盾构施工隧道侧穿桩基侧摩阻影响研究

盾构开挖侧穿桩基对既有桥梁会产生扰动影响。利用有限元软件MIIDAS-GTS,采用对隧道洞分步开挖过程的方法模拟杭州市地铁5号线盾构施工,通过模型研究盾构施工过程中桩土界面相对位移,以此利用侧摩阻力来表示相对位移产生的影响。在地铁盾构隧道施工中,桩土相对位移最大值均发生在靠近桩顶附近,最大值7.3mm。桩基侧摩阻力在桩长范围内呈现负摩阻力,土体沉降均大于桩基沉降。黏质黏土和淤泥质黏土的土层交界处产生最大负摩阻力,计算结果有助于评价桩身稳定安全性。     

基于自平衡试验的桩基侧摩阻力修正研究

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 3363—2019）中第6.3.3条推荐的桩侧土质极限摩阻力qik标准值，仅仅与土的类型和状态有关，对同一类土层的不同高程处桩周土质侧摩阻力的变化无明确说明。基于某百米级桩基础竖向承载力自平衡静载试验分析，详细介绍了桩身侧摩阻力试验原理和分析方法。试验结果表明，同一土层的桩身侧摩阻力随着桩身轴力和土压力的变化而变化。以往规范中按土体类型和状态进行简易划分，不能反映桩身土体侧摩阻力的真实变化规律，应通过试验结果进行修正，可为类似工程提供参考。     

基于滨海地区大直径灌注桩承载性状研究

基于滨海地区软土地质分布广泛,对大跨径桥梁下部灌注桩基础进行承载性状的试验监测,结果表明:大直径灌注桩有效提高复合地基承载力,随桩顶荷载等级增大,较大埋深处桩侧阻力大,桩底最高可达6510k N,试桩摩阻力取决于桩侧位移变化趋势,当不断深入地下时,桩体位移因土的物理性质变好而减小,桩基础承载能力受到下部土层物理性状及入岩深度的影响,P3试桩嵌岩深度较大,土层性质较好,比P1、P2极限承载状态下的位移小5mm;试验桩端阻力随加载等级加大斜率呈递增趋势,其中P3变化最大。     

灌注桩套管振动贯入过程模型试验及数值模拟

为了研究灌注桩套管振动贯入引起的施工效应,通过物理模型试验,对套管贯入过程及贯入过程中孔隙水压力、水平向挤土应力和土塞闭塞程度的变化规律进行了分析;建立了能够有效模拟灌注桩套管振动贯入过程的数值分析模型,并对物理模型试验进行大变形数值模拟及对比.研究结果表明:灌注桩套管贯入深度每增加0.2 m,超孔隙水压力和水平向挤土应力分别增加1 k Pa和8 k Pa,但挤土效应的影响范围主要集中在距离套管中心半径为6倍管径的范围内;由于套管壁与土体的反复剪切,产生不完全闭塞的土塞,套管端部形成环形土拱,此段土塞承担了80%的内摩阻力;随着套管直径增大,土塞闭塞程度由不完全闭塞过渡到完全非闭塞状态;套管贯入相同深度时,饱和砂土地基中土塞高度为干砂地基中土塞高度的1.2倍.     

大直径超长桩承载性状影响研究

为探究桩端土强度对超长桩承载性状的影响,建立了3种不同长度的超长桩.通过改变桩端土的强度,在荷载作用下,研究轴力沿着桩身传递、桩侧摩阻力的影响及桩自身变形.分析了桩端土强度的提高对超长桩上段和下段桩侧摩阻力的影响.研究结果表明:桩端土强度提高1～2倍时,超长桩极限承载力提高7.06％～22.49％;80m基桩对应5种不同长径比时,长度增加25％～50％,其极限承载力提高35.06％～63.21％;在同级荷载作用下,桩端土强度高的桩侧摩阻力发挥小于桩端土强度低的;端阻强化效应在桩端土强度较弱的土层中也存,且长径比越小增强的效应越明显;该研究可以为实际工程中超长大直径桩基设计和承载力估算提供参考.     

考虑桩间土非线性影响的刚性桩复合地基桩土应力比计算方法研究

考虑桩侧摩阻力与桩—土相对位移的双曲线关系以及桩间土体非线性变形影响的特点,建立刚性桩复合地基土体压缩模量与应变的关系模型。考虑桩土竖向变形,采取桩体向上刺入褥垫层及向下刺入持力层的模型,引进分级加载的思想,基于桩-土-垫层的竖向变形协调条件,最后得到了刚性桩桩土应力比。通过对某工程进行现场实测试验数据对比,分析得到了桩侧摩阻力与桩身正应力的分布规律,同时对垫层厚度、垫层模量、桩长、桩土加固区土体模量等参数进行了分析,结果表明该方法具有一定的合理性和可行性。     

抗压桩与抗拔桩受力特性的现场破坏性试验

为理清抗压桩与抗拔桩受力特性的异同,基于2根抗压桩和2根抗拔桩的现场破坏性试验,研究了抗压桩、抗拔桩的侧阻和端阻的发挥特性.现场破坏性试验表明:抗压桩的桩端位移-桩端力曲线表现为软化特性;不同土层中抗拔桩与抗压桩极限侧阻的比值平均为0.373～0.763,深部土层中两者比值较小;抗压桩和抗拔桩桩长范围内的桩侧阻力均表现为软化特性,不同土层中抗拔桩、抗压桩侧阻破坏比分别为0.87～0.97和0.83～0.94;抗拔桩和抗压桩侧阻完全发挥时的桩土相对位移分别约为桩径的0.6%～1.5%和0.9%～2.0%.      

静压桩对邻近埋地管道性能影响的数值分析

为了分析静压沉桩过程对邻近埋地管道性能的影响,基于位移贯入法模拟静压沉桩的二维有限元数值方法,建立了桩-土、管-土接触面并在桩顶施加位移荷载实现动态压桩过程,并综合分析了压桩过程中沉桩深度、桩径大小、管道中心与桩体中心的水平距离以及管道的埋深等因素对管道变形与力学性能的影响.研究结果表明:同等条件下,增加管-桩水平距离,管道水平位移、径向变形和管周应力相应减小,近桩侧管周土体的最大水平应力约为不设置管道时的1.5倍;随着沉桩深度增大,初始使管道产生明显水平位移的临界沉桩深度约为管道上方1 m处,随后管道水平位移呈现先增大后略微减小,并最终趋于稳定的趋势,且当沉桩深度为2倍埋深时管道水平位移最大;管道埋深越大,管道受沉桩挤土效应的影响越明显;当埋深为5倍管径时,沉桩桩径减少25%时管道最大水平位移减少27.8%,表明减小桩径可显著降低沉桩对周边管道性能的影响.      

基于ABAQUS研究软土条件下路基填土对桥台桩基的影响

通过应用有限元软件ABAQUS建立软土地基条件下有台后填土时的三维桥台群桩基础模型,分析单桩和桩侧土体竖向相对位移关系、群桩中不同位置桩的桩侧负摩阻力以及填土高度和摩擦系数对桩侧负摩阻力的影响。研究表明填土高度、摩擦系数和单桩所处于群桩中的位置都是桩侧负摩阻力产生变化的原因。     

饱和软黏土路基中布袋注浆桩的挤土效应

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析. 运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分布特征和土体位移随注浆压力与时间的变化规律;运用孔压计监测了成桩时桩周土体中超静孔隙水压力,得到了超静孔隙水压力的分布规律与变化趋势. 试验结果表明:成桩后,桩周土体水平位移呈现“马鞍形”分布,在距离地表0.1～0.3倍和0.8～1.0倍的桩长位置处出现最大位移;桩体成型挤土产生水平位移的范围约为桩径的6倍;桩体养护成型后,标准施工下的注浆压力对挤土效应的影响甚微,同时桩周土体水平位移会出现明显回弹,回弹位移值为注浆当天的40%～60%;超静孔隙水压力在前10 d消散较快,超静孔隙水压比随土体与桩体间距离的增加而呈现近似于线性规律的衰减,其影响范围约为10倍桩径.      

高频振动贯入灌注桩套管土塞效应的数值分析

为探讨大直径灌注桩套管在高频振动贯入时管端土塞效应的形成机理,采用三维颗粒离散元法进行了数值仿真分析,研究了贯入过程中套管内、外土颗粒的位移、速率与接触应力、土塞高度、孔隙率和土体剪应力的变化.仿真结果表明:高频激振力越大,套管贯入深度越大,相应地管内土塞高度也越大,且超孔隙水压波动的最大幅度和幅值越大;土塞上部孔隙率较大,下部土体较密实.在高频振动贯入过程中,套管端沉入处的超孔隙水压幅值最大,同一时刻土塞内的超孔隙水压随深度增大;管内土颗粒在振动开始时以较小幅度上移;套管端部颗粒接触数目随贯入深度和振动频率的增大而增多,且接触应力和土体剪应力比其他区域大.      

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

自平衡法与锚桩法的原位对比试验研究

通过对某桥梁桩采用两种测试方法成果的对比,揭示锚桩法与自平衡方法测试中桩体反应的异同.考虑测试顺序影响后,在相同荷载水平下,自平衡法测试的位移、桩端阻力比例均大于锚桩法测试的,桩侧摩阻力-位移曲线则稍有不同.在鞍辽地区广泛分布的粉质粘土中,桩侧阻修正系数采用规程规定值是合理的.     

地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩-土动力相互作用体系的动力反应．分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等方面,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩-土相互作用体系的影响．     

斜坡桩土共同作用的接触分析

以Ansys软件为平台,建立一种桩-土共同作用的三维非线性有限元模型,研究坡体上的桩水平位移及剪应力变化情况,充分考虑材料和桩土交界面的非线性影响因素。通过改变土体参数的大小定性描述土体的粘聚力、内摩擦角对斜坡体上的桩位移及剪应力的影响,分别取桩的底部、中部、顶部参数值描绘桩身的水平位移及剪应力随着土体参数的变化趋势,为实际工程提供参考价值。     

基于Mindlin位移解的超大群桩基础沉降计算

针对18根和64根超长大直径群桩基础,采用Mindlin位移解,假定桩端阻力为集中力和桩侧摩擦阻力呈向下线性增加分布形式后,推导出沉降计算公式.在苏通长江公路大桥主桥索塔群桩基础离心试验的模型地基条件下,按照变形比法来确定压缩土层的计算深度,对这两类超长大直径群桩进行沉降量计算.研究结果表明,与离心模型试验沉降值相比,两类群桩理论计算沉降值均偏低,18根群桩基础沉降理论计算值偏低16.8%,而64根群桩基础偏低39.9%.可见,用基于Mindlin位移解对超长大直径群桩基础进行沉降计算时,理论值偏低,同时也表明群桩效应对桩数较多的群桩沉降计算影响较大.     

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

软土地基钻孔灌注桩受力性状分析

通过对冲孔灌注桩和旋挖灌注桩桩顶、桩端沉降量静载试验资料及桩身应力应变测试资料的分析,得出桩身荷载传递机理及不同施工工艺在不同荷载水平下桩的受力性状差异.并就影响桩侧摩阻力的因素进行深入探讨.这一研究表明:桩周土的性质、桩土相对位移、桩端沉渣、成孔时间、护壁清孔方式及加载反力装置均会对单桩极限承载力产生重要影响.