盾构施工对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响

利用有限元分析方法对盾构开挖对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响进行研究.当桩与隧道中心距离相同时,由于桩间土中附加应力叠加(群桩效应)的影响,隧道开挖引起的群桩中基桩的桩顶沉降大于单桩桩顶沉降;隧道开挖会引起群桩的竖向荷载在各基桩中重新分配,一般来说,中间桩的桩顶竖向荷载增加,边桩的桩顶竖向荷载减小;隧道开挖引起的群桩中各基桩的桩顶沉降主要取决于三个因素:基桩与隧道中心的距离、群桩效应的影响及基桩桩顶荷载的重分配;群桩基桩的水平位移主要取决于该基桩与隧道中心的距离,同时,由于承台的连接作用群桩中其它桩会增加或减小该基桩侧移;隧道开挖过程中桩侧摩阻力主要受到下面因素的影响:桩间土中附加应力叠加(群桩效应)、前排桩对中间桩及后排桩的桩侧摩阻力的保护(屏蔽效应)、桩顶荷载的重分配及桩身变形.     

地表堆载对临近桥梁群桩受力和位移影响分析

以某地区地表堆载临近桥梁群桩桩基为例,采用有限元软件ABAQUS建立数值模型,重点分析了堆载对桩体的位移、轴力和桩侧摩阻力的影响,得到以下结论:堆载作用下,周围土体发生明显的沉降,加上桩土之间的相互作用,会对桩基的安全产生不利影响;角桩和边桩承担大部分桩顶荷载,中心桩分担的荷载比较小,堆载对中心桩轴力影响最小;从侧摩阻力方面来说,堆载对角桩侧影响最大,边桩次之,对中心桩影响最小;从桩身沉降方面来说,单侧堆载使得靠近堆载侧的桩顶竖向沉降最大,远离堆载侧的桩顶竖向沉降最小,且堆载对角桩的整体影响最大,边桩次之,中心桩最小。     

竖向荷载下超大群桩受力变形分析

根据模型试验研究结果，分析了在竖向荷载作用下超大群桩基础的荷载传递特点、群桩的承载性关和桩侧摩阻力的发挥特性。试验结果表明。在本试验条件下，荷载在桩间的分配，最终以中心部分桩受到的荷载量大；桩身下部轴力明显小于上部轴力；随荷载的增加，桩身侧摩阻力由下部先行发挥并逐步向上发展。     

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.     

某桥梁工程基桩在竖向荷载作用下桩身应力分析

以某工程试验桩为例,对基桩施加竖向荷载,通过在桩身埋设振弦式钢筋应力计,对试验桩桩身进行应力应变测试,可得到桩侧各土层的分层抗压摩阻力和桩端支撑力,反映出桩身各岩土层阻力的发挥程度。     

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Mindlin位移解的群桩沉降计算

利用Ｍｉｎｄｌｉｎ位移解,推导了不同形式（短形、正三角形、倒三角形、正梯莆、倒梯形等）的桩侧摩阻力的地基土中引起的位移公式;对不同桩长、桩距、桩侧摩阻力的群桩沉降提供一种计算方法。实例分析表明,计算结果较Ｍｎｄｌｉｎ应力解更合理。     

桩—土共同作用下大直径薄壁管桩的竖向受力性能数值模拟

以桩—土耦合作用理论为基础,运用ABAQUS有限元软件建立管桩在竖向荷载作用下的模型,通过分析管桩的内摩阻力、外摩阻力及荷载—沉降结果,得到管桩在竖向荷载作用下的受力、变形机理,结果表明:二维有限元模型代替三维模型进行管桩—土共同作用下的受力性状分析结果合理;大直径管桩内桩径摩阻力的分布不同于外桩径摩阻力,其受力的分布随桩身的深度而变化,受力主要集中在端部,范围为桩端以上2~3倍桩直径范围以内,其受力图形呈喇叭型,且其作用的发挥相比于外摩阻力晚,为研究管桩的受力及破坏机理提供理论参考,具有一定的工程指导意义。     

单桩冲击特性模型试验研究与理论分析

单桩冲击特性研究是基桩高应变检测技术和打桩工程的理论基础。本文首先通过基桩模型试验方法研究了在不同荷重和落距的冲击荷载作用下的单桩贯入度、桩身轴力和桩侧摩阻力特性,然后采用弹性动力学方法建立了桩土滑移条件下单桩在冲击荷载作用下的动力模型,获得了桩身轴力的解析解,计算结果表明理论解与模型试验结果能较好的吻合,说明不考虑滑移的完全黏结模型过高的估计了桩土间的摩阻力,桩土滑移模型可以更好地模拟单桩的冲击作用。     

盾构法隧道施工时高承台被动群桩的土拱效应

通过建立有限元模型模拟天津市地铁一号线盾构施工,有限元模型得到的土体沉降曲线与现场实测吻合,在此模型基础上进一步研究隧道开挖过程中被动群桩的土拱效应.隧道开挖时,3×3被动群桩中远离隧道的边排桩的桩间土一般形成了“反向土拱”;靠近隧道的边排桩的桩间土拱的形式主要取决于同一位置处桩与土体的相对位移.当桩的水平位移小于土体时,桩间土体形成了类似于边坡工程及堆载情况下的土拱;反之,桩间土体形成“反向土拱”.桩长增加,当桩、土水平位移接近时桩间土拱效应肖失;与地面堆载等典型的被动群桩不同,隧道开挖时当被动群桩的桩间距由4m减小至2m时土拱效应消失.     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

一阶变截面桩与等截面桩对比试验研究

为研究一阶变截面桩在竖向荷载下的变形和承载特性,选取一组一阶变截面桩与等截面桩进行对比静载试验。试验分析对比了桩身轴力分布曲线、桩端应力及变截面处应力变化曲线、桩侧摩阻力沿桩身分布曲线和桩顶P-S曲线。结果表明:一阶变截面桩单位体积材料发挥效率更高,较等截面桩发挥效率提高约8%;变截面桩荷载传递仍然以侧摩阻力为主,当变截面处土层较弱时,随着荷载的增大变径处土层发生软化,变径处阻力趋于稳定,发挥作用有限。     

一种桩承式路堤沉降的简化计算方法

针对路堤荷载作用下桩土复合地基的沉降计算,传统方法主要是把沉降分为加固区沉降和非加固区沉降两部分来考虑,存在着计算假设与实际不符、部分参数取值依赖于经验和无法较好考虑成层场地非均质性等缺点.基于此,通过引入均匀系数来考虑地基表面荷载分布的不均匀性,改进了正方形和三角形布桩条件下Hewlett & Randolph土拱模型,在此基础上,考虑桩土相互作用提出了一种桩土复合地基沉降的简化分析方法.该方法首先根据土拱模型和Vesic球孔扩张法分别计算桩顶、地基表面荷载和桩端力;然后采用可以考虑多土层的非均质地基土情况修正Mindlin解求得桩端力、地基表面荷载和桩侧摩阻力在地基内任意点引起的附加应力;其次通过分层总和法计算附加应力引起的沉降;最后将各分项沉降进行组合即可得到桩顶和地基表面沉降.将该计算方法结果与现场实测和数值分析结果进行对比,研究结果发现:简化分析方法的计算精度基本保持在5.0%~14.4%,计算精度能够满足工程需求.      

钻孔灌注桩竖向承载力试验分析

通过桩基静载试验实测数据,分析了摩擦型钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身轴力变化及沉降等特征,并计算出了各分层土的桩侧摩阻力系数,为钻孔灌注桩的设计和试验提供参考。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

水泥粉煤灰处理湿陷性黄土路基承载性能

为揭示水泥粉煤灰后压浆对湿陷性黄土桩网结构路基的加固机理，开展后压浆水泥粉煤灰碎石桩室内静载试验，分析了后压浆对桩周土样湿陷系数的影响，研究了竖向静载作用下后压浆桩网结构路基沿深度方向附加应力、桩侧摩阻力及桩端阻力的变化规律；基于Boltzmann数学模型和荷载传递函数，分析了桩侧摩阻力和桩端阻力增强机理，给出后压浆桩侧摩阻力和桩端阻力计算式；利用数值模拟方法，探讨了桩体弹性模量、后压浆深度、桩网置换率和褥垫层厚度对桩网结构路基承载力的影响机制。研究结果表明：在相同荷载作用下，经水泥粉煤灰后压浆处理后的桩周土体的湿陷系数小于自然土样的湿陷系数，且小于0.015;压浆后，静载作用下桩网结构路基中桩顶的竖向附加应力逐渐减小，桩间土的竖向附加应力先减小后增大，桩侧摩阻力较未压浆桩增大了约1.54倍；随着注浆深度的增加，桩身深度方向上的应力最大值呈先增大后减小趋势，且在等桩长深度处取得应力最大值；当桩网置换率提高1倍时，沿深度方向的应力和沉降均减小，其中应力峰值降低24%,沉降量减小26%;桩网结构路基中随着褥垫层厚度的增大，路基深度方向上应力逐渐增大。可见，水泥粉煤灰处理湿陷性黄土路基能减弱...     

桩端后压浆工艺对单桩承载力及 桩身沉降的影响分析

采用桩端后压浆工艺,通过对试桩压浆前后的自平衡法承载力试验,分析桩端后压浆工艺对单桩承载力、桩端承载力以及桩身竖向位移的影响。根据测试结果,比较压浆前后的单桩极限承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力和等效桩顶向下位移,分析桩端后压浆工艺的可实施性。结果表明:桩端后压浆技术对提高单桩承载力、减少桩身不均匀沉降具有明显的效果。     

超长桩沉降及受力分析

通过计算总结出桩身轴力和桩身沉降分布的一般规律,分别计算不同桩长、桩径、桩体弹性模量、桩侧极限摩阻力条件下深长桩桩身轴力和桩身沉降的分布特点,探讨各参数变化对深长桩力学性态的影响,结果表明：桩长、桩径的变化对深长桩力学性态均有显著影响,且随荷载水平的变化而变化。     

超长密集群桩对邻近隧道影响的数值分析

采用FLAC^3D程序建立数值模型,针对高层建筑物群桩基础不同工况,对邻近已有隧道的影响问题进行了探讨．分析结果表明：群桩与隧道的净距离对隧道沉降有较大影响,工程中布置群桩基础应尽可能远离隧道;随着桩间距的增加,桩基对于邻近隧道的影响逐渐减小,且垂直于隧道轴线方向的桩间距的变化对于邻近隧道沉降的影响效果更为明显．因此,在实际工程的群桩桩位布置过程中,应尽可能考虑增加群桩重心与隧道之间的净距,以减小桩基沉降对隧道的影响;另外,增加桩长对降低隧道受到的影响较为明显,但减小沉降的效益随着桩长增加而降低,需要选择合理的桩长来控制建筑成本以及对邻近隧道的影响．研究结论为制定保护地铁隧道的相应措施提供理论依据．     

大直径嵌岩桩的承载性状

对某特大桥下3根大直径嵌岩桩的现场施工进行了监测,包括桩顶荷载、桩身应力和桩顶沉降并分析了其在施工过程中的承载特性和受力机理。监测结果表明:嵌岩桩的侧摩阻力在加载过程中出现了两个峰值,随着荷载的继续增加,上峰值有增大的趋势。