郑西线湿陷性黄土地区桥梁基桩负摩阻力计算探讨

郑西客运专线经过三门峡至灵宝湿陷性黄土地区,桥梁基桩穿过湿陷性黄土承载力计算必须考虑负摩阻力。通过采用国内2种规范负摩阻力计算方法,对工程实例进行计算,以及对基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验实测过程中负摩阻力变化规律、中性点变化规律、桩侧摩阻力发挥情况的分析,寻求该段桥梁桩基负摩阻力计算方法。     

郑西线三门峡至灵宝段桥梁基桩试验研究

郑西客运专线三门峡至灵宝段桥梁采用钻孔灌注桩基础,桩数多且桩较长,基桩穿过砂质黄土、黏质黄土、砂及卵砾石层等,尤其是基桩穿过湿陷性黄土遇水后存在桩侧摩阻力折减和负摩阻力问题,为合理确定桩侧摩阻力设计取值、基桩承载力等,进行基桩静载试验和基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验研究十分必要。对该段桥梁基桩静载试验、基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验的目的、内容、方法、主要成果以及应用试验成果优化桩基设计等进行了较为详细的介绍。     

大厚度湿陷性黄土场地铁路桥梁灌注桩负摩阻力计算方法

当铁路桥梁桩基穿越大厚度湿陷性黄土场地时，桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值与计算，是目前需要解决的工程难题。针对现行规范的不足，在分析总结湿陷性黄土场地桩基浸水试验结果的基础上，采用抛物线拟合负摩阻力达到稳定状态时的分布，并对中性点深度比、负摩阻力最大值出现深度、负摩阻力最大值与平均值等参数进行分析与探讨；根据负摩阻力的力学机理与分布模式，考虑湿陷性土层厚度对动摩擦系数的影响，提出负摩阻力计算方法。结果表明：浸水前桩顶承受一定竖向荷载时，湿陷性黄土层下限深度采用室内试验计算值，确定的中性点深度比与现行规范推荐值较为一致；负摩阻力最大值出现深度基本为中性点深度的0.5倍，负摩阻力最大值为其平均值的1.5倍；采用该方法计算的负摩阻力平均值与《湿陷性黄土地区建筑灌注桩基技术规程》推荐值较为一致，可作为大厚度湿陷性黄土场地灌注桩单桩竖向承载力计算时的特征值，研究结果可为湿陷黄土地区的桩基工程设计提供参考。     

郑西客运专线渑池至灵宝段桥梁设计

针对郑西客运专线渑池至灵宝段地形地貌、地质、水文等特点;较为详细地介绍正线桥梁部设计与施工情况、墩台构造与配筋、墩台检查设备与综合接地、墩台建筑材料、湿陷性黄土地区桥梁桩基负摩阻力、桩基及承台配筋、桩基础沉降控制等;对具有本段特点的滑坡地段、黄土深沟陡坡、桥隧相连、小角度上跨公路等特殊桥位桥梁工程措施、跨线桥设计等进行总结。     

郑西铁路客运专线无砟轨道桥梁设计及思考

研究目的:郑州至西安铁路客运专线为我国第一条在湿陷性黄土地区修建的无砟轨道铁路客运专线,通过该线渑池至灵宝段无砟轨道桥梁设计关键技术问题的研究分析,解决在湿陷性黄土地区修建客运专线无砟轨道铁路桥梁的设计问题。研究结果:通过郑西线渑池至灵宝段无砟轨道桥梁设计关键技术问题的研究分析,提出了湿陷性黄土湿陷性厚度和负摩阻力取值原则、沉降计算方法和控制原则、桥墩横向刚度控制办法及相邻桥墩纵向线刚度控制原则,并提出了郑西线桥梁施工中需要注意的一些重要问题。     

湿陷性黄土区桩基负摩阻力统计分析及建议

研究目的:在黄土地区桩基设计中,桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值一直是研究及设计人员所关注的难点问题。本文在对湿陷性黄土地区桩基负摩阻力和中性点深度影响因素分析的基础上,搜集国内近30余项黄土地区桩基现场浸水试验研究成果,对黄土地区桩基负摩阻力的取值和中性点深度进行总结及统计分析。研究结论:(1)通过大量测试数据的统计分析,明确了负摩阻力取值和中性点深度的上下限范围;(2)在桩顶标高低于-5 m、桩周土湿陷性土层厚度不大于6 m且湿陷等级不大于Ⅱ级的范围内,桩周土对桩体基本没有负摩阻力产生;(3)在实际工程中,桩顶往往承受较大荷载,且工作过程中浸水湿陷几率和湿陷量远不及现场注水湿陷充分,这些因素均使实际工作桩基的中性点上移,分析建议桩基中性点出现位置(中性点深度比ln/l0)选择在0.5～0.7之间;(4)通过对大量实测数据的统计分析,建议深厚层强湿陷性黄土地区桩基设计时负摩阻力取15～35 k Pa是符合实际的,并建议进一步开展黄土地区桩基础负摩阻力性状的原位试验研究,以期利用本次研究成果为深厚层强湿陷黄土地区的桩基设计提供依据。     

基于桩土相对位移特征的深厚湿陷性黄土地区桩基承载力计算方法

湿陷性黄土地层桩基中性点不易准确把握，会导致部分工程实测负摩阻力高于规范参考值。针对这一问题，本文基于现场浸水试验，提出一种依据湿陷性土层厚度确定桩基负摩阻力分布新方法——相对位移法，并进行了验证。结果表明：浸水试验场地累计沉降随着深度的增大而减小，深度为0～15 m时土体湿陷较为充分，15 m处接近饱和自重应力界限，15 m以下土层湿陷不充分，土中竖向应力增长幅度较小，22 m以下土层基本不发生湿陷；经验参数法与相对位移法计算得到的桩基承载力分别为2 926.5、3 251.6 kN，相对位移法得到的桩基承载力更能反映桩基承实际载能力，用于深厚湿陷性黄土地区桩基设计能兼顾安全性与经济性。     

湿陷性黄土区铁路桩基试验研究

黄土湿陷性对铁路桩基承载力及变形产生较大影响,现场浸水试验是研究该类问题的主要手段.通过天然及饱和两种状态下单桩竖向载荷试验,探讨在该过程中湿陷性黄土地层的合理力学指标及桩基侧摩阻力、端阻力、沉降与载荷的变化规律.重点分析桩基浸水过程中桩体负摩阻力的变化特征,为湿陷性黄土地基处理及桩基方案的优化提供相关参数和设计依据,以达到湿陷性黄土区铁路建设安全可靠、经济合理的目的.     

晋西北湿陷性黄土区铁路桥梁桩基础设计研究

以位于晋西北地区某铁路线设计为例,对湿陷性黄土区桥梁整体布置、桩侧摩阻力、地基系数的比例系数、桩基自由桩长做分析研究,提出桥梁设计所注意的关键问题,阐述设计疑难点的处理方法。结果表明:合理的桥梁布置可降低桩基的设计难度,桩基计算参数取值的可靠性确保了桥梁桩基的安全和经济,研究成果可为湿陷性黄土地区的桥梁设计提供一定的指导。     

浸水对湿陷性黄土中桩基承载特性影响的模型试验

湿陷性黄土桩基现场浸水试验一般情况下是先浸水然后等到黄土的湿陷性彻底发挥以后再加载使桩土体系沉降,最后趋于稳定的状态,在桩基正常使用过程中由于雨雪等原因桩基也会遇到先加载后浸水的情况。为了探究两种浸水工况对桩基承载特性的影响,设计了室内桩土模型试验。结果表明:与桩土体系先加载后浸水相比,先浸水后加载时桩基中性点位置提高,中性点位置随着浸水量的增大沿桩身向下移动,桩侧负摩阻力极大值增大46%,负摩阻力极值点沿桩身下降170 mm,桩基正摩阻力极大值提高46%,正摩阻力极值点沿桩身上升70 mm;两种浸水工况下的桩身轴力沿埋深的变化趋势都是先增大后减小的抛物线形;桩周土体在未浸水和先浸水后加载两种工况下的桩基极限承载力一样大。     

湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制技术

郑西、西宝和大西高速铁路是我国在湿陷性黄土地区先后修建的无砟轨道高速铁路,黄土地基湿陷沉降是影响铁路安全的关键因素。结合这3条高铁路基工程,开展了物理力学试验、应力测试、桩身材料试验、现场浸水试验和沉降观测,对黄土路基地基的湿陷变形量、沉降计算影响深度、沉降计算经验修正系数、压缩模量扩大系数等进行了分析,并对适用于高速铁路的湿陷性黄土地基处理方法进行了总结,可为湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制提供参考。     

湿陷性黄土地区客运专线桥梁设计的探讨

作为客运专线土建工程的主要组成部分,桥梁的主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保运营安全和乘坐舒适,并尽量减少使用期间结构的维修工作量.湿陷性黄土地区,由于黄土湿陷性的存在而产生的负摩阻力对桥梁基础--桩基产生较大的影响.本文结合郑西客运专线的湿陷性黄土区桥梁设计进行初步的探讨.     

湿陷性黄土区公路涵洞地基处理措施效果研究

研究目的:湿陷性黄土地区公路涵洞病害时有发生,为解决湿陷性黄土地区公路涵洞因地基处理不当而导致的工后沉降变形过大等问题,本文以青海省新建民小一级公路沿线Ⅲ级自重湿陷性黄土地区的两座涵洞为工程实例,采用换填法和灰土挤密桩法分别对两座涵洞进行地基处理,对其处理效果和地基沉降变形特征进行研究,以期为不同地基处理方法在湿陷性黄土地区公路涵洞地基处理中的应用提供参考。研究结论:(1)换填法和灰土挤密桩法都能有效减弱或消除湿陷性黄土地区涵洞地基因浸水而引起的湿陷变形,可较大幅度地提高涵洞地基承载力;(2)灰土挤密桩法对提高地基土压缩模量比换填法更有效;(3)通过现场监测得到,换填法和灰土挤密桩法涵洞地基的一年累计沉降量分别为25.0 mm和18.2 mm,分别完成最终沉降量的79.9%和78.1%,两种复合地基的沉降变形呈现先增大后趋于平缓稳定的变化趋势;(4)经换填法和灰土挤密桩法处理过的涵洞地基累计沉降量都在稳定可控的范围内,能够有效提高涵洞结构的安全性,相比于换填法,灰土挤密桩法对降低湿陷性黄土压缩变形、提高地基承载力更为有效;(5)本研究成果可为湿陷性黄土地区涵洞地基设计和病害防治提供理论指导和科学依据。     

深厚软土桥梁桩基荷载传递特性及沉降控制效果研究

通过杭甬铁路客运专线柯桥特大桥单桩静载试验,桩身应变、桩身压缩量及桥墩沉降的测试,研究深厚软土地区桥梁桩基的荷载传递特性及沉降控制效果。结果表明:桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥作用;尽管桩端置于强风化凝灰质砂岩上,但在试验荷载下2根超长试验桩的端承比均小于1.5%,桩的承载特性表现为摩擦桩的性质;单桩静载试验实测的桩身压缩量占桩顶沉降量的85%以上;桥墩浇筑完成后经过753d的沉降观测,2个试验墩实测沉降量分别为3.00和3.41mm,其中,无砟轨道铺设后300d的实测沉降分别为0.11和0.25mm,表明在深厚软土地区采用超长钻孔灌注桩控制桥梁基础沉降的效果显著。     

郑西客运专线湿陷性黄土工程技术的新进展

研究目的:为掌握郑西客运专线沿线湿陷性黄土的分布规律和地层结构特征,合理确定湿陷性黄土地基处理和桥梁桩基设计参数.研究结论:通过系统的现场试验研究,对沿线黄土的工程特性及其湿陷性进行了综合评价,确定了地基处理的措施和质量检验方法,分析了黄土地基在随机地震作用下的振陷与液化特性,总结了湿陷性黄土钻孔灌注桩在浸水过程中桩侧阻力、中性点、负摩阻力、承载力的发生与发展变化规律,为湿陷性黄土区客运专线建设提供了可靠依据.     

桩板结构路基沉降计算方法及对既有桩基侧摩阻力的影响

基于Boussinesq理论推导了桩板结构路基沉降计算解析解,采用佐藤悟双折线模型构建了既有桩基荷载传递函数,分析了荷载传递函数对既有高速铁路桥梁桩基侧摩阻力的影响。以桩板结构路基下穿高速铁路桥梁工程为例,分别采用理论方法和FLAC 3D数值计算得到了桩板结构路基沉降变形规律和既有桥梁桩基侧摩阻力分布特点。将解析解与数值计算结果进行对比,二者接近,说明本文提出的桩板结构路基沉降计算解析解和桩基荷载传递函数可行。     

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。     

深厚软土长桩桩端压缩层厚度现场测试方法研究

针对"悬浮"在深厚土层中桩端以下不同深度处土层的沉降和压缩变形的监测难题,本文提出了单点—液位沉降计相结合的联合测试法,并在京沪高速铁路深厚软土、松软土层中桥梁深长桩基桩端下压缩层厚度和总沉降的现场测试中得到成功应用。介绍了单点—液位沉降计联合测试法的工作原理和使用方法。结合现场试验,采用联合测试法以及相应的判别标准,确定出试验段深长桩基桩端下压缩层厚度为9.5 m。研究结果表明:联合测试法成功解决了对深厚软土地基中深长桩基桩端下不同位置处土层压缩变形和总沉降的监测问题。     

黄土地区客运专线挤密群桩基础轴力及沉降分析

针对途经山西湿陷性黄土地区的客运专线简支梁桥,选取了2种桩径及数量相同、布置形式不同的群桩基础进行了轴力及沉降监测,并与有限元结果进行了对比分析,分析结果表明3排桩基础较双排桩基础受力更为合理,且因为黄土湿陷性的影响,单纯的数值模拟并不能准确分析桩身轴力及沉降情况,需要考虑桩基础的负摩阻力。     

不同桩端下卧层桩基负摩阻力模型试验研究

研究目的:桩侧负摩阻力对桩产生下拽力,导致基桩沉降增大,竖向抗压承载安全等级降低,甚至造成桩体破坏。为分析不同桩端下卧层(黄土和粗砂)对基桩沉降和负摩阻力的影响,本文通过室内模型试验,对比研究两种下卧层情况下桩体、桩周土变形及桩身轴力分布的差异,明确基桩中性点位置的变化规律并给出建议值。研究结论:(1)下卧层对桩周土沉降的影响较小,但对桩身沉降的影响较大,相同堆载等级下粗砂下卧层的中性点位置明显低于黄土下卧层;(2)两种下卧层的桩身轴力都随堆载等级的增大而增大,但粗砂下卧层的下拉荷载和桩端反力明显大于黄土下卧层;(3)两种下卧层情况下,依据桩土相对位移和桩身峰值轴力确定的中性点位置基本一致;(4)在实际工程中应根据桩端下卧层的地质情况,采取适当措施,尽量减小基桩负摩阻力,充分发挥基桩的承载性能;(5)建议黄土下卧层中性点位置取0.51l~0.6l,粗砂下卧层可取0.6l~0.8l;(6)该研究成果可为类似工程堆载条件下桩基中性点的确定及设计提供一定的参考。