Torsional dynamic response of tapered pile considering compaction effect and stress diffusion effect

Considering both the compaction effect of pile surrounding soil and the stress diffusion effect of pile end soil,this paper theoretically investigates the torsional vibration characteristics of tapered pile.Utilizing the complex stiffness transfer model to simulate compaction effect and tapered fictitious soil pile model to simulate stress diffusion,the analytical solution for the torsional impedance at tapered pile top is obtained by virtue of Laplace transform technique and impedance transfer method.Based on the present solution,a parametric study is conducted to investigate the rationality of the present solution and the influence of soil and pile properties on the torsional vibration characteristics of tapered pile embedded in layered soil.The results show that,both the compaction effect and stress diffusion effect have significant influence on the torsional vibration characteristics of tapered pile,and these two factors should be considered during the dynamic design of pile foundation.

A simplified approach for negative skin friction calculation of special-shaped pile considering pile-soil interaction under surcharge

A simplified approach was proposed to analyze the negative skin friction calculation of special-shaped pile considering pile-soil interaction under surcharge. Based on the concentric cylinder shearing theory, considering the changes of pile shape(such as, taper angle and diameters of pile base, etc.), the load-transfer of special-shaped pile was built. The accuracy of the developed simplified approach was verified by numerical simulation model with the same condition. Then, the influence factors, such as, taper angles, the diameter of pile base, surcharge, and pile-soil interface parameters were analyzed and discussed. The results show that the developed simplified approach can calculate NSF of special-shaped pile under surcharge effectively. A limited parametric study indicates that in many practical situations special-shaped piles(such as belled wedge pile shown in this work) offer a design option that is more economical than traditional uniform cross-section piles.

挤密砂桩振动沉桩可打性分析中必要振幅的试验研究

击振力和振幅是挤密砂桩振动沉桩可打性分析中2个最重要的参数,其中工作振幅与机械设备能力及土性相关,而必要振幅主要与土性相关。现有的振动沉桩可打性分析理论在必要振幅的认识方面存在较大的差异。为了更好解决振动沉桩必要振幅预测问题,依托港珠澳桥隧人工岛工程挤密砂桩可打性分析课题,通过在砂桩管上安装加速度传感器对挤密砂桩沉桩过程进行全程监测,并通过二次积分得到振幅-时程曲线,将各个土质条件下实测振幅与目前常用的日本建调神户株式会社法、美国ICE沉桩理论以及法国PTC沉桩理论进行对比分析,根据实测结果,对上述振动沉桩理论的适用性及优缺点进行了对比分析并给出了必要振幅取值方法的建议。研究结果表明,在采用电动振动锤沉桩的条件下,日本建调神户株式会社法必要振幅的取值偏大,法国PTC法的必要振幅偏小,美国ICE法必要振幅的取值规律性与实测结果吻合良好,但是取值方法不够具体。建议在美国ICE法的基础上结合工程经验进一步细化和完善振动沉桩必要振幅取值。

基于液化砂土地基等能量等变形挤密群桩现场试验规律分析

为解决地震导致地基饱和砂土和粉土液化,造成建筑沉降、倾斜甚至破坏的发生,以海南省海口市江东新区房建项目砂性地基土严重液化为依托,采用等能量等变形挤密桩技术进行桩周土的二次挤密加固,通过加固前后标准贯入度试验击数计算液化指数(I_(LE)),再进行单桩竖向抗压静载试验检验承载力。现场试验得出,处理深度内整体地基土由原严重液化程度改善为轻微液化趋近于不液化;前后标贯随深度平均锤击数之差拟合方程为Y=0.307857X+10.3617,R^(2)=0.84792,Pearson系数为0.93109,前后标贯平均击数在-5 m至-13 m区间内每层提高12~15击,各土层加固均匀;加固后地基达到单桩承载力设计特征值2250 kN。研究规律可供类似工程提供参考。

静压群桩挤土效应对邻近既有码头桩基影响数值分析

为研究软土地区静压群桩对周边建构筑物的不利影响,本文以浙江某近海光伏发电项目为背景,利用圆孔扩张法模拟沉桩挤土效应,基于硬化土(Hardening soil,HS)本构模型,建立了桩-土、桩-桩相互作用三维有限元模型,据此分析并探讨了沉桩顺序及遮栏效应对邻近既有桩基础的影响。结果表明,当不考虑沉桩顺序及遮拦效应时,既有桩基础最大变形为6.09 mm,桩基均处于弹性状态;当考虑沉桩顺序及遮栏效应后,群桩左侧土体位移有所减小。既有桩变形和内力均易受沉桩顺序和沉桩相对位置关系因素的影响,工程设计和施工应对沉桩顺序给予足够重视,对于本项目建议以沉桩顺序为逐排压桩顺序。

深厚杂填土地基挤密桩加固效果试验研究

在深厚杂填土场地地基处理时,挤密桩由于较好的适用性和经济性而得到广泛应用。但是,在挤密桩的加固效果计算上尚有诸多不足。在夯扩挤密桩试验研究中,通过设置观测标点,研究在以粉土、砂质粉土、黏土及碎石素填土为主的深厚杂填土场地夯扩挤密桩地基处理的效果,判断夯扩挤密桩挤密影响范围,并采用干密度试验比照分析,对定位点测量的结果进行验证。通过综合分析得到挤密桩较精确的地基加固范围,并分析竖直方向加固效果的变化,为类似工程设计提供参考。

不同桩长对GFRP复合桩竖向承载性能影响研究

目的探究不同桩长对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)桩竖向承载性能的影响。方法分别对普通钢筋混凝土(RC)桩和GFRP复合桩的竖向承载性能进行研究,开展室内模型实验,同时利用有限元软件模拟不同桩长对其竖向承载特性的影响。结果模型试验中,GFRP复合桩的竖向承载力大于RC桩,在桩顶荷载6 kN时,GFRP复合桩侧摩阻力占桩顶荷载的34.1%,RC桩占24.7%,GFRP材料明显改变了桩身的粗糙程度,使桩身界面摩擦特性增强,从而在较高的竖向荷载作用下,产生较小的端阻力。有限元软件模拟中,与RC桩相比,GFRP布与土体的摩擦系数比混凝土与土体的摩擦系数大,有利于GFRP复合桩侧摩阻力的发挥,相同桩长的GFRP复合桩端阻力占比明显低于RC桩。对比桩长5,10,15 m,RC桩,侧摩阻力值占桩基极限承载力的35.69%,42.44%,50.54%,GFRP复合桩的桩身侧摩阻力分别占桩基极限承载力的42.44%,63.09%,75.69%,表明GFRP复合桩是通过增加侧摩阻力来提高竖向承载力的,且桩长越长,GFRP复合桩承载性能提升越明显。结论相同桩长的GFRP复合桩竖向承载力明显高于RC桩;随着桩长增大,GFRP复合桩桩侧摩阻力的发挥效果更好,对应的桩基极限承载力越高,GFRP桩-土的界面摩擦特性发挥越理想。试验结果可为GFRP复合桩的竖向承载力设计提供理论参考。

层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

湿陷性黄土场地大型储罐基础设计

结合在湿陷性黄土场地上建设的10万方大型钢储罐工程,从基础选型、承载力设计、地基处理、充水预压、沉降观测等方面进行了深入的分析和研究,并从经济性、施工可操作性等方面进行地基处理方案比选,确定采用孔内深层强夯桩+灰土石垫层,提出对含水率较低的湿陷性土层进行预增湿技术,使土层达到最优含水率,解决桩沉管不易、拔管困难、较难消除湿陷性的问题,充水预压后进行沉降观测,结果表明地基沉降随充水荷载增大而增大,在15d后趋于稳定,且储罐四周沉降大于中心点,但沉降量均小于估算值,地基处理效果达到预期。

双排桩与扶壁式挡墙组合结构在高填方边坡加固中的应用分析

陕北某住宅小区位于填沟造地形成的填方地基上,采用桩基础穿透填土层支撑于下部中风化砂岩层以满足竖向承载力要求,而小区外侧高填土边坡(高度20m)未进行防护,现状稳定性较差,不能满足规范要求。根据现状边坡勘察结果,分析高填方边坡变形失稳机理及现场施工条件等因素,采用刚度较大的双排桩与扶壁式挡墙组合结构加固高填方边坡,并对桩周进行双液法压密注浆加固,取得良好加固效果。本文就双排桩与扶壁式挡墙组合结构加固机理、设计要点及加固效果检验进行论述,希望对类似的高填方边坡加固工程提供参考。

湿陷性黄土地区多桩型挤密桩复合地基加固效果对比研究

依托兰州新区某地基处理项目,通过大量试验分别测试素土挤密桩、SDDC挤密桩以及两种挤密桩组合等不同桩型挤密桩复合地基的承载力、桩身土压实系数、桩间土挤密系数和黄土湿陷性,对三种挤密桩复合地基在湿陷性黄土地区中的加固效果进行对比研究.结果表明:三种桩型的挤密桩均能有效提高地基承载力并改善黄土湿陷性;素土挤密桩对地基承载力的提升能力有限,且桩间土挤密程度受回填素土粒径的影响较大,挤密的均匀程度较差;SDDC挤密桩对地基承载力的提升效果和沉降控制效果优于素土挤密桩,但对桩间土的挤密效果较差.

灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基效果分析

为研究灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的施工控制参数,确保地基处理效果,依托兰临高速公路湿陷性黄土地基处理工程,通过现场取样及物理力学性质试验,研究湿陷性黄土地基在加固前后的含水状态、孔隙特征、压缩特性、湿陷性等随空间分布变化规律,运用圆孔扩张理论分析桩间土剪胀特性、初始应力对塑性区半径的影响。结果表明:桩间土含水率随其与桩体距离的增大而增大,而随深度增加而减小;桩间土干密度、压缩模量随距桩体水平距离的增大而减小,孔隙比的规律则相反;在距桩身0.7 m半径范围内桩间土的湿陷性已消除;塑性区半径随剪胀参数的增加而增大,随深度的增大而减小。研究结果得出石灰掺量为10%、桩径为0.4 m时,灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的合理桩间距宜取1.3 m。

西安际华园滑雪馆桩基础施工技术研究与应用

某工程结构类型为钢混凝土框架–剪力墙结构及钢排架结构大型体育场馆。基坑采用放坡开挖,钢筋土钉挂网喷射混凝土保护,基础采用素土挤密桩施工处理后,素土挤密桩范围内消除湿陷性。在复合素土挤密桩基础上,建筑物基础采用混凝土灌注桩,桩身完整性、垂直度及单桩竖向抗压承载力均符合规范要求。通过素土挤密桩和灌注桩处理措施,消除基础的湿陷性,解决滑雪馆主体结构的安全性和稳定问题,可为同类工程施工提供参考。

大型储罐场地地基处理及桩基优化

某大型储罐工程项目原始场地为吹填而成,浅层吹填砂严重液化,下层为欠固结淤泥质黏土软弱土层。整个场地需先进行预处理,以降低或消除液化和欠固结土。根据土层特性,本工程场地地基采用排水固结法进行处理,场地先插排水板,综合考虑工期及费用因素,不同区域分别采用强夯、堆载、振冲挤密砂桩等方案。场地预处理有效降低了液化和欠固结土的不利影响,根据场地预处理效果及详勘情况,本工程可采用钻孔灌注桩或预制桩的方案。根据试桩情况对桩型进行了优化,采用管桩大大节省了投资和工期。

湿陷性黄土地区挤密桩复合地基沉降变形特性研究

湿陷性黄土地质结构不稳定,为地上建筑提供的支撑力较为有限,需要利用有效手段对其进行负荷地基强化才能够达到有效控制沉降与变形的效果。本文以此为研究目标,在分析湿陷性黄土地质特征的基础上,以挤密桩为主要施工工艺,分析应用优势、梳理应用流程、明确工艺参数,并利用具体的工程实例探讨挤密桩施工下的地基沉降变形特性,旨在为后续工程实践提供参考。

湿陷性黄土路基施工技术研究

为研究解决湿陷性黄土路基承载力弱、施工难等问题,采取工程实践+理论方法,针对湿陷性黄土路基施工技术展开研究,根据案例项目现场湿陷性黄土特点,提出采用灰土挤密桩法对湿陷性黄土路基进行处理。现场监测结果显示,灰土挤密桩法工后最大沉降值为2 mm,出现在第6个月,最大累计沉降值为6.3 mm,出现在第9个月,工后路基的干重度、孔隙比、压缩系数、压缩模量及湿陷性系数等均有显著改善,不仅有效提高了湿陷性黄土路基的承载力及稳定性,且处理深度较大(可达10 m以上),成本造价相对较低,在湿陷性黄土路基中有着良好的应用价值。

湿陷性黄土地区路基施工技术要点

在我国西北存在着大量黄土,在黄土区进行路基工程施工应注意路基的压实。尤其是对于湿陷性黄土,由于其本身的特点,导致在路基修建完成后经常发生路基沉降、路面开裂等病害。在进行湿陷性黄土路基施工时,主要是消除黄土的湿陷性,消除的方法有很多,如灰土挤密桩法、强夯法、冲击碾压法等,上述方法在湿陷性黄土处理中都能起到很好的效果。

红黏土压实度对桩基承载特性的影响

为研究红黏土压实度对桩基承载特性的影响,本文进行桩基础室内模型载荷试验,分析不同压实度下桩基的侧阻力与端阻力的发挥特性。结果表明:试桩的荷载-桩顶位移曲线整体表现为陡变型,在加载初期,桩顶位移量随荷载呈近水平的线性。缓慢增加的特征;桩身轴力随着荷载的增加逐步增大,随着埋置深度增加逐渐衰减;侧阻力和端阻力随着荷载的增加不断变大,且端阻力的增长速率远高于侧阻力的增长;同一级荷载作用下,桩身侧阻力随着埋置深度的增加逐渐增长;随着荷载的增加,桩端阻力逐渐发挥,所承担的荷载比例也逐步增大;试桩的极限承载力随着红黏土压实度从86%逐步增加至92%,表现出逐步增大的特点,但是桩侧所承担的荷载比例从54.8%逐步提高至67.8%,桩端所承担的荷载比例则从45.2%逐步降低至32.2%,桩端承担荷载值与桩侧承担荷载比值也从0.825逐步降低至0.476。

深中通道深水组合钢板桩围堰施工技术研究及应用

基于深中通道西人工岛岛桥结合部非通航孔桥的施工实践,结合项目和施工区域特点,特别是挤密砂桩复合地基条件,介绍了深水组合钢板桩围堰施工工艺的技术要点,并对关键工序进行了针对性的研究。同时根据围堰实时监测情况,分析结构受力和变形原因,保障了围堰堵漏、抽水至使用阶段的安全平稳。该施工技术的实施,验证了深水组合钢板桩工艺的可行性,并具有一定的推广价值。

灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降试验研究

为了探讨灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降情况,以民小公路处理后的地基为例,选择试验桩并在附近埋设沉降管,在非浸水与浸水条件下分别施加载荷,观察地基沉降变化。结果表明:随着荷载的增加,地基沉降量呈现出不断增长的趋势。从地基荷载沉降试验可以看出,当荷载500kPa时,非浸水地基的平均沉降为57.3mm,浸水地基的平均沉降为71.2mm,二者差距不大,都低于要求的200mm。由此可见,应用灰土挤密桩方法对湿陷性黄土地基进行处理后,黄土湿陷性得到了有效改善,地基载荷沉降满足施工要求。