黏土地基劲性复合桩水平承载性能数值分析

采用三维非线性有限元,对黏土地基中劲性复合桩的单桩水平承载性能进行研究,重点分析水平荷载-位移关系曲线、桩体材料受拉损伤因子分布、水平极限承载力、土体极限抗力等结果,揭示桩体尺寸、桩体和土体材料力学性能等因素的影响规律。研究结果表明:随着水平荷载的增加,素混凝土、水泥土先后受拉开裂,破坏区逐渐扩展,直至桩身出现塑性铰。劲性复合桩的水平极限承载力随桩体直径、桩体和土体材料强度的增加而增加,其中影响相对明显的是水泥土桩的直径。基于计算结果,给出桩侧土体极限抗力的分布形式建议和劲性复合桩的水平极限承载力简化计算方法。     

砂土地区超长基桩双荷载箱法承载特性试验研究

依托越南砂土地区某工程超长基桩,采用双荷载箱法进行原位承载力试验,研究砂土地区超长基桩的荷载位移曲线、桩身压缩、桩身轴力传递、桩土相对位移、桩侧及桩端摩阻力分布等承载特性.研究结果表明:荷载箱附近土体表现出典型弹塑性体特征,靠近荷载箱的土体先出现桩土相对位移,其位移量最大,土体侧摩阻力优先发挥;离荷载箱越远,土体侧摩阻力发挥越晚,达到极限状态之前桩侧摩阻力与位移曲线呈线性关系;桩端阻力-位移曲线呈现出典型的两阶段特性,加载前期迅速上升,随后随桩端位移线性增长;该地区基桩密实砂层转换系数推算在0.6～0.7之间,略低于国内常用值.本文的研究方法和结果可为类似条件砂土地区超长基桩的承载特性研究提供参考.     

考虑侧阻增强效应的基桩极限承载力解析算法

常规基桩竖向极限承载力计算方法难以考虑由于端阻力提高而引起的侧阻增强效应。分析基桩侧阻增强效应的形成机理,在此基础上,采用Meyerhof对数螺旋线破坏模式模拟桩端土体破坏状态,并引进极限上限理论分析桩端与桩侧土体在极限承载情况下的能量传递规律,利用虚功原理导出桩侧土体对桩身增加的法向压力值,由此根据摩尔库伦理论提出了考虑侧阻增强效应的基桩竖向极限承载力公式。与现场基桩承载力试验数据的对比表明,桩基规范常规算法明显低估了基桩的极限承载力,而本文推算的理论公式则更接近于实测静载荷试验值,表明考虑侧阻增强效应后可更合理评估基桩承载能力。对影响基桩侧阻增强效应的各主要因素进行了探讨,分析结果表明,随桩端土体强度或桩径的增加,侧阻增强效应作用愈明显,该结论对基桩工程设计具有一定的借鉴意义。     

黄土地区不同成孔方式灌注桩承载特性现场试验研究

为研究不同成孔方式对桩基承载特性产生的影响,依托吴定高速公路,开展旋挖钻孔、冲击钻孔以及人工挖孔3种成孔方式灌注桩的现场静载对比试验,得到不同成孔方式灌注桩桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶位移等主要参数。研究结果表明:人工挖孔桩的极限承载力最大,冲击钻孔桩的极限承载力最小;3种成孔方式桩基的桩身轴力衰减速率在各级荷载作用下的变化规律基本相同,其中人工挖孔桩桩身轴力的衰减速率最大,冲击钻孔桩的最小;此外,在同一荷载作用下,人工挖孔桩的桩侧阻力最大,桩端阻力最小而冲击钻孔桩的桩端阻力最大,桩侧阻力最小。研究结果可为黄土地区灌注桩基础选择合理的成孔方式提供理论和实践依据,且有利于桩基承载力的提高。     

大直径超长钻孔灌注桩承载特性试验研究

研究目的:分析大直径超长钻孔灌注桩在不同荷载条件下的桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力分布及发挥特性、桩端阻力发挥特性,掌握大直径超长钻孔灌注桩竖向受力机理及承载特性,为完善大直径超长钻孔灌注桩的设计方法提供借鉴和指导。研究结论:大直径超长钻孔灌注桩桩身轴力从桩顶到桩端逐渐衰减,其衰减的快慢反映了桩侧摩阻力作用的大小,并且桩身上部的摩阻力先于桩身下部摩阻力及桩端阻力优先发挥;此外,大直径超长钻孔灌注桩的桩端阻力通常较小,其桩顶荷载大部分由桩侧摩阻力承担,按桩的荷载传递机理分类通常属摩擦桩或端承式摩擦桩。     

深部缩径缺陷桩的透明土模型试验研究

针对传统室内模型试验无法了解缩径桩桩周土体内部位移场的缺点,利用透明土和粒子图像测速技术研究深部不同缩径参数对单桩承载特性和桩周土体位移场的影响.通过对比分析完整桩和缩径桩的荷载-沉降曲线以及桩周土体位移场发现:缩径径向尺寸对基桩极限承载力的影响大于缩径长度;当荷载达到极限承载力时,桩端土出现扇形的位移面,桩顶周围的桩侧土仍随着桩体的沉降而下移,但是桩端周围的桩侧土却出现逆桩身上移的现象;缩径的存在会增加桩侧土体的变形范围,使桩侧土和桩端土的变形区域发生贯穿,形成整体的大变形;缩径长度对桩侧土变形范围的影响程度大于缩径径向尺寸.该研究结果可以为缩径桩的加固处理提供参考.     

基于不同持力层厚度的大直径人工挖孔扩底桩竖向承载性状研究

大直径人工挖孔扩底桩,持力层厚度对其竖向承载性状的影响至关重要。本文依托甘肃兰州某工程人工挖孔扩底桩现场载荷试验,分析了不同持力层厚度下三根单桩的桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥特征及其荷载—沉降规律,研究了桩侧摩阻力与桩端阻力随桩顶荷载增加的变化规律及其分配情况。试验结果表明:在湿陷性黄土地区增加持力层厚度可以有效提高单桩竖向承载力,桩侧摩阻力的作用不容忽视,持力层"临界厚度"HC=2D。     

砾卵石层冲孔灌注桩桩端注浆后的承载性状研究

依据某工程6根支于砾卵石层且经桩端后注浆的冲孔灌注桩单桩竖向抗压静载试验及其中3根试验桩桩身受力测试结果,对其Q-s曲线的特性、桩身轴力传递机理、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状进行分析,揭示了注浆后冲孔灌注桩的承载性状及桩侧、桩端阻力的发挥性状,对冲孔灌注桩的设计和深入研究提供参考。     

郑西客运专线新渭南车站高架桥基桩选型试验

研究目的:本论文通过对典型工程场地上试验桩的承载力试验,获取桩长范围内涉及土层的阻力发挥状况及差异,通过试验给出新渭南车站高架桥基桩常规工艺施工及后注浆工艺施工的桩端阻力及桩侧阻力建议值。研究结论:结合静载荷试验对比分析后注浆桩和常规工艺桩的承载力性状,通过预埋荷载箱法静荷载试验和辅助桩身内力钢筋应力计的测定,对后注浆桩和常规工艺桩的极限承载力、桩身轴力传递特性和桩侧阻力发挥特性进行比较分析研究。结果表明:(1)两根试桩的侧端发挥差异明显,后注浆桩单桩极限承载力约为常规工艺试桩的2,8倍;(2)旋挖钻孔灌注桩后注浆工艺能有效改善桩土界面条件,提高单桩承载力和减小桩基沉降,后注浆技术对桩身承载性状改善明显;(3)该研究成果可为郑西客运专线的基桩选型设计以及施工提供指导,同时也可为类似工程中常规旋挖桩采用后注浆工艺提供参考。     

单叶片螺旋钢桩竖向承载特性数值分析

为分析单叶片螺旋钢桩在砂土地层竖向抗压承载特征,结合单叶片螺旋钢桩现场静载试验进行有限元软件模拟。将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析,验证其数值计算结果的可靠性,其次采用该有限元软件分别模拟不同相对密实度砂土中几何参数不同的单叶片螺旋钢桩静载试验而得到不同荷载-位移曲线,同时将螺旋叶片直径的5%位移值对应荷载作为桩极限承载力。考虑砂土相对密实度,钢桩埋深,螺旋叶片直径,中心钢轴4个参数变化对单叶片螺旋钢桩极限承载力影响。结果表明:单叶片螺旋钢桩桩周土层的相对密实度和桩埋深是影响承载力的主要参数,螺旋钢桩叶片直径影响次之,钢轴直径的影响最小;同时,单叶片螺旋钢桩极限承载力增量百分比在松砂中最大,中密砂次之,密砂最小。     

微型抗滑桩加固边坡极限抗力研究

研究目的:微型抗滑桩具有桩位布置灵活、施工速度快、对施工场地适应性强、对环境影响小等优点,近年来在边坡加固领域得到广泛应用和推广,但目前缺乏分析微型抗滑桩加固边坡极限抗力的科学方法。基于此,本文采用数值分析手段建立微型抗滑桩加固边坡的极限抗力分析模型,以桩身弯曲承载力、剪切承载力和结构位移为控制条件,提出一种微型抗滑桩加固边坡极限抗力的分析方法,并进行力学机制研究。研究结论:(1)不同类型边坡微型抗滑桩提供的极限抗力有所不同,岩土强度越高微型抗滑桩提供的极限抗力越大,整体而言,对于土质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受桩身弯曲承载力控制;对于岩质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受剪切承载力控制;(2)滑坡推力主要由靠近荷载的半幅桩承载,远离荷载的半幅桩基本不受力;(3)微型抗滑桩与岩土的接触反力主要由靠近荷载桩单元的正应力提供,剪应力的影响不大;(4)该研究成果可为微型抗滑桩在边坡加固工程中的设计和安全评价提供理论依据。     

考虑桩底沉渣的摩擦桩竖向承载力可靠度研究

桩底沉渣的存在,会导致桩的侧摩阻力降低,从而降低桩的极限承载力和可靠度指标。本文以砂土中摩擦桩为例,通过改变沉渣厚度、压缩模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力,研究摩擦桩的竖向极限承载力随沉渣参数变化规律。在此基础上,利用承载力折减系数和可靠度理论研究各个参数对摩擦桩竖向承载力可靠度指标的影响规律。通过研究表明,当桩底有沉渣时对摩擦桩竖向承载力和可靠度指标有一定的影响,但随着沉渣厚度的增加,承载力变化趋于平稳;内摩擦角对承载力和可靠度指标有一定的影响;压缩模量、泊松比和黏聚力对竖向承载力和可靠度指标的影响较小。     

基于透明土技术的加筋碎石桩承载特性试验研究

加筋碎石桩是软土地基处理的重要手段之一,荷载作用下,加筋碎石桩桩体径向鼓胀变形及桩与桩周土体相互作用特性是影响桩基整体承载能力的关键因素。基于人工合成透明土材料及PIV图像处理技术,开展了非嵌入式加筋碎石桩承载特性试验研究。连续观测不同荷载作用下加筋碎石桩桩体鼓胀变形的发展过程,以及桩周土体位移变形情况,探讨加筋长度及刚度等因素对桩体鼓胀变形及承载特性的影响。研究结果表明：与普通碎石桩相比,加筋长度的增加会使桩体承载力显著提升。筋材刚度一定时,加筋长度由1D分别增加2倍、4倍时,即加筋长度为3D、5D时,桩体承载力分别提高约37.7%和62.3%,桩体承载力的提高幅度与加筋长度呈现非线性关系;碎石桩加筋长度最优范围为3D～5D。本试验单元体单桩加载情况下,加筋长度为3D时,桩体径向鼓胀变形量较常规碎石桩减少约44%;加筋刚度一定时,桩顶荷载增加,桩体主要鼓胀变区域z/D逐渐下移且鼓胀量增大,桩顶荷载为204 kPa时,桩体最大鼓胀变形量δ/D为5.9%。荷载作用下,沿桩深方向,桩周土体变形扰动区主要集中在加筋段以下部分。利用透明土与PIV图像处理技术进行试验,可对加筋碎石桩加固地基设计...     

厚层沉渣嵌岩桩承载性能试验分析与数值模拟

以现场试验为背景,首先通过对试验结果的对比分析,验证了厚层沉渣对嵌岩桩极限承载力有显著的削弱作用,会导致桩身的突然失稳;然后运用有限元数值分析,对不同厚度沉渣下嵌岩桩承载力进行了计算分析,得出了在嵌岩深度、岩性等条件都相同的情况下,沉渣厚度的变化对其承载力的影响情况及沿深度方向厚层沉渣嵌岩桩桩侧阻力的分布规律.     

群桩水平承载特性数值模拟研究

针对目前群桩基础水平承载特性研究落后于工程应用的现状,采用数值分析的方法研究了软土地基管桩群桩基础在水平荷载作用下的承载特性。计算结果表明:群桩承受水平荷载时,承台前土体压缩变形范围明显小于承台后受拉变形范围;随着桩间距的增加,群桩侧向影响范围逐渐减小,而深度影响范围和桩顶位置处弯矩逐渐增大;相同水平荷载作用下前桩最大弯矩值明显大于后桩,前排桩桩身剪力零点位置高于后桩;当桩距达到6~8倍桩径时,群桩效应明显降低。     

大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性现场试验研究

通过无锡市地铁1号线高架桥段钻孔灌注桩试桩工程的现场静荷载试验及其桩身应力测试结果,分析层状地基中大直径超长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律。试验结果表明:大直径超长钻孔灌注桩的荷载-沉降曲线无明显拐点,属缓变型;桩端承载力仅分担了桩顶最大加载值的6.8%,该试桩承载特征为典型的摩擦桩;桩身侧摩阻力与桩端阻力并不是同步发挥的,且两者之间相互影响;桩侧摩阻力呈由上而下逐步发挥的变化趋势;在具有相似物理力学特征的土层中,埋深对桩侧摩阻力的影响较显著,部分土层中桩侧摩阻力的实测值与规范的推荐值有明显差异。     

刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明：刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。     

微型钢管桩在大厚度黄土地区的承载性能研究

研究目的:微型桩以其桩径小、承载力高、工艺简单等诸多优势在地基加固中得到广泛应用，但对黄土地区微型钢管桩的承载性能研究还相对匮乏。故本文依托某实际加固纠偏工程，进行现场微型钢管桩单桩竖向承载力试验，并通过理论分析与数值模拟进行验证，以此研究大厚度黄土地区微型钢管桩的破坏模式和承载性能。研究结论:(1)微型钢管桩由桩身材料决定的承载力最大，由桩侧阻与端阻确定的承载力最小，由稳定性决定的承载力居中；(2)在桩正常工作条件下，微型钢管桩的实际承载能力远大于理论计算值，是理论计算值的1.3倍以上；(3)微型钢管桩具有良好的承载性能，长细比达到400仍表现出良好的工作状态；(4)在工程实践中，设计超大长细比微型钢管桩，既不经济又容易发生屈曲失稳破坏；(5)本文研究可为在黄土地区微型钢管桩的承载性能研究提供参考。     

冲孔灌注桩和PHC管桩竖向承载性能对比试验研究

本文介绍了两组冲孔灌注桩和两组PHC管桩进行的竖向静载荷试验、钻芯法试验以及桩身应力测试,对试验数据进行分析.通过系统地对比冲孔灌注桩和PHC管桩竖向承载性能的主要影响因素,并对工程(或试验)数据加以比较、分析,提供了冲孔灌注桩和PHC管桩在竖向荷载作用下的传递特性、桩侧及桩端阻力特性.     

沉井基础竖向承载特性的离心模型试验研究

基于离心模型试验对饱和砂土地基中沉井基础在竖向荷载作用下的承载特性进行研究,初步掌握地基极限承载力随基础埋深和基础宽度变化的规律,并对试验结果进行对比分析,结果表明:(1)基础埋深不大于5 m时,荷载-沉降曲线为陡降型,有明显的拐点出现,可取拐点对应的荷载作为极限承载力;基础埋深不小于10 m时,荷载-沉降曲线为缓变型,未出现明显的拐点,建议取相对沉降量(基础的实测沉降量与基础宽度的比值)对应的荷载作为极限承载力。(2)在均质地基环境中,极限承载力随基础相对埋深的增加近似呈指数型曲线增长。(3)进一步推求沉井基础极限承载力随基础宽度和相对埋深变化的函数表达式,其成果可用于估算砂土地基中沉井基础的地基极限承载力。