扩孔微型桩侧向受荷性能试验研究

为了研究扩孔微型桩的受力性能,对5根具有不同扩孔参数的微型桩进行了室内足尺侧向受荷试验,分析了扩孔参数对微型桩桩身弯矩和侧向位移的影响得出,明显的桩身弯矩变化主要发生在第一个反弯点20 D(桩径)之前,且最大弯矩值出现在埋深6 D处;不同扩孔参数对桩身弯矩影响不明显;桩身侧向位移随着埋深的增加呈逐渐减小的趋势,且水平位移主要发生在埋深10 D内;扩孔后,微型桩在侧向荷载作用下更易变形。扩孔内填料越松散,扩孔孔径越大,桩身侧向位移越大。在埋深3 D~4.5 D扩孔深度内,扩孔深度对桩身侧向位移影响不明显。研究所得结论为研究微型桩的扩孔问题打下基础,并为整体式桥台桥梁支承桩的扩孔技术提供借鉴。     

RPC微型桩动力响应特性振动台试验研究

为研究桩、土相关参数对微型桩基动力响应的影响,进行了RPC微型桩基动力响应振动台试验。分析了微型桩在动力荷载激励下桩土体系的加速度时程、应变时程反应以及单桩桩身弯矩、变形的分布情况。通过对白噪声作用下的频谱分析图进行分析,发现RPC微型桩在5 Hz和16 Hz附近存在固有频率;在多次白噪声作用下,砂土的密实程度有所增加,微型桩的固有频率也有所增大。通过对加速度响应图进行分析,发现人工波作用下的加速度放大效果最显著,其次为EI-Centro波,最小为Kobe波,这是因为人工波的作用频率最接近微型桩的固有频率;在4 Hz频率、0. 15g幅值的正弦波作用下,微型桩的最大应变分布约为4倍桩径的埋深位置;在不同频率正弦波作用下,微型桩的最大弯矩值均出现在埋深0. 6 m位置;在3种地震波作用下,人工波作用下的桩身弯矩和变形反应最大,EICentro波作用次之,Kobe波最弱,这是由于人工波的频率成份较为丰富,正弦波所含频率单一,而地震波所含频率丰富,这使得地震波作用下的反向变形更为明显。     

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。     

水平循环荷载下饱和软土地基单桩基础模型试验研究

通过水平循环加载装置对某工程饱和软土地基单桩基础开展了水平循环荷载模型试验研究,探讨单桩基础的水平承载力和循环变形特性。结果表明:①桩周地基土体有不同形态的裂缝,桩周土软化后上部地基土会丧失部分承载力,危及桩基及上部结构的安全;②随着循环次数增加,桩身位移逐渐增大,建立了一种新的桩基位移预测计算模型,可根据该模型推算循环荷载条件下的桩基位移;③桩身最大弯矩值也随着循环加载次数的增加而显著增大,最大弯矩点出现于桩身的（3～4） D深度处。建议在设计规范中应充分考虑桩身弯矩的循环累积增大效应,在设计时应有足够的安全系数。     

软土场地大直径变截面群桩动力响应特性的研究

为探明软土场地大直径变截面群桩基础动力响应特性，以翔安大桥实体工程为例，应用FLAC 3D软件，构建桩—土相互作用模型，研究在5010、1004以及典型的Kobe波和El-Centro波作用下软土场地群桩加速度、桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力动力响应规律。研究发现，覆盖层对地震波具有较强的“滤波”作用；桩端加速度峰值出现的时刻有不同程度的滞后现象，在5010波、1004波、Kobe波、El-Centro波作用下桩端加速度峰值出现时刻分别滞后0.54 s、2.00 s、0.46 s、1.34 s;桩顶加速度、桩顶加速度放大系数和桩身位移峰值在1004波作用时较大，分别为5.30 m/s²、6.84、227.30 mm,桩顶永久位移、桩身弯矩峰值和剪力峰值在5010波作用时较大，分别为50.63 mm、2.38 MN·m、195.55 kN;桩身弯矩峰值和桩身剪力峰值都出现在软硬土层分界面。在桥梁桩基础抗震设计时，应着重关注软土层分界处的抗弯能力和抗剪能力设计，且考虑各种类型地震波作用对桩基的影响。     

沉桩挤土效应的桩身与土体水平位移分析

依托XT高速公路K63+500附近引孔加桩加固管桩地基路堤工程,划出一块区域作为试验区,进行了管桩施工时的桩体及桩间土的水平位移测试,并根据桩体水平位移(沿深度)曲线推算得到新加管桩的桩身最大弯矩。结果表明:(1)沉桩挤土效应对桩体和桩间土所产生的水平位移基本一致;(2)由管桩和桩间土内测斜管测得的水平位移沿深度曲线计算出的最小曲率半径接近,其中曲线上段所得的管桩最小曲率半径是桩间土的0.93倍,下段为0.90倍。(3)引孔加桩施工的挤土效应明显,部分新加管桩桩身最大弯矩超过管桩最小开裂弯矩,可能已经出现开裂。     

桩筏连接形式对劲芯复合桩地震响应影响试验研究

为揭示桩筏连接形式对可液化地基中劲芯复合桩地震响应的影响规律,采用1g振动台开展了连接式和非连接式复合桩桩筏基础的模型试验研究,对比分析了2组试验工况中模型体系的固有频率和阻尼比、试验场地宏观现象、土体的超孔压和加速度、上部结构的加速度和位移、桩身弯矩等动力响应。2种工况中均输入不同地震动强度的El Centro地震波。试验结果表明：非连接式桩筏（DPR）工况中模型体系的固有频率小于连接式桩筏（CPR）工况的固有频率,而DPR工况的阻尼比大于CPR工况;采用DPR基础可减轻地基土体的液化程度,其超孔压比峰值比CPR工况最大可减少19.3%;在不同地震动强度下,中粗砂垫层的隔震效应使得DPR工况中地基土体和上部结构的加速度反应均低于CPR工况,0.4g El Centro波输入时,DPR工况中上部结构加速度放大系数比CPR工况减少13.5%;DPR基础的整体性和刚度相对较差,导致DPR工况上部结构侧向位移和筏板沉降均较CPR工况增加50%以上;地基液化导致桩身弯矩急剧增大,CPR工况中复合桩的最大弯矩出现在桩头,而DPR工况中桩身弯矩峰值出现在距桩头1/3~1/2桩长处,且DPR工况中桩基弯矩峰值较CPR工况减少近50%。因此,桩筏连接形式差异对劲芯复合桩地震响应影响显著,研究成果可为液化土层中劲芯复合桩桩筏基础的抗震设计与研究提供参考。     

深厚软基区桥梁桩基横轴向承载特性研究

采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维模型,选取软土厚度作为分析变量,计算分析了不同工况下桩基础的横轴向容许承载力、桩侧土抗力、桩身水平位移及桩身弯矩分布规律。研究结果表明:在软土侧向推力、汽车制动力及离心力作用下,深厚软基区桥梁桩基受力情况复杂;软土厚度超过10 m时,软土厚度对桩基横轴向容许承载力及桩侧土抗力影响很小,桩身第一水平位移零点随软土厚度增加逐渐上移,大于20m后趋于稳值;软土的存在增大了桩身最大弯矩,对桩身最大弯矩影响最大的软土厚度为5m;软土厚度大于10m后,桩身最大弯矩趋于稳值。     

深基坑桩锚支护体系桩身内力及变形监测分析

依据西安市高新区某桩锚支护式深基坑支护桩内力和侧向位移的监测数据,对支护桩桩身内力与变形的变化规律进行了对比分析,得到了桩身弯矩和位移沿深度方向的分布。分析结果表明:随着基坑开挖深度的增加,支护桩的桩身弯矩值以及桩身向基坑内侧方向的位移不断增加,桩身弯矩最大值出现在基坑开挖底面以下,反弯点沿桩身向下移动。锚索锁定后对桩身内力与位移的作用显著,减小了桩身弯矩,限制了桩身位移的增加;空间效应在基坑开挖过程中,对桩身内力与位移产生影响,基坑中间支护位置桩身的最大弯矩值与位移值明显大于其他支护位置,分析结果可对基坑的进一步施工提供参考。     

超大跨斜拉桥群桩基础多点振动台试验

为研究一致激励条件下大跨度桥梁群桩基础的地震响应,以一座试设计斜拉桥(全长2 672m,主跨1 400m)为原型,设计了1/70的桩-土-桥梁结构全桥物理模型,基于该全桥模型开展群桩基础振动台试验研究。采用微粒混凝土和铁丝制作钢筋混凝土主塔和桥墩,C40混凝土和6mm螺纹钢制作桩基础和承台,质量比为3∶1的砂子和木屑模拟土体。模型包含8组群桩基础,分别支撑过渡墩、辅助墩和主塔。地震波采用人工波Acce100,自然地震波El Centro,Mexico City和Chi-Chi,以研究不同卓越频率地震波输入对大跨度桥梁群桩基础的影响。分析群桩基础的地震反应规律,包括不同桥墩处桩基础的桩身加速度、位移和弯矩。结果表明:因不同位置处群桩基础振动特性不同,相同地震动经各群桩基础传递至过渡墩、辅助墩和主塔底部,产生不同变化,导致不同桥墩或主塔处输入上部结构的激励不同;支撑辅助墩和主塔的群桩基础,桩顶加速度和相对位移随着输入地震波加速度峰值的增加而增加,但峰值加速度放大系数降低。4种地震波中Chi-Chi波引起的各群桩基础桩顶相对位移和桩顶弯矩响应最大;输入地震动为Mexico City波时,过渡墩处的群桩基础桩顶相对位移、加速度峰值放大系数大于辅助墩处群桩基础的相对位移和放大系数,输入地震动为其他3种地震波时,结果相反。     

微型桩加固土质边坡极限抗力分析方法

为了给微型桩加固土质边坡的工程设计和安全评价提供参考,针对工程中常见的黄土、冰碛土和风化页岩进行单根微型桩在横向滑体变形作用下的承载力特性试验。采用数值模拟方法,考虑桩-土接触作用和岩土的非线性行为,建立微型桩加固土质边坡时极限抗力的分析模型,以桩截面极限弯矩和桩身最大水平位移为控制条件,提出确定微型桩加固土质边坡极限抗力的分析方法,并将分析结果与试验结果进行对比。分析微型桩加固土质边坡时的变形机制、破坏模式以及分别加固黄土、冰碛土和风化页岩时的极限抗力。研究结果表明：所建立的微型桩极限抗力分析模型在确定微型桩加固土质边坡极限抗力时具有较高的精度,直径115 mm微型桩在厚度为60 cm的滑体横向变形作用下的极限抗力约为10～20 kN,微型桩的极限抗力受到岩土类型影响,边坡岩土强度较高时微型桩的极限抗力更大;微型桩加固土质边坡时的破坏模式为弯曲破坏,主要由于微型桩截面弯矩超限所导致,桩身破坏部位在滑面以下约4倍桩直径的深度位置;滑体横向变形作用下微型桩顶水平位移在开始阶段呈线性增加,随着滑体位移量逐渐增大,微型桩顶部与桩后岩土之间产生了脱空现象。     

倾斜荷载下桩柱式桥墩受力变形分析传递矩阵法

为了研究倾斜荷载下桩柱式桥墩的受力变形特性,将其视为一工作整体,地面或局部冲刷线以上自由段视为置于虚拟土层中,根据桩(墩)身截面尺寸、混凝土强度等级以及土层情况等将桩柱式结构划分为若干分析单元段,基于Winkler弹性地基梁理论,考虑轴向和横向荷载共同作用,得到任一单元段的位移控制微分方程,并采用幂级数法进行解答。进而根据相邻单元段内力与位移连续条件得到了由柱顶受力与变形条件表示的桩柱式结构任一深度处水平位移、转角、弯矩及剪力的矩阵表达式。通过具体算例将提出的传递矩阵法所得结果与有限元等方法所得结果进行了比较。在此基础上,探讨分析了地基成层性对倾斜荷载作用下桩柱式结构体系内力与位移的影响。研究结果表明:表层土的物理力学性质及埋深对柱顶水平位移、地面处桩身水平位移及桩身最大弯矩值均有不同程度的影响。     

PHC管桩-土相互作用受力性能拟静力试验

针对现有《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中设计计算方法难以适用于整体式桥台桥梁桩基的问题,以预应力高强混凝土(Prestress High Concrete,PHC)管桩试验模型为背景,进行了PHC管桩低周往复荷载拟静力试验。通过在桩顶施加水平位移荷载、埋设应变片、土压力计以及特殊设计的桩身水平变位测试方法,得到了PHC管桩桩身破坏特点、沿桩深方向上桩身水平位移与应变、骨架曲线和滞回性能曲线,初步探讨了桩-土相互作用机理,给出了PHC管桩-土相互作用的等效刚度计算方法。试验结果表明:预应力度和配筋率对PHC管桩的破坏模式有较大影响,裂缝分布规律不同,最大弯矩沿桩深方向发展,内力重分布;配筋率和预应力度越小,变形能力(延性)越差、破坏越严重,桩-土相互作用效果不佳;PHC模型桩在加载初期基本表现为线弹性性能,且水平外荷载主要由模型桩承担;当模型桩开裂后拉区混凝土退出工作,荷载增加减缓,表现出较明显的非线性性能,此后水平外荷载的增加主要由桩周土抗力承担;当桩周土压力达到极限时荷载开始下降并迅速破坏;试验全过程各模型桩均表现出了良好的塑性性能和变形能力,延性系数较大,抗震性能较好,可适用于整体式桥台桥梁桩基,研究结果可供有关规范的设计计算参考。     

软基桥头路基填筑对桥台桩的影响

为考察台后路堤荷载导致的地基软弱下卧层压缩和水平移动作用下的桥台桩基受力性状,建立了桥台桩基的三维有限元模型,验证了其合理性,并通过设置桩-土接触单元分析了桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响.结果表明:由于桩的“遮拦效应”,前排桩桩-土“绕流”现象较后排桩更为明显；同时,桩的阻拦作用使桩周土体位移值较自由土场预测值偏小；桩-土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系；每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74％；路堤荷载大小与桩身最大弯矩值的关系与基桩所处位置有关,并非简单的双折线关系；在影响桩身弯矩因素中,软土层力学性质对桩身弯矩影响较桩身模量更为明显；桩在受轴向力和侧向力耦合作用下,桩基础的承载力会有所提高,但不明显.     

基于m法分析地铁对现有桥梁桩基的影响

以某高架桥快速化改造工程为研究对象,利用规范中m法来模拟桩土之间的关系,并通过MIDAS有限元分析软件建立全桥数值模型,分析地铁隧道对桥梁桩基的影响,并为桥梁桩基设计提供了合理的设计依据。模型结果表明,当地铁隧道与既有桥梁桩基的水平距离保持一定时,地铁隧道埋深存在一个临界值,当地铁隧道埋深为此临界值时地铁隧道施工引起的桩顶水平位移最大;当地铁隧道开挖在上层较软弱的土层中时,桩身变形较大。根据模型结果,提出合理的桩基设计注意事项。     

横向受载空心桩动力性能研究

该文阐述了采用综合刚度原理和双参数法,计算共振时桩在地面处的挠度和转角幅值,以及桩身最大弯矩的幅值及其发生的位置。再采用分析原理简单、便于编程的有限差分数值计算手段进行横向动荷载作用下桩身位移、侧土抗力和内力的计算。通过选择合理参数,计算出钢筋混凝土空心桩、实心桩在相同地质条件中相同水平动载作用下桩身的转角、位移及其最大弯矩,分析比较不同截面类型长桩的受力性能。     

整体式桥台-H形钢桩基-土相互作用水平变形机理研究

整体桥因整体性、抗震性、行车舒适性而被广泛应用。为了能吸纳整体桥在温度、地震作用下的水平往复变形，实际工程中其桩基主要采用H形钢桩。为深入研究整体桥H形钢桩基水平变形机理，以某整体桥为背景，开展了传统平衡土压力状态下H形钢桩-土、台后不平衡土压力下的H形钢桩-土以及整体式桥台-H形钢桩-土相互作用拟静力试验研究，分析对比了H形钢桩桩身水平变形规律，滞回、耗能和骨架曲线。试验研究表明，不平衡土压力对桩身水平变形影响较大。正负向加载时，HP模型桩身水平变形较为对称，变形规律为沿埋深方向逐渐减小，接着反向增大后减小至桩底为0。对于UHP模型，正负向加载时的桩身变形不对称，其中正向加载时的变形规律为沿埋深方向逐渐减小至0，接着反向增大至最大后减小；负向加载时的变形规律则与HP模型基本相似。AHP模型桩身水平变形规律则较为复杂，其变形介于HP模型和UHP模型之间。研究还表明：HP模型的滞回曲线较为饱满和对称,而AHP模型的滞回曲线存在显著的非对称;AHP模型的承载力和耗能能力最高，但延性最低。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。     

双向地震作用下的双排桩边坡力学性状研究

以门式双排桩为例,运用有限元数值软件,研究了水平向和竖直向地震共同作用下双排桩边坡的破坏形态和受力性状。三维模型中,土体采用弹塑性本构模型,桩假定为线弹性,桩土之间设置接触单元。通过研究,得出如下结论:(1)双向地震荷载作用下,桩身受力最大值出现时刻为4.66s处;桩身弯矩沿桩身向下呈S型布,桩身剪力沿桩身向下呈抛物线型分布。(2)随着地震荷载的逐渐增大,桩身最大弯矩剪力值亦逐渐增大;当地震荷载从0.4g增大至破坏前工况时,动力作用下附加弯矩剪力增幅急剧增大。在整个过程中,后排桩弯矩剪力最大值始终大于前排桩受力最大值。(3)双向地震荷载作用下,随着地震荷载的逐渐增大,边坡最大土体位移从静力作用时的46.3mm增大到0.4g时的51.6mm;同一排桩桩顶与桩顶之间土体位移也逐渐增大,从抗滑桩之间滑移的趋势越明显,边坡越不安全;等效塑性应变分布带从坡顶附近滑带处扩展到边坡滑带中下部,坡顶附近的最大塑性应变值逐渐增大,从静力作用时的0.04增大到0.10,趋近临界状态。