柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

基于HS模型的小型预制桩基础抗拔承载特性数值分析

采用数值分析方法验证HS模型的优越性及参数选取办法的可行性,分析小型预制单桩和群桩在不同布桩参数及荷载作用下抗拔承载特性,结果表明:采用HS模型的数值模拟结果与现场实测结果相差不大,仅考虑剪切硬化的MC模型数值计算结果误差偏大;小型预制桩抗拔承载性能均随着桩长及桩径的增加而增大,增速幅度成递减趋势,工程中应充分考虑桩长、桩径与承载性能的非正比例关系,合理选取得到最优桩长和桩径;群桩基础下单桩平均抗拔承载性能要小于单桩抗拔承载性能;桩距相同,桩数越大,群桩效应越明显;桩数相同,桩距增大,群桩效应将得到减弱;小型预制桩群桩基础存在一个最优桩距,可取5倍桩径;水平荷载较大时对桩基极限抗拔承载性能有较大影响。研究结论对小型预制桩基础的优化设计计算提供指导。     

水平荷载作用下斜桩群桩的有限元分析

采用三维有限元数值方法对斜桩群桩在水平荷载作用下的承载特性进行了研究,对比了相同布置形式的3×3直桩和斜桩群桩的各项响应差异.分析结果表明,在3倍桩径桩间距条件下,斜桩群桩中基本不存在与直桩群桩相类似的群桩效应.斜桩群桩由于较好地发挥了基桩的轴向承载特性,故而整体抵抗水平荷载的能力显著高于直桩群桩.     

基于m法的高承台桩复合受力计算分析

为分析高承台桩竖向荷载对水平承载性能的影响,考虑桩身摩阻力、桩身自重及土抗力的影响,从弹性桩的挠曲微分方程出发,假定均匀地基土地基系数按m法线性增大,推导了在水平荷载、竖向荷载及弯矩共同作用下基桩的内力和位移的幂级数解答。结果表明:在桩头自由长度较小的情况下,竖向荷载的作用能稍微提高管桩的水平承载性能,随着自由长度的增加,竖向荷载的作用引起基桩的P-Δ效应,但影响不大,可忽略不计。     

长短桩复合地基承载性能分析

桩与土的空间作用效应,使长短桩复合地基承载性能与单桩承载性能之间存在显著差异。通过现场静载试验和三维数值计算,对长短桩复合地基承载性能进行了研究分析。结果表明:长短桩复合地基静载试验中,3.5 m管桩的桩土应力比在2到3之间,而5.5 m管桩的桩土应力比在6到8之间;随着桩数的增加,四桩复合地基变形沉降值要大于等同条件下单桩复合地基的变形沉降值;长短桩群桩效应系数为0.616,长短桩复合地基可以弱化群桩效应;随着桩数和桩长的增加,桩土应力比随之增大。受刚性基础下的影响,复合地基中长桩的桩土应力比相对较大,降低了桩间土体受到的荷载值,从而使复合地基整体变形沉降值较小。研究成果可以为相关工程技术人员提供参考。     

超大群桩竖向承载群桩效应试验研究

根据竖向荷载作用下超大规模群桩的模型试验研究结果，分析群桩的承载性状和群桩效应，试验结果表明，在本试验条件下，群桩效应系数大于1，与按规范公式计算得出值基本一致，并得出一些对该类工程设计和施工具有指导意义的结论。     

超大型群桩基础承载特性离心模型试验研究

通过18根和64根群桩离心模型试验,获得了荷载~沉降关系曲线、桩身轴力分布,研究了在竖向荷载作用下超大型群桩基础的承载变形特性和群桩效应,分析了桩身轴力分布、桩顶荷载分布等变化规律。     

江番高速公路管桩竖向承载力试验研究

基于现场试验,探讨了管桩现场施工中的质量控制,并利用软件建立土体与桩共同作用的数值模型,将有限元应用于桩-土结构进行三维有限元数值计算。分析了预应力管桩在竖向荷载作用下的承载力特性以及变形特性,并将桩在逐级加载下的沉降规律与现场静载实测结果做了对比,验证了管桩施工质量控制对承载力的影响,其结果对以后桩-土模拟及桩基工程设计有一定的参考价值。     

单桩荷载传递法修正计算分析

基于层状地基采用双曲线模型为荷载传递函数,提出了用Mindlin解和桩土共同作用的联合方法对荷载传递法的进行修正,并计算分析了单桩承载特性。将Lee的方法与双曲线荷载传递函数相结合使得Lee方法中考虑土体横向连续性的优点得以发挥。将横向连续性与竖向连续性修正相结合得到修正荷载传递法,用编制的计算机程序进行了工程实例的计算,结果表明,计算结果与实测值较为接近,其土层的平均SPT值较小,土体较容易产生变形,当试验荷载较高时,可能造成桩周土与桩身之间的滑移。修正荷载传递法与未修正和仅进行竖向修正的荷载传递法相比具有一定的精确性,能更好地反映单桩承载特性,且适用于群桩的分析计算。     

淤土地基灌注桩水平承载特性试验及数值计算

针对淤土地基灌注桩水平荷载作用下桩体受力特性,通过现场水平承载力破坏性试验,对不同桩长、桩径和桩基上部土体的两个试验区进行对比研究,由现场实测得到的桩体桩身轴力与弯矩分布情况,得知桩径增加和桩基上部土体改善有助于提高水平承载力,但桩径的增加对水平承载力的提高效果更为显著;利用ABAQUS数值计算对水平承载特性进行研究,并与现场试验结果进行对比分析,对比表明:现场实测数据和数值模拟的拟合程度较好,说明有限元在桩基水平承载能力研究方面具有合理性,为进一步利用有限元研究桩体水平承载力提供了一定的理论基础.     

水平荷载作用下单桩承载力影响因素分析

依据现场实测资料合理确定数值计算方法,据此对湿软地基条件下影响管桩单桩水平承载力的主要因素进行了控制分析.计算结果表明:数值计算结果与实测资料具有较高的吻合度,计算方案合理可行;桩径和桩周土体刚度是影响单桩水平承载力的主要因素,其次为桩长、桩身壁厚、桩体刚度和土体黏聚力值,土体密度和土体内摩擦角的影响相对极小;推荐采用增大桩径、表层土体改良和设置垫层等措施提高单桩水平承载力,其中桩周土压缩模量提高推荐范围为≥15 MPa,表层土体改良深度推荐范围为2～3 m,垫层设置厚度推荐范围为1～2 m.     

基于Vesic圆孔扩张理论的桩周土抗力计算方法研究

随着目前城市建筑物容量的增大,对作为其主要承载构件的桩基础的承载性能提出了更高的要求。桩-土相互作用问题是桩基水平承载性能研究中必须考虑的重要内容,该问题的研究对于完善桩基础设计理论和指导工程实践具有重要意义。基于Vesic圆孔扩张理论,分析水平荷载作用下桩侧土体的实际受力状态,根据桩身产生水平位移后桩周土应力为近似椭圆形非均匀分布的特点,综合考虑纵向应力变化、桩基整体转动和桩-土摩擦效应对桩侧土抗力的影响,建立二维平面状态下的桩-土相互作用的力学模型,以此推导水平荷载作用下的桩侧土抗力计算公式,得到基于应力增量的p-y曲线计算方法,并通过实例计算验证该方法的适用性,最后针对桩-土参数进行影响因素分析。对比所提方法的计算结果与模型试验的结果可知：将该理论方法应用于水平荷载作用下桩侧土体力学效应的计算时,计算结果和现场实测数据较吻合,尤其在桩基受荷产生较大水平位移时,两者表现出了较好的一致性。通过对桩-土参数等影响因素的计算分析,讨论了桩径、土体内摩擦角和土体变形模量等桩-土参数对桩周土体应力结果的影响,得到了桩周不同位置处土体径向应力和切向应力的变化规律。     

群桩-土-承台结构共同作用的数值计算研究

群桩承载性状的数值计算,是在模型试验的基础上,为研究桩-土相互作用,采用一种既简单又符合土体成层、非均质实际情况的有限层计算模型。该文论述的计算模型不仅能满足工程实际的弹性计算要求,还研究了桩周土体的非线性特性。同时,还综合应用弹性理论法和荷载传递法的优点模拟桩的承载性状,利用有限元分析软件ANSYS建立其力学模型进行计算。数值计算结果与实测结果吻合良好,表明有限层方法计算超长群桩基础是可行的。     

超大直径空心独立复合桩基与群桩承载力对比

为研究超大直径空心独立复合桩基的承载特性,确定其合理的结构形式和尺寸参数,采用数值模拟的方法,对比分析了超大直径空心独立复合桩基与传统群桩基础在竖轴向荷载、横轴向荷载下承载特性的异同。结果表明:超大直径空心独立复合桩竖轴向承载力与对应群桩基本一致,但在横轴向承载具有更优异的能力;复合桩的竖向极限承载力中端阻力占比明显大于群桩,应注意桩端承载力的验算;为合理提高复合桩的承载力,应控制桩径D10m并保持L/D≥6,尽可能通过桩侧阻力的增长提高承载力。     

设置裙边与桩的沉箱复合基础及承载性能研究

为研究一种底板周圈设置裙边、底板中部设置桩的新型沉箱复合基础的承载性能,尤其是裙边与桩对承载性能的影响机制,基于缩尺模型试验验证的FLAC3D接触面单元与桩结构单元数值分析方法,建立了琼州海峡跨海大桥西线实际地层中的沉箱复合基础三维数值模型,研究了裙边与桩的尺寸参数(裙边高度、桩长、桩径、桩数)和组合方式对沉箱复合基础竖向及水平向承载性能的影响。结果表明:裙边能约束箱底塑性区的开展与贯通,有效提高了沉箱的水平极限承载力,对底面尺寸125m×75m的沉箱基础,单独设置壁厚2m、高度6m的裙边后,设计荷载下裙边可分担47%的水平荷载和26%的竖向荷载;桩端落在相对较好持力层的桩可分担较多的竖向荷载,有效提高沉箱的竖向刚度、控制差异沉降,对底面尺寸125m×75m的沉箱基础,单独设置52根、直径2m、桩长72m、桩端进入4-2硬塑粉质黏土层的群桩基础后,设计荷载下群桩可分担67.8%的竖向荷载和37%的水平荷载;裙边与桩组合设置后,沉箱复合基础的竖向及水平向承载力得到进一步提高,设计荷载作用下,群桩承担64%的竖向荷载和31%的水平荷载,裙边承担14%的竖向荷载和52%的水平荷载。研究成果可为琼州海峡跨海大桥深水基础设计提供重要参考。     

竖向荷载作用下超长桩桩身压缩数值模拟研究

通过数值模拟分析得出桩身压缩综合系数,对系数随竖向荷载作用、长径比、桩侧土弹性模量等参数的变化进行研究。研究表明,随着荷载增大,桩身压缩综合系数呈线性减小,其随长径比增加而降低。随着桩周上部土体弹性模量增大,桩身压缩综合系数呈减小趋势;随桩周底部土体弹性模量增加,桩身压缩综合系数先减少后增大。将数值模拟计算和规范公式计算得到的桩身压缩量与实测值相比较,数值模拟计算值与实测值更接近,说明使用数值模拟方法计算的桩身压缩量在规范容许范围内,可为桩身压缩量的预测和计算提供参考。     

螺杆桩承载机理及承载力计算方法研究

依托昌景黄高铁螺杆桩地基处理工程,通过数值模拟,对比研究直桩和螺杆桩竖向承载特性,分析极限荷载下不同螺距螺杆桩桩周土体破坏模式,并对螺杆桩单桩承载力计算方法进行探讨.结果表明:与同直径直桩相比,螺杆桩极限承载力提高约30％;螺距的大小对桩周土体的破坏形式有所影响,螺距较小时,桩周土体形成圆柱形剪切破坏面,螺距较大时,桩...     

基于FLAC3D的大直径实心桩承载性能数值模拟研究

基于FLAC3D模拟软件，对大直径实心桩竖向及横向的承载性能和变形特性进行数值模拟。深入而全面的研究了大直径实心桩的受力机理、承载性能与变形特性，得出以下结论：本次模拟的大直径实心桩的单桩承载力极限值为82000kN，单桩承载力特征值为41000kN，水平承载力极限值为1750 kN，水平承载力特征值为1000 kN。随着竖向位移的增大，桩周土体的沉降随着距离桩体距离的增大而减小，桩端土体与桩体和桩周土体相比沉降较小，模型承受荷载过程中桩身的压缩量较大。在各级荷载作用下，桩身轴力随着深度的增加而减小，至桩端处桩身轴力几乎降至为零。在施加水平荷载之后，桩顶部分的水平位移最大，随着桩体埋藏深度的增加，桩身位移迅速减小至零，桩身弯矩随着桩体埋藏深度的增大呈先增大后减小至零。     

桩端沉渣对钻孔灌注桩承载性能影响数值模拟研究

为研究桩端沉渣对钻孔灌注摩擦桩承载及受力性能的影响,基于有限元数值方法,建立有桩端沉渣的钻孔灌注单桩桩土相互作用有限元数值模型,分别以桩端沉渣厚度、沉渣模量作为变量,从荷载沉降关系、桩身压缩、荷载分担比等方面,定量分析研究普通钻孔灌注摩擦型桩基承载特性受沉渣影响的规律。研究结果表明,沉渣的厚度及模量对桩基承载力具有显著影响,桩端沉渣越厚,或沉渣模量越低,则桩端土体刚度越小,桩端土体可提供的承载能力越低,桩基极限承载力越低。实际工程中,宜从提高清渣工效、降低沉渣厚度,并适当改善桩端沉渣力学性能来提升并保证钻孔灌注桩安全性能。     

不同群桩设计参数下桩基荷载的简化分析

通过对隧道群桩-衬砌支护联合承载体系和无地基改良下关键部位的受力及变形进行对比,经分析后提出隧底群桩荷载简化模型。研究结果表明:群桩-衬砌支护联合承载体系下结构竖向位移明显减小,其中拱顶和仰拱的竖向位移得到明显控制,且在隧道纵向中部位置的竖向应力有明显减小,整体受力更趋于均匀。所以,群桩-衬砌支护联合承载体系对改善隧道基底深厚软弱地层下的沉降和洞室关键部位应力有显著作用,同时,给出不同关键设计参数(桩长、桩径、桩间距)下隧底群桩荷载简化模型分布函数,可利用该分布函数进行桩顶荷载估算。