桥梁桩基础竖向承载力特性研究

桩基础作为建筑结构与地基之间连接的重要结构，主要起到支撑上部结构的作用，广泛应用于桥梁等建筑结构中。本文结合现场桥梁桩基础的单桩静载试验数据，进行桥梁单桩竖向承载力特性分析，结合桩长、桩径等分析桥梁桩基础的竖向承载力特性，总结出桩基竖向承载力特性影响因素及影响规律，基于此规律提出优化桥梁桩基础的设计方案，提高桩基础的使用效率。     

组合荷载作用下斜坡桩基水平承载特性研究

斜坡桩由于斜坡的存在承载力与平地桩有较大的不同， 现阶段设计中一般通过设计人员经验进行承载力折减， 不能准确体现斜坡桩的实际承载力。 为明确折减方法， 通过一系列的数值模拟来研究水平力及弯矩组合作用下的斜坡桩基水平极限承载力特性。 具体考虑了弯矩、 坡度、 竖向力三个因素对斜坡桩基水平承载力的影响。 研究结果表明： 随着弯矩的增大， 桩基水平极限承载力显著下降后会维持平稳， 不同坡度下， 弯矩对水平极限承载力的相对折减值接近， 可用公式拟合； 随着坡度的增大， 桩基水平极限承载力的下降趋势在不同弯矩下趋同， 为线性下降， 可拟合后供实际使用； 竖向力对桩基水平极限承载力起有利作用， 坡度越大有利作用越大， 但均不显著； 土体性质影响斜坡桩基水平极限承载力， 但土体性质对水平极限承载力相对折减值影响较小。 总体来说， 坡度及弯矩对桩基水平承载特性影响最大， 竖向力及坡度影响较小。 设计时通过坡度及弯矩对平地桩水平极限承载力进行折减可得组合受荷斜坡桩的水平极限承载力。     

桩-土-断层耦合作用下桥梁桩基竖向承载特性

基于海南铺前大桥, 采用室内模型试验与数值仿真, 分析了断层-桩-岩土相互作用时桥梁桩基的距离效应与承载特性。研究结果表明: 在模型试验中, 对于直径为6.3 cm, 长度为60 cm的桩基, 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 承载力增幅为26.7%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 承载力增幅仅为3.8%, 断层与桩基水平距离对桩基承载力影响度降至6.5%, 可以忽略; 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 桩身30 cm处桩侧阻力增大了0.059 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了44.5%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 桩侧阻力增大了0.029 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了8.3%。在数值仿真中, 在桩基直径为1.5 m, 长度为30 m, 覆盖层厚度为10 m的工况下, 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 承载力增幅由11.0%减小到6.5%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 承载力增幅减小到4.9%;当断层与桩基水平距离由7.5 m减小到1.5 m时, 桩身轴力沿桩长方向减小趋势逐渐变缓, 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 桩身16 m处桩侧阻力增大了1.90 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了28.0%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 桩侧阻力增大了0.33 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了5.0%。模型试验与数值仿真结果均表明, 在5倍桩径范围内, 桩基竖向承载特性受断层与桩基水平距离的影响较大; 超出5倍桩径后, 水平距离的影响较小, 甚至可以忽略; 断层与桩基水平距离对承载力、桩侧阻力的影响度与桩侧阻力占比的仿真值均减小较快, 在水平距离为5倍桩径时, 较模型试验值分别降低了2.2%、6.0%、0.174, 结果较理想化, 可用作工程参考。      

湿陷性黄土桥梁桩基竖向载荷下的承载特性研究

湿陷性黄土结构非常特殊,其沉降具有不连续性、突发性、不可逆等特点,因此常对桥梁桩基造成威胁。如何确定黄土湿陷性变形桥梁桩基在竖向载荷下的承载特性一直困扰着国内外学者。根据前人的研究现状,将新疆高速湿陷性黄土地区的桥梁桩基项目列为研究对象,首先对其进行非均匀变形下的承载实验,介绍了实验原理和模型装置,并给出实验流程。基于实验结果,研究桥梁桩基的承载特性,分析了单桩承载力、单桩桩身轴力、单桩桩侧摩阻力、群桩承载力等特性。通过对单桩、群桩的桩基静载试验研究,得出单桩摩擦阻力最大部分在桩身中下部,湿陷性黄土沉降随着桩数的增加而降低。希望为今后湿陷性黄土桥梁桩基承载特性研究提供理论帮助。     

岩溶区桥梁桩基承载力试验与合理嵌岩深度

为研究岩溶区桥梁桩基的承载特性, 依托平顶山市西斜立交桥实体工程, 进行了桩基静载试验, 通过在桩端和桩顶布设应变传感器和位移计, 测得了桩身内力, 分析了岩溶区桥梁桩顶荷载(Q)-沉降(s)规律; 考虑现有桩基设计的局限性, 结合静载试验结果, 采用不同函数模型预测了单桩竖向极限承载力; 基于岩-桩体系宽梁力学模型和溶洞顶板拉-弯破坏模式, 探讨了桩基嵌岩深度的计算方法, 提出了一种适于岩溶区桥梁桩基嵌岩深度的优化方法。研究结果表明: 各级荷载作用下桩基Q-s曲线呈缓变型发展, 当桩顶荷载较小时, 曲线基本呈线性, 当桩顶荷载大于6 000 kN时, 曲线逐渐变为非线性, 虽然桩已嵌入灰岩较深, 但仍表现为典型的摩擦桩承载性状, 当加载到8 400 kN时, 桩顶沉降为3.69 mm, 远小于0.03D (D为桩径) 或40mm的破坏标准, 桩端阻力为122.9 kN, 仅占桩顶荷载的1.6%, 桩的承载力尚有富余; 在静载试验全过程中, 桩的受力状态处于Kulhawy理论的第1阶段, 桩侧阻力和桩端阻力同步发挥; 双曲线模型拟合精度在0.99以上且预测值偏安全, 建议在同类工程中优先考虑采用; 在同时满足溶洞顶板安全厚度和桩基承载力与稳定性要求的前提下, 采用提出的计算方法可使桩的嵌岩深度减小2.4 m。      

苏瓦纳米机场轻轨工程高架桥梁桩基受冲刷的影响分析

水流冲刷是造成桥梁毁坏的重要原因之一。以苏瓦纳米机场轻轨工程高架桥梁桩基为例,建立了桥墩局部冲刷形态模型,分析了桩基变形、桩身轴力及桩侧摩阻力受冲刷的影响,同时分析了受不均匀冲刷时桥梁桩基性能的变化。计算结果表明:局部冲刷对桥梁有严重影响且会影响到其他桩基,上游桩基受冲刷造成的地表变形对下游桩基有一定的影响;得到桩身轴力及摩阻力所受冲刷影响范围及峰值所在位置。可以为工程设计提供参考。     

桥梁桩基竖向承载特性试验研究

喀斯特地形区域的水文地质情况十分复杂,为了控制高速公路的建设成本,尽可能地满足沿线村镇的出行需求,大部分桥梁桩基需要修筑在斜坡上。喀斯特地形流水侵蚀严重,坡面经常发生滑移,因此桥梁桩基常年受到水流的冲刷。基于国内外对喀斯特地区水流冲刷桩基的研究,结合桩基竖向承载机理,建立了桩基冲刷过程计算模型,分析了冲刷对竖向承载力的影响,并结合试验数据进行验证。研究表明:有限元计算结果与试验数据吻合度较高,桩基冲刷计算模型可以较好地对桥梁建设进行评估。     

岩溶区某桥梁桩基处治方案分析

基于某高速公路岩溶区桥梁桩基处治的具体工程实践,结合理论分析和数值模拟方法,从桩基竖向承载力、沉降计算及岩溶顶板抗冲切、抗剪切和抗弯安全性分析等方面对桩端注浆和不注浆两种处治方案进行了对比分析,并进一步探讨了岩溶区桥梁桩基承载和变形特性．研究结果表明：采用桩端注浆处治方案可保证该桥梁桩基的安全性．     

超长桩单桩荷载传递刚度法函数解分析

荷载传递是超长桩工作特性的重要内容.建立并拟合分析桩土传递的函数模型,分析了桩侧土剪切模量、桩身混凝土模量、长径比、桩长和桩径等不同参数对超长桩承载性能的影响,运用有限元分析软件通过计算实例分别分析了桩长、桩径、土体粘聚力c值、桩侧土体刚度、桩端土体刚度对桩基承载性能的影响程度.     

湿陷性黄土地区桥梁桩基础承载力分析

基于高速公路湿陷性黄土地区桥梁施工实践,分析了湿陷性黄土桩基侧向负摩阻力与桩侧阻力对桩基承载力的影响,提出了桥梁单桩竖向极限承载力和桩身强度的计算方法。通过在桥梁承台和桩基土壤内设置监测点,对桩基承载力与土壤含水量进行监测,收集和整理监测数据,绘制监测曲线,说明桩基承载力符合设计要求。     

溶洞顶板厚度与嵌岩深度对桥梁桩基承载力的影响研究

岩溶区桥梁将嵌岩桩设置于下伏溶洞顶板上时,桩端顶板厚度和嵌岩深度是影响桩基受力安全的关键因素。嵌岩桩的桩基承载力由桩端承载力和桩侧阻力组成,主要为桩端承载力。为探明桩端顶板厚度和嵌岩深度对桩端承载力和溶洞顶板稳定性的影响规律,结合工程实例建立溶洞-桩-土一体化三维有限元仿真模型,分析不同桩端顶板厚度、嵌岩深度和溶洞顶板厚度对岩溶区下伏溶洞嵌岩桩桩端极限承载力的影响,进而分析桩端顶板厚度与溶洞顶板安全系数间的关系。结果表明：桩端极限承载力随桩端顶板厚度的增加而迅速增加;桩端顶板较厚时,嵌岩深度对桩顶位移及桩端极限承载力的影响较大;当溶洞顶板岩层较为完整时,嵌岩桩桩端顶板厚度可采用2.5倍桩径的设计值。     

单桩穿越大型溶洞的竖向承载特性分析

在大型溶洞地区,由于开挖不便、回填难度大等原因,处理溶洞较为困难,因而常常采用桥梁桩基直接穿越溶洞进入持力层的施工工艺,通过有限元仿真分析,分析了桩长、桩径、洞高以及洞跨对桩基极限承载力的影响,并利用灰色理论对洞高与洞跨影响下的桩基极限承载力的计算公式进行数据拟合,基于此提出了溶洞地区桩基础施工与设计的技术要点和注意事项。     

边坡冲刷破坏对桥梁下部结构影响数值分析

为了分析黄土冲沟区边坡冲刷破坏对桥梁下部结构承载性状的影响,以某桥梁下部水毁地基为依托工程,构建基于CAD地形图、ANSYS是三维地基网格的FLAC3D三维耦合数值计算模型。采用NULL单元开挖思想对边坡冲刷破坏过程进行全程数值模拟,对比分析了不同工况下桥梁下部结构承载性状的变化。计算结果表明,边坡冲刷破坏极大地改变了桥梁下部结构的边界条件和承载性状,产生附加变形和内力;由于地基卸载使下部结构回弹现象明显,墩柱侧向位移超出规范规定,长柱效应明显;上部荷载向下传递量增加,关键截面最大拉应力超出抗拉强度标准值;桩长一定深度范围内侧摩阻损失严重甚至不能提供桩侧摩阻;结论对今后黄土冲沟区桥梁下部结构的前期设计与后期加固处治具有重要意义。     

大直径嵌岩抗拔桩承载性能及反演分析

为了研究大直径嵌岩抗拔桩的承载性能,采用慢速维持荷载试验法和反演分析的方法对其展开试验、研究,试验、反演结果表明:含砾砂岩中桩长8.0m、桩径1.2m的嵌岩挖孔桩,其竖向抗拔承载力标准值可达3 750kN,桩顶最大位移仅为8.53mm;抗拔桩的荷载传递函数为S=0.026f/(1-8.0f);倒圆锥体破坏模式下圆锥面切线与竖直方向夹角θ仅与桩长L和桩径d有关。可见大直径抗拔短桩的抗拔性能较好,其荷载传递函数简单,破坏模式为倒圆锥体破坏。     

大直径管桩-钢管复合桩基承载特性现场试验研究

为研究大直径管桩-钢管复合桩基承载特性,依托温州港状元岙港区码头二期工程桩基建设,选取工程桩S1、S2为试验桩,分别开展了竖向静载和水平静载原位试验,测得竖向静载的截面应变值ε,及水平静载下桩顶水平位移Y、桩顶转角θ;计算了竖向静载时不同截面桩身轴力Qaxial、桩端阻力Qpu、桩侧摩阻力Qs,及水平静载时泥面处桩的水平位移Y0、泥面处桩的转角θ0;分析了竖向静载及水平静载过程中桩顶位移S随着竖向荷载Q的改变而变化的规律,以及竖向刚性系数K、不同截面桩身轴力Qaxial和桩侧摩阻力Qs的变化规律.研究表明:竖向静载下桩顶荷载-桩顶位移(Q-S)曲线呈缓变形;试桩S1、S2竖向承载力均不小于10500 kN,满足工程设计要求;桩侧摩阻力Qs随桩入土深度z的增加而逐渐发挥,其分布形式呈"驼峰型";在最大竖向静载Qmax下,试桩S1、S2桩端荷载分担比分别为9.55％、8.45％,均属端承摩擦桩;在水平静载H下,试桩S1、S2的水平承载力均满足设计要求;试桩S1、S2的桩身最大弯矩Mmax分别为820、1038 kN·m,均出现在泥面以下3.0 m附近.大直径管桩-钢管复合桩能满足项目工程要求.     

冲刷对预应力混凝土连续刚构桥桩承载力的影响研究

为分析临界冲刷对桥梁承载力性能的影响,采用解析法计算桩的承载力,从现场试验中获取岩土工程数据,利用岩土工程资料对桩单元进行了分析,研究了不同冲刷深度对桩承载力的影响。现场检查显示,32根桩排架中有19根存在严重的冲刷问题,分析结果表明,桩排架由于冲刷高度的影响,其承载力在设计值的17. 64%～32. 11%之间变化。     

顺桥向水平力冲刷作用下某大桥裸露桩柱的计算分析

文章选取某连续梁桥一联作为研究对象,计算其各墩墩顶承担的水平力;通过桥梁有限元软件对该桥10#桥墩进行建模分析,得出在墩顶顺桥向水平力的作用下冲刷裸露桩柱的应力分布规律和不同桩基冲刷深度下的墩底弯矩变化规律。建议对于受冲刷的桥墩采用加大截面法加固,对于冲刷达到一定深度的桥梁在墩底加设新桩基和承台结构。     

微型桩水平承载特性的现场试验与有限元数值分析

为使水平承载微型桩在工程中得到充分合理的应用,通过现场静载试验和有限元数值分析,对微型桩的水平承载特性进行了研究。现场载荷试验对比了不同桩长、不同抗弯刚度微型桩的水平承载特性;数值分析探讨了桩径、桩身模量等主要因素对微型桩水平承载特性的影响。研究认为,通过合理选择微型桩桩长、桩径以及桩身插设钢管等措施,可以提高水平承载微型桩的承载能力。     

注浆钢花管群桩扩大基础在桩基础加固中的应用研究

针对特殊地质条件下桥梁桩基施工要求施工扰动小、地基承载力高等特点,提出了竖向多次控制注浆钢花管群桩基础施工方案,介绍了注浆钢花管扩大基础的施工工艺及原理,以地基承载力与沉降差等指标,通过实体工程验证了注浆钢花管扩大基础在桥梁桩基加固的可行性,为注浆钢花管群桩扩大基础在桩基础加固中的应用提供了借鉴。     

桥梁钻孔灌注桩竖向承载力试验研究

介绍了一大型桥梁钻孔灌注桩静载试验.根据试验结果,分析了摩擦型钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的承载力--变形、桩侧土摩阻力及桩身轴力变化等特征,并推算出了竖向极限承载力,得出的结论对同类型桩承载力试验分析具有参考价值.