单桩负摩阻力特性的离散元与有限元模拟分析

桩侧负摩阻力对桩基产生下拽力,对桩基的承载力和沉降均不利,对受负摩阻力桩基进行设计时,需要正确估计桩基负摩阻力的大小及中性点的位置。开发颗粒流程序来模拟单桩负摩阻力的工作性状,验证中性点的位置并对桩侧土体细观特性进行分析。     

滩涂淤高对桥梁桩基受力的影响及对策研究

崇启通道(上海段)的越江桥梁部分基本建于滩涂区域,远期将要吹填成陆,淤高荷载将对上部连续的基础沉降产生影响,同时引起桩基的负摩阻力效应。通过数值模拟,考虑了桩顶荷载、群桩效应等,分析比较了规范计算与数值计算的差异,并采用"先筑堤再沉桩"的施工工艺,通过对桩基承载力的验算确保桩基设计的安全性。     

软黏土条件下地下水位变化对桥梁桩基的影响分析

以京沪高铁DK119~DK123段桥梁桩基工程为依托，运用PLAXIS建立桩土模型，分析地下水位的变化引起地面沉降对桥梁桩基工程的影响，最终得到地下水位降幅的警戒值、临界值及地面沉降量与桥梁桩基础沉降量的关系式。研究结果表明:由于软黏土具有蠕变性，地面的沉降具有滞后性；地下水位的下降不仅使桥梁桩基础的中性点下移，也使最大负摩阻力的位置下移；大幅度降低地下水位，对桥梁桩基承载力削弱作用明显。     

砂土中双桩负摩阻力模型试验研究

已有桩基负摩阻力研究多关注于桩周土体为粘土的情况,桩周土为砂土的模型试验相对较少。设计实施了砂土中单桩及双桩负摩阻力模型试验,试验中对桩顶与土表进行了分级加载,测定了模型桩桩身应变、桩顶位移以及土体分层沉降。试验结果表明:由于土表分级荷载作用下的土体沉降增加值大于桩沉降增加值,桩基中性点位置存在下移趋势。受群桩效应的影响,桩顶荷载作用下单桩沉降小于双桩沉降,土表超载作用下3倍桩间距的双桩沉降最小。从桩身轴力最大值分析,5倍桩间距的双桩可忽略群桩效应。随土表超载分级加载,单桩负摩阻力有效应力系数因侧摩阻力发挥所需桩土相对位移的影响而逐渐减少,而双桩的负摩阻力有效应力系数逐渐接近单桩时的数值。     

桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能影响研究

桩基主要依靠桩侧和桩端土体提供承载力。大直径超长桩基的受力特性复杂,受土体性质、桩基类型、桩顶反力等诸多因素影响,尤其是泥浆护壁施工工艺形成的侧壁泥皮的影响,其桩基承载力发挥离散性大。为研究桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能的影响,基于现场取样获得的泥皮强度,采用有限元数值方法,从荷载沉降、桩身压缩、荷载分担比等角度,定量分析研究了大直径超长钻孔灌注桩受泥皮影响的规律。结果表明,大直径超长钻孔灌注摩擦桩承载力主要由桩侧摩阻力提供,泥皮效应对单桩极限承载力折减显著,其极限承载力仅为不考虑泥皮效应的38.5%,随着泥皮强度降低,桩侧土体侧摩阻降低,相同桩顶反力时沉降增大,单桩极限承载力降低。在实际工程中,泥皮的存在客观上很难避免,对于以桩侧摩阻力为主来提供承载力的大直径超长摩擦桩,宜采取措施降低泥皮含量,或增加泥皮强度,以保证桩基承载力正常发挥。     

隔离桩法消减桩基边载负摩阻力的试验研究

土表边载作用下黏土中桩基多承受复杂的负摩阻力作用，可能造成桩基或上部结构损坏，研究隔离桩法消减边载负摩阻力作用具有重要的意义。设计并开展了黏土中单侧堆载作用下桩基模型试验，测定了桩身应变、桩顶位移以及土表沉降，研究了隔离桩间距、刚度、桩型对工程桩轴力及弯矩的影响及其随黏土固结的时间效应。试验结果表明，工程桩弯矩较快达到峰值并随固结时间而减少，桩顶水平位移较桩顶沉降更早趋于稳定；设置隔离桩可有效降低工程桩轴力、弯矩和边载负摩阻力，当桩间距大于4D后，对轴力的消减效果受桩间距的影响降低；增大隔离桩抗弯刚度、近土表处加设翼板可以有效减少边载负摩阻力作用，当隔离桩间距较大时，建议在隔离桩侧加设翼板以提高阻隔效果。     

软土地基摩擦桩承载特性的有限元方法研究

利用有限元方法建立了软土地基中摩擦型桩基础桩土相互作用的轴对称模型,在考虑桩与土摩擦作用的基础上,分析了摩擦桩随桩长变化的承载力特性、摩擦桩桩侧摩阻随桩长的变化特征以及桩身沉降对桩周土体塑性变形的影响.在对软土地基摩擦桩的承载特性进行深入研究的基础上,提出了工程实际中摩擦桩设计合理桩长的概念,为工程师进行桩基方案设计提供了理论依据.     

采用ABAQUS分析桩基的负摩阻力

该文采用ABAQUS分析了软土地基上桩基的负摩擦效应,计算出随时间变化的桩侧负摩阻力,为判断桩基承载力提供依据。     

负摩阻力作用下单桩的承载性状分析

利用荷载传递法和有限层法的数值分析对承受负摩阻力的单桩荷载性状进行了分析,研究了填土高度、桩顶荷载、桩端土刚度对桩身轴力、桩底阻力的发展及桩沉降的影响。研究发现软土地基中,0.5 m的填土高度就能使负摩阻力较充分地发挥,承载负摩阻力的端承桩与摩擦桩一样,承载力需结合桩的沉降确定。     

CFG桩加固软基复合地基桩间距设计计算方法

从复合地基承载力、工后沉降量以及成桩过程中的打桩效应3个方面综合分析,提出分别按复合地基承载力、工后沉降量以及成桩过程中的打桩效应进行复合地基桩间距设计计算的方法,分别运用文中提出的5种方法对某工程实例进行了设计计算。结果表明,按规范与经验设计计算的结果与考虑打桩效应的设计值比较吻合;按承载力控制和按工后沉降控制的设计值一致,这两种方法没有考虑施工过程及打桩效应,设计值偏低,实际运用时应对各种结果进行综合考虑。本文的成果改善了复合地基桩间距的设计理论和计算方法,可参考用于设计。     

沉降控制复合桩基承载力发挥性状研究

基于前人的研究成果提出改进广义剪切位移法,结合以往学者的研究成果和实测数据,对沉降控制复合桩基的极限承载力发挥性状做了分析.另外,还通过考虑桩土相对滑移的三维弹塑性有限单元法,分析了桩端持力层刚度对沉降控制复合桩基承载力发挥性状的影响.分析表明,沉降控制复合桩基的极限承载力大小可认为与承台底土极限承载力和群桩极限承载力之和大小相当;桩端持力层刚度对复合桩基的承载力发挥起显著影响作用,桩端持力层刚度越高,桩的极限承载力越难以完全发挥,沉降控制复合桩基的极限承载力将小于群桩极限承载力与承台底土极限承载力之和.     

大直径阶梯型变截面桩竖向承载力计算方法研究

通过分析阶梯型变截面桩-土体系的荷载传递过程，综合考虑桩侧土体侧摩阻力及端桩承载力的发挥情况，并考虑一定的安全储备，提出了基于变形协调原则的变截面桩基竖向承载力和沉降的计算理论和公式，该方法克服了规范法中桩基竖向承载力和沉降不相关的缺陷，并以某深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩为例，分别采用变形协调原则法和规范法对该桩基进行计算和对比分析，结果表明:变形协调原则法计算出来的桩基竖向承载力小于规范法计算值。     

负摩阻力减阻器的数值模拟分析

负摩阻力是桩周土体沉降产生的桩附加沉降和下拽力的综合效应。为了研究负摩阻力减阻器利用桩侧正摩阻力和削弱桩侧负摩阻力的作用,运用ABAQUS有限元软件模拟地下水位下降时减阻器对桩的影响,分析结果表明:安装减阻器的桩能保留普通桩桩侧正摩阻力的99.4%;地下水位下降4.6 m的条件下,能消除普通桩中性点以上土层负摩阻力的33.4%,中性点较普通桩深8.3%;水位下降较小时,该减阻器能够继续为桩提供桩侧正摩阻力。     

岩溶陡坡地区公路桥梁桩基极限承载力研究

岩溶和陡坡是影响桩基础极限承载力的关键因素。为研究在不良地质条件下桩基础极限承载力影响因素和防治措施,利用有限元软件建立了桩基础模型并依据相关规范验证了其有效性,针对5种不同坡度和4种岩溶顶板厚度进行了正交模拟试验,分析了不同工况下桩基承载力的变化和桩体承载形式。结果表明：溶洞会造成更大的沉降,地基沉降与岩溶顶板厚度呈反比,3倍桩径为岩溶地质对桩基的最大影响范围。大于45°的陡坡会造成更大的地基沉降进而减少桩基的极限承载力,应极力避免坡度45°以上的陡坡在实际工程中的使用。当无法避免时,应重点考虑其对桩基承载力的影响。溶洞和陡坡降低桩体极限承载力的方式主要表现为降低桩体侧摩效应,桩体承载形式由摩擦桩转变成端承桩。     

大直径盾构近穿及下穿对填土桩基础扰动效应分析

为研究大直径盾构隧道近穿及下穿对填土地基中桩基的扰动影响,依托某大直径盾构隧道工程,结合FLAC~(3D)数值软件,对大直径盾构隧道近穿及下穿对桩基础的位移特征及承载力特性进行模拟分析。分析结果表明:盾构近穿及下穿过程中,对桩基础的位移及沉降存在扰动影响,其中盾构到达前10 m和通过后12 m范围,对桩基沉降影响较大,盾构近穿桩基时,桩基沉降速率较大,盾构下穿桩基时,盾构靠近桩基前20 m,桩基沉降速率变大,通过桩基后,桩基沉降趋于平缓。随着盾构的掘进,桩基靠近隧道处侧摩擦阻力波动较大,且隧道正上方的桩侧负摩阻力增大,易导致建筑物沉降。     

盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响探析

通过建立基于承台单桩的三维有限元模型,研究了盾构隧道穿越高层建筑桩基台的变形和内应力情况,并以此为基础分析了不同土仓压力、注浆压力和刚度折减系数下盾构隧道掘进对桩基性能的影响规律。研究结果表明:桩身与掘进方向垂直方向位移基本可以忽略不计;桩身沿掘进方向时,桩身绕承台沿盾构掘进方向发生挠曲变形;当桩身沿掘进竖直方向时,隧道中心沉降达到最大;由于承台的存在使得桩顶层负摩阻力区慢慢较小,最终成为正摩阻区;土仓压力的增大能告便桩身的位移方向,注浆压力越大,桩顶稳定态的沉降值越小,桩顶承载更多承台荷载;土体卸荷扰动减小,桩身挠曲变形减小,达到稳定状态时随对应的桩顶沉降也就越小。     

计入时效的桥台基桩负摩阻力解析计算方法研究

桥台地基土在填土荷载作用下产生的固结沉降,常引起基桩负摩阻力问题,深入研究其发展规律及计算方法十分必要。首先探讨了基桩负摩阻力特性及桩土相对位移计算方法,结合桥台工程特点,选用一维固结理论模拟桥台填土过程对地基土沉降量的影响。在此基础上,考虑桩土相互作用及土体的分层特性,基于荷载传递法导得基桩负摩阻力分段解析解,以此建立出可考虑时效的基桩负摩阻力计算方法。最后,结合某工程实例进行了计算分析,结果表明,该方法可较好描述地基土沉降发展过程及桩身荷载传递性状。     

后压浆桩基础承载性能的仿真分析与静载试验研究

为研究桥梁桩基后压浆对桩基础承载性能的影响,通过采用MARC有限元软件,对后压浆桩基础的承载性能进行仿真分析和现场桩基静载试验,对压浆桩与未压浆桩的桩侧摩阻力、桩端阻力的性状进行了对比分析.有限元数值仿真分析说明,桩周浆体与桩底土体在自身压缩模量增加和桩侧摩擦系数增大的共同作用下,能够明显增大桩体承载力.现场试验数据显示,后压浆桩较未压浆桩的桩基荷载传递减缓,各级荷载的沉降减小,沉降稳定较快;桩侧阻力及桩端阻力发挥充分,增长速度快.结果表明:采用后压浆技术,能够明显减小桩基沉降量,并可有效提高桩基承载力.     

摩擦桩承载力补强技术的应用

桩基施工中,由于实际地质情况与设计地质资料存在差异,导致桩基实际承载力小于设计承载力要求的情况时有发生.通过实践,采用锚杆静压桩法进行桩基承载力补强,不仅能节省桩基处理费用,对施工工期的影响也很小,处理后,桩基的承载力和沉降都能满足设计要求.     

结合消阻护筒的试验桩桩侧摩阻力和桩端阻力试验研究

石家庄地铁人民广场站试桩采用静载试验方案加载测试,设计要求除进行承载力测试外,还需确定桩侧各土层的分层极限侧摩阻力和桩端土的端阻力,以及桩侧摩阻力和桩端阻力占单桩极限承载力和承载力特征值的比例。利用消阻双护筒消除无效土层的侧摩阻力,通过桩身应力观测,利用弹性力学公式推算桩身轴力、桩侧摩阻力及端阻力的分布及变化规律,为设计提供依据。结果表明:1)双护筒消阻装置可直接消除无效土层段的侧摩阻力,使试验桩真实反映工程桩的实际承载力、侧摩阻力、端阻力及沉降值;2)达到极限承载力时,桩侧总阻力占比65%~66%,桩端总阻力占比34%~35%;达到承载力特征值时,桩侧总阻力占比76%~80%,桩端总阻力占比20%~24%;试桩承载力类型均为端承摩擦桩;3)局部范围内土层桩侧摩阻力表现为应力和位移的软化特征;4)桩端持力层主要为卵石层,对承载力的贡献平均占比约30%。