大直径超长钻孔灌注桩承载特性试验研究

研究目的:分析大直径超长钻孔灌注桩在不同荷载条件下的桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力分布及发挥特性、桩端阻力发挥特性,掌握大直径超长钻孔灌注桩竖向受力机理及承载特性,为完善大直径超长钻孔灌注桩的设计方法提供借鉴和指导。研究结论:大直径超长钻孔灌注桩桩身轴力从桩顶到桩端逐渐衰减,其衰减的快慢反映了桩侧摩阻力作用的大小,并且桩身上部的摩阻力先于桩身下部摩阻力及桩端阻力优先发挥;此外,大直径超长钻孔灌注桩的桩端阻力通常较小,其桩顶荷载大部分由桩侧摩阻力承担,按桩的荷载传递机理分类通常属摩擦桩或端承式摩擦桩。     

超长钻孔灌注桩承载能力可靠度研究

利用试验实测极限侧摩阻力,计算规范中各类土统计参数,并分析各类土侧摩阻力的分布概率模型。利用JC法对各类土的可靠度指标进行计算,经分析给出了超长钻孔灌注桩设计目标可靠度,并采用定值法计算了超长钻孔灌注桩抗力总分项系数,为设计和施工提供参考。     

钻孔灌注桩承载力的可靠性分析

本文针对铁路桥梁钻孔灌可靠性分析的特点和难点，即属于相同直径和桩长的试桩数量十分有限、桩周土往往为成层土和钻孔产生的扩大作用显著，提出了可以把不同钻孔注桩承力变量转化成按可同一统计母体处理的无量纲变量的方法，并推导了土层摩阻力，端阻力和平均成径直径不确定性对承载力变异性的影响关系及其计算式。利用上述成果，对《铁路桥涵设计规范》（ＴＢＪ２－８５）设计的铁路常用桥梁钻孔注灌桩的可靠度进行了分析和评估，     

珊瑚礁地区混凝土管桩承载特性模拟分析

珊瑚礁质砂土由于孔隙比高、易破碎、颗粒形状不规则等特点，导致管桩在珊瑚礁地区的承载特性与一般土质中存在明显区别。结合南亚一座大桥项目中钻孔灌注桩的试桩数据，建立同等地质条件下的混凝土管桩模型，采用数值模拟的方法对管桩的承载特性进行研究，并与钻孔灌注桩的试桩结果进行对比分析。结果表明：混凝土管桩在珊瑚礁地区的承载特性为突进型，荷载与位移曲线大部分呈现陡降型发展趋势；管桩相对于钻孔灌注桩其最大侧摩阻力较小；管桩的桩端阻力随位移变化规律与钻孔灌注桩基本相同，在相同荷载下管桩的位移显著低于钻孔灌注桩，但两者的桩端极限阻力相差不大；随着管桩直径的增加，桩端承载力贡献比例呈现不断减小的趋势。对于较长的管桩，桩侧摩阻力发挥主要作用，随着桩径的增加，桩侧摩阻力在极限承载力中的占比逐渐减小。     

大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性现场试验研究

通过无锡市地铁1号线高架桥段钻孔灌注桩试桩工程的现场静荷载试验及其桩身应力测试结果,分析层状地基中大直径超长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律。试验结果表明:大直径超长钻孔灌注桩的荷载-沉降曲线无明显拐点,属缓变型;桩端承载力仅分担了桩顶最大加载值的6.8%,该试桩承载特征为典型的摩擦桩;桩身侧摩阻力与桩端阻力并不是同步发挥的,且两者之间相互影响;桩侧摩阻力呈由上而下逐步发挥的变化趋势;在具有相似物理力学特征的土层中,埋深对桩侧摩阻力的影响较显著,部分土层中桩侧摩阻力的实测值与规范的推荐值有明显差异。     

大直径钻孔灌注桩作摩擦桩设计桩端阻力试验研究

大直径钻孔灌注桩作摩擦桩设计时可供参考的资料至今较为匮乏。本文通过实际工程试桩试验数据,对桩基础侧摩阻力和桩端阻力进行研究,并通过对比分析发现灌注桩地基土水平抗力系数的比例系数m值小于管桩;通过极限侧摩阻力及端阻力测试试验验证了钻孔灌注桩以摩擦型桩来设计的必要性。试验结果可用来指导工程后续施工,并为类似地质情况下的灌注桩设计及施工提供借鉴。     

压力灌浆的钻孔桩承载力计算和可靠度分析

近十年来国内外大量的试桩资料和工程实例表明，对钻孔桩进行桩底和桩侧压力灌浆加固可以大幅度地提高其承载力。本文根据９根钻孔桩桩底压力灌浆的实测资料，结合对灌浆法提高桩承载力的机理研究，提出了计算这种桩承载力的公式，并对采用此公式的钻孔和灌浆桩的可靠度作了校核。分析结果表明，本文提出的承载力公式和实测值较吻合，并具有和普通钻孔桩相同的可靠度指标β。     

刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－－子域法，出了刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的近似解析算式，在刚性承台下，中桩最大侧摩阻力出现在桩端，边中桩、角桩最大侧摩阻力出现在桩顶附近，角桩桩顶反力最大，边中桩次之，中桩最小，为了验证本文方法的可行性，将模型试验结果与本文计算结果进行了比较，对比表明：本文方法有较好的精度。     

重力式挡土墙可靠度设计方法研究

研究目的：为《铁路路基支挡结构设计规范》按可靠度方法进行修订编制提供依据。 研究方法：采用理论研究、试验分析、计算统计以及校核分析相结合的方法。 研究结果：建立了重力式挡土墙基于可靠度理论的设计表达式；计算并统计了按现行规范设计的挡土墙可靠指标；推荐了目标可靠指标建议值、荷载分项系数和抗力分项系数参考值；提出了重力式挡土墙可靠度理论的设计原则和计算方法。 研究结论：选取的目标可靠指标能满足工程安全要求；按本课题提出的设计方法设计出的挡墙尺寸，与传统方式的计算结果接近；荷载分项系数的取值与美国规范相近。课题研究所提出的重力式挡墙设计公式、目标可靠指标及分项系数建议值，可作为《铁路路基支挡结构设计规范》修订的参考。     

铁路钢板梁的可靠度研究

本文根据统计资料，推导了计算铁路钢板梁可靠度的公式，编制了程序，计算了１２根现行铁路钢板梁，（包括板梁桥主梁，单线、双线桥的纵、横梁）在实际荷载以及按新、老规范满载等工况下的可靠度，由可靠度确定了新规范钢板梁的抗力分项系数。     

铁路隧道洞门目标可靠度及分项系数确定方法

研究目的:铁路隧道洞门受力复杂、断面变化大,洞门可靠度研究少。研究隧道洞门目标可靠度及分项系数计算方法可为铁路隧道洞门的可靠度设计提供参考。研究结论:(1)目标可靠指标由各极限状态中最小的可靠指标决定,目标可靠度分项系数基于目标可靠指标求得;(2)目标可靠指标计算中,不同计算方法计算结果有差异,通过对三种适用于铁路隧道洞门目标可靠指标计算方法进行分析比较和结合实例计算,认为分位值法相对比较简便实用,可用于隧道洞门目标可靠指标的计算;(3)明确了分位值法计算铁路隧道洞门目标可靠指标分项系数的详细计算过程,并通过实例计算验证了分位值法计算分项系数的可行性;(4)土压力分项系数对铁路隧道洞门各极限状态均有影响且最大,因此应加强隧道洞门土压力统计特征研究;(5)本文提出的铁路隧道洞门目标可靠度及分项系数确定方法,可直接用于铁道隧道洞门结构设计。     

砂土地区超长基桩双荷载箱法承载特性试验研究

依托越南砂土地区某工程超长基桩,采用双荷载箱法进行原位承载力试验,研究砂土地区超长基桩的荷载位移曲线、桩身压缩、桩身轴力传递、桩土相对位移、桩侧及桩端摩阻力分布等承载特性.研究结果表明:荷载箱附近土体表现出典型弹塑性体特征,靠近荷载箱的土体先出现桩土相对位移,其位移量最大,土体侧摩阻力优先发挥;离荷载箱越远,土体侧摩阻力发挥越晚,达到极限状态之前桩侧摩阻力与位移曲线呈线性关系;桩端阻力-位移曲线呈现出典型的两阶段特性,加载前期迅速上升,随后随桩端位移线性增长;该地区基桩密实砂层转换系数推算在0.6～0.7之间,略低于国内常用值.本文的研究方法和结果可为类似条件砂土地区超长基桩的承载特性研究提供参考.     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

黄土地区不同成孔方式灌注桩承载特性现场试验研究

为研究不同成孔方式对桩基承载特性产生的影响,依托吴定高速公路,开展旋挖钻孔、冲击钻孔以及人工挖孔3种成孔方式灌注桩的现场静载对比试验,得到不同成孔方式灌注桩桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶位移等主要参数。研究结果表明:人工挖孔桩的极限承载力最大,冲击钻孔桩的极限承载力最小;3种成孔方式桩基的桩身轴力衰减速率在各级荷载作用下的变化规律基本相同,其中人工挖孔桩桩身轴力的衰减速率最大,冲击钻孔桩的最小;此外,在同一荷载作用下,人工挖孔桩的桩侧阻力最大,桩端阻力最小而冲击钻孔桩的桩端阻力最大,桩侧阻力最小。研究结果可为黄土地区灌注桩基础选择合理的成孔方式提供理论和实践依据,且有利于桩基承载力的提高。     

隔离桩施工对邻近铁路桥墩位移影响分析

地铁盾构近距离穿越既有桥梁时可采取隔离桩作为地基加固措施,但当隔离桩距离既有桥梁较近时,需分析隔离桩施工对既有桥梁结构的影响。以南京某城际铁路高架桥为研究对象,采用数值模拟和现场监测分析了隔离桩(钻孔灌注桩)施工对铁路桥墩的影响。研究表明:隔离桩钻孔引起铁路桥墩上浮,隔离桩浇筑引起铁路桥墩下沉,隔离桩施工最终导致铁路桥墩下沉;隔离桩施工过程中,铁路桥墩向加固区轻微偏移,最终水平位移较小,在可控范围内;在南京地区采用施一隔五的施工顺序进行钻孔灌注桩施工时,对铁路桥墩的位移影响较小,也在可控范围内。     

风化软岩地区嵌岩桩承载力自平衡试验研究

为研究风化软岩段桩基侧摩阻力承载特性和桩基安全性,采用自平衡试桩法对某工程水稳性较差的风化软岩段3根试桩进行测试分析。结果表明:自平衡法试桩荷载箱上部桩与传统静载法试桩的桩身受力方向相反,前者比后者端阻力发挥更充分;在2倍设计荷载作用下桩顶等效竖向位移较小,桩身侧摩阻力、端阻力大部分未充分发挥,实测桩侧摩阻力可能比勘察提供的侧摩阻力值大;按照经验法和简化法得到的3根试桩的计算安全系数差别较小,均大于2.2,验证了试桩的安全性和自平衡方法的可靠性。     

桩端后注浆在钻孔灌注桩中的应用

钻孔灌注桩以泥浆护壁法为主，使成桩工艺存在着固有的缺陷（如桩底沉渣较难清理干净，且易产生压缩变形，并大大弱化桩端承载力；桩侧泥皮过厚对桩承载力的影响），导致桩端阻力与侧阻力显著降低。提高桩承载力，残少桩的沉降量。桩端注浆技术应运而生。     

考虑泊松效应的单桩竖向承载变形特性研究

单桩在承受上拔或下压荷载时,其桩侧极限摩阻力相差较大,桩身泊松效应是重要的影响因素之一.考虑泊松效应对桩-土界面法向应力的影响,推导得到上拔与下压荷载作用导致的桩侧极限摩阻力改变量的表达式;根据双曲线荷载传递模型,得到考虑泊松效应的的τ-z曲线;在位移协调法的基础上,通过迭代更新桩底位移使桩顶轴力与桩顶荷载相等,提出各级荷载作用下桩身位移响应的计算方法;基于Matlab开发平台编制单桩在竖向荷载作用下Q-S曲线和抗拔系数的计算程序,通过与现场试验数据对比验证了本文计算方法的可靠性.研究结果表明:单桩的抗拔系数随着桩土平均模量比的增大而增大,但其增长速率逐渐减小;随着长径比的增大,单桩的抗拔系数线性减小.随着桩土平均模量比的增大,抗拔系数受长径比的影响逐渐减小,当桩土平均模量比为6000时,抗拔系数几乎不随长径比的改变而变化.     

铁路隧道衬砌结构综合分项系数研究

应用可靠度理论制定设计规范是国内外结构设计发展的必然趋势。采用带有分项系数的实用设计表达式,不仅继承了传统结构设计式的形式,而且能体现结构设计对目标可靠指标的要求,还能被设计人员接受。以荷载结构模型为基础,考虑结构抗力的统计特征和荷载效应的不定性,提出铁路隧道衬砌结构设计所采用的实用设计表达式。采用设计验算点法,对不同时速铁路隧道通用参考图二次衬砌结构分析计算综合抗力分项系数和作用效应分项系数,并给出铁路隧道衬砌结构分项系数的推荐值。     

武汉天兴洲公铁两用大桥疲劳四线系数的研究

四线铁路桥梁疲劳检算系数与各线列车在桥上的相遇次数及构件的荷载分配系数有关。根据列车过桥的随机性特点,运用概率理论分析四线列车在桥上的相遇概率和次数以及四线铁路桥在各种相遇情况下的损伤度,推导出四线铁路桥梁疲劳检算中四线系数的计算公式。运用该公式,以过桥长度1 092 m,横梁端剪力的荷载分配数据为依据,计算得武汉天兴洲大桥中间主桁疲劳检算四线系数为1.96。根据天兴洲大桥的结构及受力特点,综合分析所有情况的计算结果,建议天兴洲大桥疲劳四线系数取2.20。