Centrifuge modelling of a combined pile-type anchor subjected to general inclined loading

One of the main challenges associated with anchoring offshore platforms is the logistic needed to install them in deep water. The growing need for high capacity anchors has prompted the development of new systems where the feasibility of transporting them out to sea is a crucial consideration. With respect to torpedo piles used by Petrobras in Brazil, new platforms installed in deep water required robust anchoring systems, and a cluster of small torpedoes was considered instead of one large torpedo. However, torpedo pile installation is hindered by deep water streams, which can deviate their trajectory during the fall. This is of great concern for the design of torpedo pile clusters because the distance between the piles cannot be controlled during installation. The present study aims to determine the variation in the load capacity of a cluster or array of single piles as a function of the distance between the piles and the load direction after installation on the seabed. To that end, a series of centrifuge tests were carried out on pile clusters installed in loose sand, varying the distance between the piles and the loading direction. The results show considerable interactions between the adjacent piles depending on the load direction and pile spacing. The optimal spacing for maximum cluster efficiency was determined, and comparisons were made with values from the literature for capped pile clusters.     

Design of a novel drilled-and-grouted pile in sand for offshore oil&gas structures

New offshore oil and gas exploration has placed renewed emphasis on developing structures in relatively complex geological conditions. Due to the damaging nature of impact driving, traditional steel piles used to support jacket structures, are not ideally suited to specific soil types, such as carbonate sands. Drilled and grouted piles are commonly used to support structures in these soil conditions. This paper describes a novel drilled pile, which has been developed specifically to provide a cost effective installation process while maintaining the benefits of grouted piles. The installation process negates the need for temporary casing in weak soils and minimizes the number of offshore operations. In this paper, the installation methodology and post-installation performance of a large scale onshore field trial is described. The installation process was successfully demonstrated with a 1.9 m diameter test pile installed in fine sand to 17.7 m depth in under 3 h. The performance of the pile, as measured in a tension static load test, was shown to compare favorably with existing pile design methods.     

软岩地层灌注桩抗压与抗拔承载性分析

纳米比亚油码头软岩地层无经验参数可取。根据1根抗压桩和1根压拔桩现场静载试验和应力测试结果,分析软岩地层中抗压桩和抗拔桩的侧阻和端阻,得出抗拔桩的上部砂土及粉土层中抗拔系数以及Q-s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值。结果表明:上部砂土及粉土层中抗压桩的桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移为9~15 mm,单位侧摩阻力极限值可取30.1~48.1 k Pa;下部软岩侧摩阻力充分发挥所需的桩土相对位移大于40 mm;对2根桩的抗压过程,在最大加载条件下,实测桩端阻力分别为桩顶荷载的22.3%、27.3%,表现为摩擦型桩。采用双曲线模型预测抗拔桩极限承载力为4 896.7 k N。     

预制桩承载力时效的人工神经网络预测

分析预制桩单桩承载力时间效应的机理，说明其主要与桩长、桩截面积、土体摩擦角、渗透系数、弹性模量、休止期6个参数有关，建立了考虑时间效应的预测单桩承载力的误差反馈型神经网络模型。该模型充分考虑了桩周土固结对桩承载力的影响，输入层神经元为以上6个参数，物理意义明确且容易确定；训练模式采用共轭梯度法。对34根桩的计算表明该模型预测结果与实测值吻合，说明其是科学有效的。     

厚卵石层钻孔灌注桩施工工艺对桩基承载力的影响

结合某汉江特大桥基础的3根试桩资料,研究了在厚卵石层地基条件下不同施工工艺对钻孔灌注桩承载力的影响。结果表明,钻孔灌注桩的成孔工艺、泥浆性能指标、清孔时间及清孔方式都会直接影响桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥,同时提出了提高钻孔灌注桩承载力的技术措施及应注意的有关事项。     

桩土作用下缺陷大管桩单桩极限承载力理论计算

码头大管桩出现的不同类型缺陷,如混凝土脱落和钢筋锈蚀,会造成码头承载能力下降。基于完整桩-土体系的荷载传递理论,推导获得缺陷桩剩余极限承载力的计算公式。依托工程实践,考察混凝土剥落和钢筋锈蚀这两种缺陷类型对单桩极限承载力的影响,并得出相应结论：混凝土剥落位置对单桩竖向极限承载力和单桩抗拔极限承载力有影响,混凝土剥落位置位于土层内部会减小单桩竖向极限承载力和单桩抗拔极限承载力,单桩竖向极限承载力减小0.07%,单桩抗拔极限承载力减小1.72%;但对桩身竖向承载力却不同,混凝土缺损对桩身轴心受压承载力减小25.65%,钢筋损失对桩身竖向承载力减小20.95%。混凝土缺损比钢筋缺损对桩身各项承载力的影响要大得多。     

PHC管桩抗剪试验研究

针对国内PHC管桩在水运工程中应用广泛但受剪承载能力计算方法尚未明确统一的情况,对3根直径800 mm、壁厚110 mm的PHC800B110-5型管桩进行抗剪试验研究.通过观察受剪状态下的裂缝开展、挠度变形、破坏状态,分析剪跨段桩身最大主应力、最大剪应力和主应力角度;研究试验桩的受剪破坏过程,得到试验桩的抗裂剪力和极限剪力.从试验结果可知,管桩在开裂之后到发生破坏仍然具有一定的承载能力.     

曹妃甸30万吨级原油码头超重型钢管桩沉桩施工

曹妃甸30万吨级原油码头桩基采用直径1.8 m钢管桩,桩长64.5～77 m,桩重81.37～94.51 t,桩重为目前国内之最.文章论述了打桩锤、打桩船的选择和打桩锤、打桩船的技术性能;钢管桩节点的布置及受力计算;以及沉桩施工步骤.经优化的沉桩工艺,使超长、超重钢管桩顺利施打完毕,施工质量达到优良水平.     

桩侧及桩端后注浆对超长桩承载力的影响

以海南省某跨海大桥为工程背景,采用平行对比试验法,以桩侧桩端后注浆及施工桩长为变量,对3根超长灌注桩进行了竖向抗压静载试验,并对试验过程中试桩穿越各土层的分段侧摩阻力及桩端阻力进行测试。通过比对试验结果,分析桩侧桩端后注浆对超长灌注桩承载力性状、荷载传递规律及桩侧、桩端阻力发挥特性的影响。结果表明:进行桩侧、桩端后注浆能显著提高超长灌注桩的承载能力,减小桩基沉降;对于超长灌注桩,桩侧注浆对承载能力的增加效果远远大于桩端注浆;桩侧桩端注浆后,超长桩的荷载传递规律不变,依然是上部侧阻力先于下部侧阻力激发;桩侧注浆处土体表现出与桩体水泥胶结的性质,其抗剪强度较大且随位移增长而增加得更快。     

桥梁桩基承载力试验的综合分析

通过对一特大桥钻孔灌柱桩静载试验及完整性检测成果的综合分析,探讨实测桩周侧壁各地层极限摩阻力与工程地质勘测所得的极限摩阻力有较大差别的原因,分析了桩基施工工艺对钻孔摩擦桩极限承载力的影响,并对各地层极限摩阻力的取值提出建议。     

基于圆孔扩张理论的CFG桩成桩效应计算分析

利用圆孔扩张理论对CFG 桩处理公路软粘土的成桩效应进行了理论分析,依据工程实例对沉管引起的桩间土超静孔压、地表隆起量及土体挤密性进行了计算。研究结果对深入理解CFG 桩沉管的“隔桩跳打”工艺,解释单桩沉管过程对相邻已打桩成桩质量的影响,以及复合地基桩间距的合理设计均具有理论和实用价值。     

克里比深水港工程钢管桩桩端结构选型

针对克里比深水港工程码头后方轨道梁部分钢管桩无法沉桩至设计桩端持力层,承载力无法满足设计要求这一工程难题,提出通过优化桩端结构来提高钢管桩在硬黏土层中的承载力。对3种桩端结构进行了现场试验,并通过贯入度观测、打桩监控、高应变动力测试和静载试验等方法,分析了开口、半闭口和闭口钢管桩在硬黏土层中的贯入度、桩身应力和极限承载力的变化情况。基于现场试验结果,最终选定闭口桩端结构作为本项目的优化方案。     

风电安装船液压桩腿固定装置的设计

以起重能力为1200T的自升式风电安装船为研究对象，为解决传统固桩楔块固桩操作不便、费时费力等问题，设计了一套结构简单，操作方便的液压桩腿固定装置，详述了该装置的设计原理及结构组成。利用Ansys有限元分析软件，研究了液压桩腿固定装置在托航工况下的力学性能。并对该装置进行了实验验证，证明了设计方案的可行性和合理性，为相关领域的应用提供借鉴。     

改进型后张法大管桩抗弯试验研究

采用四点弯曲试验方法,对6根改进型后张法大管桩进行抗弯试验,测得桩身开裂弯矩和极限弯矩,并与国内同类型高性能管桩的抗弯性能进行对比分析。结果表明：改进型后张法大管桩的抗裂性能有很大的提高,而极限抗弯承载 力提高不明显,在小范围内提高混凝土有效预压应力能提高管桩的抗裂性能;同时,悬臂端的长度对抗弯试验有很大的影响,悬臂端的最佳长度为0.08L~0.1L。     

在役码头桩基承载力静载试验

传统在役码头的桩基承载力检测需拆除上部结构,使得检测工作量大且工期较长。以某旧码头桩基检测工程为依托,阐述在保持上部结构完整的情况下,快速准确检测桩基承载力的方法。首先通过数值模拟分析上部结构与桩基荷载分担比例,初步确定试验堆载量。同时在码头下部的桩头安装传感器,加载过程中能较精确的测得桩顶的实际荷载。用该方法顺利地对该码头2根桩承载力进行检测,取得了较好的效果。     

桩端桩侧后注浆灌注桩竖向承载性能有限元分析

在现场试桩试验的基础上,考虑土体的小应变刚度,应用Plaxis程序中的小应变硬化土模型,对桩端桩侧联合后注浆灌注桩的竖向承载性能进行有限元分析。研究表明：有限元分析桩土作用时,应充分考虑土体的小应变刚度;灌注桩注浆后,桩土界面条件改善,桩侧摩阻力提高明显,相对位移减小;沉渣固化和桩端持力层强度的提高,使得桩端阻力明显增大并且发挥提前,可以在较小的桩端位移下发挥较大的桩端阻力,减少了桩体沉降量,提高了承载力,改善了灌注桩的承载性能。     

湛江港大直径钢管桩的压桩试验及其数值模拟

为研究大直径钢管桩压桩试验的数值模拟技术及其与试验结果的差值,以湛江港高桩码头结构为工程背景,对两个码头的3根大直径钢管桩进行了现场试验和数字模拟分析。首先采用锚桩法进行了现场压桩试验,得到了各条试验桩的Q-s曲线和极限承载力;然后采用ABAQUS进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。分析结果表明,在整个加载过程中,数值模拟的桩基沉降比现场实测结果大,且随着荷载的增加,两者的差值逐渐增大,沉降量的最终差值在20%~30%。     

宝钢马迹山港卸船码头嵌岩桩单排架钢套管稳定性试验研究

宝钢马迹山港卸船码头位于外海深水、地质条件为裸露岩基的工程区域,码头设计桩基为嵌岩灌注桩,并采用袋装砂和袋装碎石形成一定厚度的人工基床,以期达到施工期钢套管的稳定。为了解施工期单排架钢套管嵌岩稳定性,进行波浪和水流共同作用下的物理模型试验,得出以下结论：单排架钢套管稳定性影响因素主要为钢套管嵌岩深度和人工基床 厚度,相同水位、波高、嵌岩深度45 cm、基床厚度7.0 m条件下,单排架桩数宜取4根。     

TSC管桩高应变测试适应性研究

通过一定的检测手段及时发现问题对控制工程质量非常关键。对于常规预制桩,国内相关完整性和承载力检测手段相对较为成熟,也有多种检测标准或规范,但对TSC桩这种特殊桩型,质量检验标准、质量检验手段尚不明确,也缺乏相关标准规范,在一定程度上阻碍了TSC桩的推广应用。提出适合水运行业TSC管桩波动方程的计算方法,并结合现场试验和数值模拟对采用高应变法测试TSC单桩承载力的可行性进行论证,研究结果表明采用高应变法测试TSC桩身完整性和单桩承载力是可行的,在开展TSC桩高应变检测时,测量传感器安装在钢管上、混凝土上均可。     

基于桩间距计算的梯形抗滑桩桩侧角取值

梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩是治理水毁滑坡的一种新型抗滑桩结构,桩间土拱特征区别于常规抗滑桩,仍然利用传统抗滑桩土拱受力模型显然不合理。对桩间土拱的形成特征进行了分析,建立了梯形抗滑桩的计算模型,分别推导不同形式的桩间距计算公式,并通过工程应用对比各算法的桩间距;同时,基于桩间距计算的基础,分析桩侧角对桩间距的影响,界定桩侧角的设计取值范围,并探讨较佳角度的取值,为同类工程提供理论参考。