被动桩基现场试验研究现状与分析

被动桩受力性状的研究比主动桩复杂,一直是岩土工程关注的重点和难点问题。回顾了国内外被动桩现场试验的研究进展和现状,重点介绍了大面积堆载、桩基码头与岸坡作用、路基桥台填筑引起的被动桩在有无桩顶轴向荷载情况下的中性点位置和下拉荷载的变化,以及群桩的遮拦效应和土拱效应等方面的研究现状。对当前的研究现状进行简评,并对今后的研究方向进行了展望。     

基于桩侧土压力的桥台桩基桩土相互作用研究

分别将桩的受荷模式作为被动桩和主动桩考虑,建立了路堤荷载下软基桥台桩基桩土相互作用的计算模式。以Ito法计算被动桩侧极限土压力,并将其作为桩所承受的被动荷载;将桩视为一维结构单元,利用p-y曲线法来考虑桩后土体的非线性及成层性,从而建立了桩身位移的计算方法。采用有限差分法求解,并与现场测试结果对比分析,验证了方法的合理性。     

软土地区深基坑被动区加固稳定性对比分析

在以淤泥或淤泥质土为主的珠三角地区开挖深基坑常采用钢板桩进行基坑支护,为保证支护结构的稳定性,对基坑底部被动区进行加固,合理的加固设计能在保证稳定的基础上减少支护成本。文中针对广东省佛山市地铁2号线林岳车辆段某基坑工程,建立被动区水泥土搅拌桩加固的基坑开挖支护三维数值模型,通过实测值与计算值对比,分析数值模型与计算参数取值的合理性;对基坑底部被动区无加固、水泥土搅拌桩加固和钻孔灌注桩加固时桩顶水平位移、桩身整体侧向位移、地表沉降、土体深层水平位移进行对比分析。结果表明,基坑底部被动区采用水泥土搅拌桩或钻孔灌注桩加固可减小钢板桩围护结构60%的侧向位移,水泥土搅拌桩对开挖深度小于6 m的基坑的加固效果最佳;采用钻孔灌注桩加固,开挖深度为10 m时,桩身整体侧向位移比被动区无加固时减小69.2%,比水泥土搅拌桩加固时减小65.1%,对围护结构整体侧向位移的控制效果比水泥土搅拌桩好。     

被动倾斜桩应用研究与展望

特定倾斜方向的倾斜桩比竖直桩具有更好的水平承载性能,但其工作机制尚不十分清楚,相应设计标准没有形成,制约了倾斜桩水平承载能力和稳定性能的应用和发挥。该文从模型试验、数值模拟和理论分析方面,综合分析侧向卸载、侧向加载条件下被动倾斜桩及其组合体的桩土相互作用规律、水平移动与承载机制,并提出研究前景,以期推动被动倾斜桩及其组合体的深入研究和工程应用,有望根治土体滑移。     

渗流作用下被动桩桩后土体的破坏机理

基于离散元的颗粒流方法和计算流体动力学的Navier-Stokes方程,建立了渗流作用下的被动桩桩后土体变形分析模型;分别用墙和圆形颗粒模拟桩和土体固相颗粒,用Navier-Stokes方程描述土体渗流,研究了渗流作用下桩后土体的变形破坏过程、影响因素和防治措施。结果表明:桩后土体在渗流作用下形成土拱效应,但随着土拱附近颗粒楔紧,局部水力梯度增大,土拱从拱脚开始破坏;渗透压力对桩后土体能够提供的最大阻滑力影响较大;增大桩表面粗糙度或者在桩后侧端部增加过滤墙结构能够提高被动桩对桩后土体提供的最大阻滑力。研究结果揭示了渗流作用下桩后土体的变形破坏规律,可为渗流条件下被动桩工程的优化设计提供依据。     

软土层对被动桩弯曲影响的有限元分析

针对地面堆载下由于软土运动引起的被动桩的弯曲性状,运用ANSYS建立二维理想弹塑性有限元模型,计算分析弯矩的变化特点,重点讨论软土层的厚度、模量及泊松比对桩身弯矩的大小和分布的影响规律。结果表明:采用提高软土模量、减小软土厚度的处理措施可以有效改善被动桩的受弯特性;泊松比对桩身弯矩的影响很小。     

竖向荷载作用下现浇X形桩群桩相互作用特性数值分析

现浇X形桩基础广泛应用于高速公路、市政道路等工程软土地基处理,但对于其群桩相互作用特性研究尚不多见。文中应用有限差分软件FLAC3D建立了X形桩和圆形桩的群桩三维模型,并采用现场数据验证了该模型的合理性。引入双桩相互作用系数来定量计算受荷桩和被动桩的相互作用,并且研究了被动桩位置、桩数、桩土模量比和桩间距对群桩相互作用的影响,从而揭示了现浇X形桩的群桩效应。结果表明:桩位和桩间距对现浇X形桩群桩相互作用影响较大;桩数对X形桩群桩相互作用系数影响较小。荷载较小时,桩土模量比和桩距对X形桩群桩相互作用系数有较大影响;随荷载增大,桩土模量比变化对X形桩群桩相互作用系数的影响减弱。现浇X形桩群桩的相互作用远大于等截面积圆形桩,且与等外包圆形桩相似,这对考虑群桩效应进行X形桩基础设计时有参考意义。     

水利工程中双排钢板桩支护结构性状研究

某水闸基坑工程中采用带拉杆的双排钢板桩结构解决单排钢板桩支护位移过大问题。运用有限元软件模拟排间距及被动区土体加固长度对支护结构及周边管道位移的影响,结果表明,双排钢板桩支护结构前、后排桩及桩间管道水平位移均随排间距的增大而减小,桩间管道竖向位移随排间距的增大先增大、后减小,竖向位移最大时对应的排间距与桩间土体破坏面宽度有关。支护结构及管道位移均随土体加固长度的增大而减小。通过设置合适的排间距及土体加固长度,基坑开挖变形满足规范要求并可限制桩间管道位移,供类似工程设计参考。     

被动桩不利影响因素分析及加固方案研究

被动桩受力分析因为需要考虑桩-土相互作用,一直没有广为接受的理论和设计方法。但随着城市的不断发展,部分已经建成的桥梁桩基因为周边地块重新开发,受到了不利影响,需要重新加固。该文结合厦门新阳大桥桩基加固项目,采用Plaxis软件,分析不同加固方案对被动桩基受力的影响。     

微型钢管桩桩基托换在广州地铁工程中的应用

根据工程所处周边环境、工程地质情况,通过桩基托换多方案比选,选择采用微型钢管桩群桩方案,对广州内环路高架A匝道A4桩桩基进行被动托换,并对凿桩和盾构通过后的桩基沉降进行了理论计算,计算数值和施工监测桩基沉降数据是接近的,说明桩基沉降计算方法是正确的,选择微型钢管桩托换方案是可行的、合理的。     

土体中倾斜桩工程性状研究

倾斜桩可由受力需要而主动设置或直桩受侧向荷载作用被动形成,其工程性状受到关注。该文针对土体中倾斜单桩和倾斜群桩的工程性状,分别从桩土相互作用规律、承载能力方面进行阐述,分析采用数值模拟、室内和原位测试、理论分析方法等,给出了具体的成果。结果表明:倾斜桩的荷载传递规律、倾斜角与承载力的关系以及理论分析计算方面还未形成公认的理论。最后给出了后续研究的重点。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法,对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析.分析中考虑土的塑性和大应变,并在桩土间设置接触单元,重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律,讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响.     

双排钢板桩围堰结构加固优化分析研究

双排钢板桩围堰是上海地区水利工程中普遍使用的围堰形式,通过比较钢板桩典型支护结构的有限元数值计算结果和理论计算结果,验证了有限元模型参数的准确性,并针对围堰两侧堆载、被动区土体加固、拉杆布置等加固措施对围堰受力及变形的影响进行了深入研究,结果发现临土侧设置堆载、被动区土体横向加固及适当降低拉杆位置可以获得有效且经济的围堰内力及变形控制效果。     

不平衡堆载对桥梁桩基影响试验研究

由于吹填造陆等原因,沿海工程桩周围存在不平衡的堆载现象,大面积填土对桩基产生负摩阻力、被动桩和土体蠕变效应3个关键问题。本次吹填区不平衡堆载试验结合台州湾大桥工程试桩进行,在桩间和土中埋设测斜仪,测出边桩、中桩及土体的位移,分析吹填区不平衡堆载对桩基的影响,可为类似工程提供参考。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法，对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析。分析中考虑土的塑性和大应变，并在桩土间设置接触单元，重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律，讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响。     

被动桩柱式桥墩的病害分析及加固改造

该文以某桥梁一个墩位出现的被动横向位移的病害为例,针对桩柱式桥墩在运营过程中出现横向被动推力产生的病害,提出一种简单的的分析方法,并根据其分析结果提出加固改造方案。     

填土荷载对邻近桩排影响的有限元分析

建立了填土荷载对邻近桩排作用的三维有限元模型,分析桩顶边界条件和桩-土接触变化时桩基的不同性状,探讨了桩-土间土拱效应,分析了桩身挠曲、桩侧土压力和桩身轴力同填土荷载之间的变化规律。结果表明,填土荷载作用下,桩身挠曲与填土荷载成非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前的土压力介于朗肯主动土压力和被动土压力之间,呈非线性分布。同种土中,桩侧土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论求得的极限土压力都小。桩-土间设置接触单元能更实际地模拟桩基负摩擦力。所得结论对研究被动桩桩-土相互作用以及桥台桩基的设计和施工提供参考。     

土岩“二元基坑”吊脚桩支护体系锁脚锚杆预加轴力计算方法研究

为解决土岩二元基坑吊脚桩支护体系中吊脚桩、岩肩与锁脚锚杆之间的相互作用力学机制，根据吊脚桩桩底位于岩质边坡潜在滑动面的位置，分别提出锁脚锚杆预加轴力的计算方法： 1)当吊脚桩位于潜在滑动面以下位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于岩层基坑未开挖时的被动区合力减去岩肩能提供的反力； 2)当吊脚桩位于潜在滑动面以上位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于滑块对吊脚桩嵌固段的推力加上岩层基坑未开挖前被动区的土压力。并给出2种工况下锁脚锚杆预加轴力的计算公式。最后通过有限元方法进行数值验证。结果表明： 按照提出的计算方法得到的锁脚锚杆预加轴力基本合理。     

基于离心模型试验的路堤下CFG桩破坏模式研究

利用离心模型试验研究了路堤下复合地基CFG桩的破坏模式。试验表明,路基位移和滑动面基本对称,滑动面最先在边坡范围内出现,滑动面由3段直线组成,滑动体两端类似主动区和被动区;软土层中部和底部附近正负弯矩最大;CFG桩主要破坏形式为受弯断裂,软土层中部和底部附近桩身受弯断裂方向相反,边坡范围内的桩首先断裂,滑动面内的CFG桩受弯断裂成3~5段。CFG桩受弯断裂后仍有一定的竖向荷载承载能力。     

均质地基土体竖向位移对被动单桩的受力特性分析

采用两阶段法得到地铁隧道开挖引起群桩的竖向位移和内力的解析解,第一阶段采用Loganathan和Polous提出的解析解估算土体的自由位移场,为使计算方便,采用多项式进行拟合;第二阶段依据文克尔地基模式,将自由土体位移施加于桩,首先建立被动土体位移作用下单桩竖向位移控制方程,利用常数变易法得到均质地基由于隧道开挖对单桩的竖向位移和内力的理论解析解;最后具体研究主要参数如:等效地层损失比、泊松比、桩基轴线离隧道轴线的水平距离、隧道的埋深、桩长、桩径、桩的轴向刚度因素变化对单桩的竖向受力特性的影响规律。