桩柱式高桥墩桩基稳定性分析

基于桩柱式高桥墩桩基与一般桩基的差异,以及高桥墩桩基中桩、柱和土体共同工作的原理,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。假设桩侧摩阻力随土层变化均匀分布,并假定桩侧土体地基反力系数随深度线性增加,由能量法得到了考虑高桥墩桩基中桩、柱材料和几何特性差异的桩土体系总势能,利用势能驻值原理导出相应的屈曲临界荷载和稳定计算长度。计算结果表明,通过改善土体性质,可提高桩柱式高桥墩桩基的稳定性能,但在柱桩刚度比较大,埋深较小时,其效果是有限的;高桥墩桩基的无量纲稳定计算长度随桩埋深的增加而增大;桩柱式高桥墩桩基可能存在一最优的柱桩刚度比,此时柱、桩、土三者共同作用体系最为协调。经与有限元数值分析结果比较发现,两者吻合很好。     

桩柱式基础的屈曲机理及稳定分析

论述了桩柱式基础的屈曲稳定的影响因素,基于能量法分析河床下切对桩基稳定性的影响,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。以广东茂名下郭大桥工程为实例,分析河床下切对桩柱式基础的稳定性。计算表明:增加对桩柱的约束长度比提高地基土的性能对提高稳定性效果会更好;对于河床下切严重的桩柱式基础,提高桩侧土的性能对改善桩柱结构的稳定性能效果不是很明显。     

山区桥梁基桩屈曲稳定分析及工程应用

在西部山区的高速公路或铁路中,桩柱式桥梁基桩应用非常广泛,受山区水文地质环境的限制,尚不能完全将现有的桩基屈曲研究成果应用于工程实际。首先,在现有研究的基础上,根据山区桩柱式桥梁基桩的承载特性,建立了基桩屈曲稳定分析的简化模型,导得了桩—土体系的总势能函数,并利用能量法对其进行求解,从而得到了山区桩柱式桥梁基桩屈曲稳定分析的临界荷载及稳定计算长度。其次,通过已有试验的算例分析,发现本文计算结果与试验结果以及文献计算结果均吻合较好,验证了本文计算方法的可靠性。最后,以某高速公路当中的桥梁基桩为例,对其稳定性进行了验算,结果表明,在桩柱顶竖向设计荷载作用下,基桩不会出现屈曲失稳,故该设计是合理的。     

修正密度法分析混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定性

混凝土桩复合地基路基主要失稳模式为绕流滑动,除路基整体剪切滑动稳定分析外,还应进行路基绕流滑动稳定分析。基于混凝土桩主要通过桩帽反力和桩侧摩擦力提高路基稳定性的特点,对混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定分析提出修正密度法。该方法将路堤和地基土作为分析对象,根据改进HEWLETT法确定桩帽荷载,按照格栅挠度等于桩土沉降差的原则计算格栅向桩帽转移的荷载,然后按照桩间土荷载率对桩帽顶面以上路堤密度进行修正。根据混凝土桩底刺入破坏时竖向受力平衡条件确定用于绕流滑动稳定分析的中性面,然后将桩侧正、负摩擦力换算到桩间土密度中。对桩帽反力和桩侧摩擦力经上述等效处理后,可利用现有路基常规稳定分析软件分析混凝土桩复合地基路基的稳定性。滑塌路基实例证明,修正密度法分析结果与工程实际符合较好。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法，进而在分析基桩屈曲机理的基础上，将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元，利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程，并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组，对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨。利用Matlab语言编制了相应的计算程序，以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较，计算表明，程序的计算结果吻合较好，可用于基桩屈曲的几何非线性分析。此外计算表明，地基系数对屈曲荷载的影响明显，随着地基系数的增大，基桩的屈曲荷载也随之增大。     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法,进而在分析基桩屈曲机理的基础上,将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元,利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程,并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组,对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨.利用Matlab语言编制了相应的计算程序,以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较,计算表明,程序的计算结果吻合较好,可用于基桩屈曲的几何非线性分析.此外计算表明,地基系数对屈曲荷载的影响明显,随着地基系数的增大,基桩的屈曲荷载也随之增大.     

竖向荷载下超长群桩承载性状的模型试验研究

针对目前超长群桩尚缺乏深入研究的现状,设计并完成了一组软土地基中超长群桩室内模型试验。通过对超长群桩室内模型试验测试结果的分析,研究了竖向荷载下超长群桩的荷载传递机制和承载性状,得到了竖向荷载超长群桩的荷载一沉降曲线,桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力分布规律。研究表明,随着桩顶荷载的增加,软土地基中超长群桩的Q—S曲线呈缓变型,未出现显著的转折点或陡降;桩身轴力沿深度逐渐递减,各级桩顶荷载作用下角桩桩身轴力略大于边桩;在整个桩长范围内,角桩的桩侧摩阻力稍大于边桩,两者分别出现了两个峰值,峰值点所在深度基本相同;群桩中角桩、边桩桩端阻力占桩顶轴力的百分比随桩顶荷载的增加均呈现先减小后缓慢增大再达到基本稳定的分布趋势。     

桥梁基桩计入桩周土体水平抗力与摩阻力时的稳定计算长度

本文在建立桩的屈曲微分方程时计入了桩侧摩阻力与地基水平抗力 ,据长摩擦桩的实验结果对问题进行适当简化后 ,用伽辽金法求解 ,导出了高桩和低桩计算长度系数公式 ,给出了相应的实用曲线 ,可供长摩擦桩设计时参考使用     

侧向堆载下斜桩长度影响斜-直双排桩受力响应试验研究

深厚软土地基上修建高速公路(铁路),路堤荷载传递至坡脚将产生水平荷载,路基可能产生滑移破坏。为减少该水平荷载产生的不利影响,提出在坡脚处设置斜-直双排桩。采用模型试验研究均质砂土地基侧向加载下,9°斜桩长度为直桩长度的0,0.75,1,1.25倍时,斜-直双排桩桩侧土压力、桩身弯矩及直桩水平位移,揭示路堤荷载下坡脚斜桩长度对斜-直双排桩变位规律与破坏模式的影响规律。结果表明:单直桩整体侧移呈"平移+绕桩底转动"模式,侧移峰值在桩顶,土压力、弯矩峰值在桩身中部;斜-直桩土压力峰值出现在桩身中下部且内侧直桩土压力大于外侧斜桩,直桩侧移峰值出现在桩身中部,弯矩峰值出现在内侧直桩中部和外侧斜桩顶部,内侧直桩弯矩峰值大于外侧斜桩弯矩峰值;随着桩长比增大,斜-直桩土压力峰值缓慢增大,内侧直桩产生的侧移峰值缓慢减少,内侧直桩弯矩峰值缓慢增大、外侧斜桩弯矩峰值快速增大。路堤荷载作用下,内侧直桩的中部、外侧斜桩的顶部易发生弯曲破坏,直桩先于斜桩破坏。工程中,为了提高坡脚抗滑移能力,建议设置斜-直双排桩,并增加外侧斜桩的长度,使内侧直桩与外侧斜桩的抗弯刚度比大于2。     

大直径嵌岩灌注桩水平荷载试验研究

桩在水平荷载作用下的受力性状是一个复杂的桩土相互作用过程。本文结合工程实例,通过现场水平静载试验,实测得到了水平荷载作用下大直径嵌岩灌注桩桩土共同作用时的工作性状,分析了桩体水平力、位移与时程关系、水平力与位移梯度关系、临界承载力以及地基土的水平抗力比例系数。试验结果可为今后同类桩的设计与研究提供参考。建议采用位移控制设计桩基础。     

嵌岩灌注桩抗拔承载特性现场试验研究

依据国家电网路平—富乐500千伏双回线路新建工程中嵌岩灌注桩单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了嵌岩灌注桩荷载传递性状和嵌岩段摩阻力发挥程度。研究结果表明:静载试验测得的强风化砂岩层中桩侧极限阻力是《建筑桩基技术规范》推荐值的2.4～2.6倍,同时测得极限状态下中风化砂岩层中桩侧阻力为635～770 kPa;嵌岩段桩身与岩层的相互作用应是摩擦力、黏结力、嵌固力的综合作用;试桩在达到极限抗拔荷载时,桩侧阻力有效发挥的嵌岩深径比为3.75,并不是嵌岩深度越大对提高抗拔承载力越有效。     

邻近加载下桩网结构路基离心模型试验研究

以邻近杭深铁路桩网结构路基的新建乐清湾铁路路基填筑作为工程原型,通过土工离心模型试验模拟工程建设过程中不同邻近加载条件下土体及桩网结构路基变形。结果显示:加载距离由4 cm增加到8 cm时,基桩最大水平位移由120 mm下降到60 mm;同一加载工况中,各排桩水平变形差异主要位于上中段三分之二桩体;前排桩基通过自身较大的水平变形可限制水平土压力与位移发展。     

高桥墩桩基础的优化设计及因素分析

在高桥墩桩基屈曲能量法分析的基础上,提出兼顾结构稳定、强度和经济性的优化模型,并应用优化算法中非线性序列二次规划法,进行优化设计探讨,同时给出优化设计算法流程图,编制了相应的优化计算程序;为了解桥墩高度、轴向荷载、地基比例系数和混凝土弹性模量对于高桥墩桩基屈曲的影响,结合优化设计模型进行了因素分析,探讨了参数变量对目标函数最优值的影响规律和程度,比较结果说明,在进行高桥墩桩基的屈曲受力分析时,高桥墩的大变形影响不容忽视;而一般在工程设计中,可考虑将桩周土体和混凝土弹性模量的增强作用作为设计的安全储备。     

搅拌桩加固挡土墙基底软土相关参数探讨

以常熟市三环快速化改造工程为依托,对搅拌桩加固挡土墙基底软土的桩长及桩间距的选定进行了分析。结果表明:增加搅拌桩桩长对控制路段沉降是有利的,但当搅拌桩桩长达到临界长度后,地基承载力不再随桩长的增加而增加;在工程实践中,搅拌桩的桩长一般都大于临界值,故在桩径一定的情况下,为提高地基承载力,可缩小桩间距。     

大直径钢管混凝土桩的设计、施工及试验

为研究大直径钢管混凝土桩在桥梁工程中的应用,以某预应力混凝土连续刚构桥为背景,分析该类桩基的设计、施工及试验.该桥采用高桩承台钻孔桩基础(由4根直径为1.8m的钢管混凝土嵌岩柱桩构成),根据桩基连接构造的合理设计原则,钢管混凝土桩与承台采用环形牛腿连接,与基岩采用双套管连接.钢管混凝土桩采用栽桩法和桩侧填石压浆工艺施工.通过对桩顶悬臂端施加水平荷载进行单桩抗推刚度试验,结果证明了该桥钢管混凝土桩是安全可靠的.     

遂渝线桩网结构路基桩土应力测试分析

对遂渝线无砟轨道综合试验段典型断面桩网结构路基进行了现场长期测试试验,测试内容为桩顶及桩间土压力测试。测试结果表明：填筑初期,桩间土的土压力大于桩顶的土压力,随着填筑高度增加到约0.45～0.60 m以上时,桩顶土压力逐渐超过桩间土压力。土拱形成高度约为1.4 m。运营后,所有土压力值均基本保持不变。     

盾构穿切过程中单桩复合地基动态响应的研究

为探究盾构直接穿切复合地基对复合地基承载性状的影响规律,依托郑州地铁5号线某区间盾构穿切水泥土群桩复合地基工程,对盾构穿切单桩复合地基进行现场试验研究。分析盾构切桩全过程中地表沉降、桩顶压应力和桩间土应力的变化规律。同时,在与现场试验分析结果进行对比验证的基础上,利用数值模拟进一步对桩身轴力和桩侧摩阻力进行补充分析。主要结论如下： 1）在盾构穿切单桩复合地基全过程中,加载板沉降发展规律大体分为盾构切桩前、刀盘切桩、盾体穿越残桩、盾体脱离残桩、同步注浆层填充与凝结、残桩脱离盾尾6个阶段。2）桩土应力比随着切桩施工过程先减小后增大;桩身轴力随着整个切桩过程发生变化,最终阶段轴力值相比切桩前有所增大。3）由于残桩桩长变短,桩身应力重分配比使得桩身出现2个中性点,中性点以上为正摩阻力,桩体受压;中性点以下为负摩阻力,桩体受拉。4）与最终的累计量相比,各阶段加载板沉降增幅比分别为20%（盾构切桩前）、60%（盾构切桩—注浆层凝结）、20%（盾构远离残桩复合地基）;桩土应力比增幅分别为-8%、-16%、-53%、3%、25%、66%。