在粉质粘土层中连续贯入过程进行模拟,并提取贯入过程中的管壁内外侧摩阻力以及桩端阻力进行承载力分析。结果表明:(1)静压管桩连续贯入不仅会引起土体的局部大变形,还会改变桩周土体的有效应力状态,从而影响自身的贯入阻力以及桩基承载力;(2)贯入过程中主要由桩端阻力承担桩基承载力,占比达65.8%,侧摩阻力中以外侧摩阻力为主,占比达24.3%;(3)针对黏土层下卧砂层工况,管桩阻力影响范围为桩端以下1.5D区域。

高频免共振钢管桩承载力恢复规律预测模型

高频免共振钢管桩因其施工效率高、泥浆污染小、对周边环境影响小等优点而被广泛应用。免共振沉桩原理是使桩周土体液化,产生的超孔隙水压力会导致桩承载力下降,且恢复缓慢。现依托上海杨高中路改建工程,通过现场孔压监测与高应变试验,分析了桩周孔压消散规律与桩承载力恢复规律,并提出了基于孔隙水压力的归一化桩承载力恢复预测模型,为相似工程应用提供技术支持和经验参考。

池州长江公路大桥主桥承台钢管桩围堰施工分析

文章基于池州长江公路大桥工程背景,详细介绍了钢管桩围堰设计方案,为评估承台钢管桩围堰设计方案的安全性,通过有限元软件建立三维数值模型,模拟了基坑施工全过程,分析基坑长短两侧的地表沉降规律及钢管桩水平变形规律。进一步介绍了Z4#主墩承台钢管桩围堰施工工艺。结果表明,基坑施工对基坑长边一侧的地表沉降及钢管桩水平变形影响更为显著,并且两者都在可控范围内,说明该布置方案合理、安全。

光伏电站螺旋桩的计算及应用案例

通过对螺旋钢管桩极限抗压承载力、极限抗拔承载力的计算全过程进行了研究分析,从工程地质条件和钢管桩力学特性入手,以已建光伏项目为案例,结合《太阳能发电站支架基础技术规范》对螺旋钢管桩极限承载力的计算步骤作了详细论证。分析表明,螺旋钢管桩可以作为沙漠地区光伏支架的优选基础形式,不仅极限承载力满足设计要求,同时螺旋钢管桩具有绿色环保、施工便捷高效、可重复利用等优点。因此,掌握螺旋钢管桩的实际应用和承载力计算,为今后光伏支架基础设计进行技术储备,对提高地面光伏发电项目的经济效益具有重要意义。

海上风电钢管桩自平衡法现场试验研究

一种新型钢管桩预装荷载箱法被研发出用于自平衡法海上风电钢管桩基检测试验,并通过现场自平衡试验研究探究了海上打入桩桩基础特性。该方法首次成功应用于海外某海上风电场直径1.4 m的超长大直径钢管桩承载力检测,用于探究其承载特性和桩侧桩端阻力发挥规律。现场试验显示,该新型检测方法达到了预期的测试效果和经济效益,与现有钢管桩自平衡法相比,对土的影响更小,可靠度更高,为类似土层和直径的超长钢管桩承载力试验提供了新的途径。

基于CEL有限元法的大管径钢管桩贯入海基过程的承载力分析

鉴于耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)有限元方法在计算分析接触大变形问题时的优势,建立了大管径钢管桩贯入海基的CEL有限元模型,即在被贯入的海基层采用欧拉有限元法建模,其它层采用拉格朗日有限元法建模,两者之间通过罚函数的接触算法进行耦合.在欧拉有限元模型中,采用算子分裂技术.为兼顾计算模型的精度和效率,本文先对模型的网格密度和贯入速度进行稳定性分析,以此确定合适的网格模型和适宜的贯入速度,同时验证CEL方法在贯入模拟中的可行性.随后针对不同土体类型和不同土体参数变化,探究土体贯入阻力随贯入深度的变化规律.计算结果表明砂土的贯入阻力最大,粉砂土次之,粘土的贯入阻力最小;且贯入阻力对土体内摩擦角的变化最为敏感,对土体粘聚力的变化比较敏感,而对土体模量的变化不敏感.

大次数循环荷载下钢管桩承载变形特性试验研究

钢管桩基在海洋服役过程中受到长期循环荷载的作用,研究大次数循环荷载下钢管桩的承载变形特性对海上风电工程的建设有重要意义。本文开展了多组双层土中钢管桩基的模型试验,分析大次数循环荷载下不同循环荷载与静荷载组合对桩基的极限承载力、桩顶沉降、桩身应变的影响。试验结果表明,在大次数循环荷载的作用下,上层淤泥质黏土、下层砂土的双层地基中钢管桩的极限承载力先减小后增大,并趋近稳定;桩顶沉降及其发展速率随着静荷载与循环荷载的增大而增大;循环荷载在桩基利用率中占比越高时,桩基的累积桩顶沉降、桩身应变越大。本文的研究可为钢管桩基在海上风电的应用提供参考。

振动锤对钢管桩抗压承载力增长影响的原位试验研究

为研究振沉工艺对钢管桩抗压承载力增长规律的影响,以上海沿江通道快速路高架桥建设项目为背景,进行振沉钢管桩原位试验。选取6根钢管桩(外径0.9 m,桩长46 m)作为试验桩,分别采用免共振振动锤和常规振动锤进行沉桩施工,经过一定的休止期后,采用高应变法进行各试验桩抗压承载力测试,分析振沉钢管桩抗压承载力随休止期的增长规律,并在此基础上结合Skov模型进一步探讨考虑时间效应的振沉钢管桩抗压承载力预测方法。结果表明:免共振振动锤和常规振动锤施工的钢管桩抗压承载力均随休止期的增长而增加,其中前者施工的钢管桩抗压承载力增长速率大于后者施工的钢管桩抗压承载力,2种振动锤在沉桩过程中对桩周土体的扰动、桩土界面特性的影响机制存在差异;振沉钢管桩承载力随休止期的增长规律可以通过Skov模型较好地模拟;相比于免共振振动锤,常规振动锤施工的钢管桩抗压承载力在休止期为28 d时提高了24%。

微型钢管桩在大厚度黄土地区的承载性能研究

研究目的:微型桩以其桩径小、承载力高、工艺简单等诸多优势在地基加固中得到广泛应用,但对黄土地区微型钢管桩的承载性能研究还相对匮乏。故本文依托某实际加固纠偏工程,进行现场微型钢管桩单桩竖向承载力试验,并通过理论分析与数值模拟进行验证,以此研究大厚度黄土地区微型钢管桩的破坏模式和承载性能。研究结论:(1)微型钢管桩由桩身材料决定的承载力最大,由桩侧阻与端阻确定的承载力最小,由稳定性决定的承载力居中;(2)在桩正常工作条件下,微型钢管桩的实际承载能力远大于理论计算值,是理论计算值的1.3倍以上;(3)微型钢管桩具有良好的承载性能,长细比达到400仍表现出良好的工作状态;(4)在工程实践中,设计超大长细比微型钢管桩,既不经济又容易发生屈曲失稳破坏;(5)本文研究可为在黄土地区微型钢管桩的承载性能研究提供参考。

高喷复合钢管桩在既有高层建筑基础加固中的应用研究

结合沿海地区某高层基础加固工程的实际案例,通过对完工后高喷复合钢管桩的承载力进行静载荷试验,对各项理论数据、试验数据、施工数据进行分类汇总统计,分析实际检测试验数据与理论计算数值之间的差异,探讨了产生差异的原因,研究数理统计后的各项数据差值,最后得出了高喷复合钢管桩的提高幅度值以及该桩型在高层建筑基础加固中的优势。其研究结果表明,高喷复合钢管桩在既有高层建筑基础加固项目中,对比常规桩基有着明显优势:1)高喷复合钢管桩对比常规的预制桩土层桩穿透性更强;2)通过高压旋喷形成大直径的复合段,有效提高桩基承载力;3)高喷复合钢管桩对既有基础底板的损伤更小;4)施工简便快捷,可做到基础加固中不影响上部结构继续施工。

富水砂卵石层超长钢管桩围堰施工技术

针对西安地铁10号线跨泾河大桥超长钢管围堰施工面临的砂卵石层沉桩困难、高水头差对围堰的刚度要求高、沉桩精度控制难等问题,采取加工处理锁扣钢管桩、改进钢管桩定位方法、引孔辅助钢管桩下沉、结合渗水情况制定开挖方案、施工承台混凝土圈梁等措施,高质量地完成了围堰施工。总结的经验可供类似地质条件下锁扣钢管桩围堰的施工中借鉴。

跨越通航河道贝雷架钢便桥施工技术研究

跨越通航河道贝雷架钢便桥是当前一种常见的形式,该方式具有较强的应用优势。灵活利用贝雷架钢的优势进行施工,可提高整体的合理性与安全性,达到预期的设计目标。在工程开展过程中需要明确各注意事项,控制项目全过程。文章以实际的案例工程为例,探索跨越通航河道贝雷架钢便桥施工技术方法,开展贝雷梁、支架与基底应力检算与钢管桩容许承载力检算,以保证各项施工顺利开展,满足工程行业发展需求。

洪州大桥主墩承台围堰施工关键技术研究

江西省南昌市洪州大桥主桥为钢-混组合梁双塔双索面自锚式悬索桥,主墩横向设置2个独立承台,承台采用锁扣钢管桩加围檩内支撑的圆形围堰,围堰结构受力合理。施工时,先在钻孔平台上安装围檩内支撑,整体下放后以圈梁为导向,采用DZ-90振动锤和YC-5液压冲击锤组合施打锁扣钢管桩,同时控制锁扣钢管桩垂直度、入岩深度和平面位置,优化合龙工艺,最终快速完成围堰施工。相关研究结论可为类似工程提供借鉴。

超高吨位钢管锚杆静压桩在高层建筑基础控沉与纠倾微调处理中的应用实践

在建某高层建筑主体结构结顶并完成室内外粗装饰工程后,发现房屋差异沉降较大且沉降仍在发展并无收敛迹象,已严重影响结构安全,须紧急控沉加固处理。通过对房屋沉降变形的分析与数字模拟,近似评估既有桩基竖向承载力,并采用超高吨位钢管锚杆静压桩进行桩基托换控沉和纠倾微调。实施完成后四个月内,房屋沉降得到有效控制,并进入稳定状态,达到了预期目标。

主桥承台锁口钢管桩围堰施工与质量优化工艺

为了提高围堰施工质量,解决主桥承台锁口钢管桩围堰应力和变形较大、位移偏大的问题,提出主桥承台锁口钢管桩围堰施工与质量优化工艺。通过建立主桥承台锁口钢管桩围堰有限元模型,优化流水压力、土压力等参数,改善施工准备、钢管桩围堰施工、钢管桩围堰封底、围堰拆除主要工艺,实现主桥承台锁口钢管桩围堰施工与质量优化。优化结果表明:钢管桩围堰应力和变形监测值与理论值差均小于1,施工结果与有限元理论计算值极其接近,钢管桩围堰施工质量较高。