桥梁挤扩支盘桩竖向荷载作用下群桩效应模型试验研究

为研究桥梁挤扩支盘桩群桩的承载受力和变形性能,获得支盘桩群桩效应系数,在行业内首次设计1∶10大比尺挤扩支盘桩室内群桩模型试验,分别开展单桩、双桩、四桩和九桩支盘桩对比研究。结果表明,随着桩数增加,群桩效应更为显著,与单桩相比,双桩、四桩、九桩综合群桩效应系数分别为0.94、0.88、0.79。其中,上盘群桩效应系数在0.8左右,下盘群桩效应系数为0.8～0.9,桩侧群桩效应系数在0.6左右;而桩端受桩底及下盘边载效应影响,群桩效应系数大于1.0。试验结果为支盘桩群桩设计和推广应用提供了有力支撑。     

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。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

杭州湾跨海大桥Ⅳ标钢管桩沉桩施工

以杭州湾跨海大桥Ⅳ合同钢管桩沉桩施工为背景,对海上钢管桩沉桩船舶群的组成及选型、沉桩前的准备工作、沉桩过程的关键技术、停锤标准,以及高桩处理等沉桩施工技术进行了系统介绍。     

倾斜软基上斜直桩组合结构单侧受力破坏模式试验

倾斜软基上修建高速公路（铁路）时,地基容易出现差异沉降、滑移甚至垮塌。提出坡脚斜直桩组合结构+桩体复合地基加固倾斜软基,采用模型试验,对比测试倾斜软基上桩体复合地基受压时,坡脚处插入硬层的双单桩、双直桩组合结构以及斜直桩组合结构的桩侧土压力、桩身应变和外侧桩水平位移,揭示倾斜软基上插入硬层的斜直桩组合结构单侧受力变形机制与破坏模式,为倾斜软基上斜直桩组合结构的设计提供试验依据。结果表明：①内、外侧桩在桩身中部偏上位置呈现桩侧土压力峰值;外侧桩倾斜度增大,其桩侧土压力峰值快速减小,内侧桩桩侧土压力大于外侧桩;②外侧桩在桩身中部偏上位置呈现侧移峰值,桩顶嵌固连梁外侧桩的桩身水平位移及其峰值均随倾斜度增大而减小,总是小于桩顶自由的外侧桩,峰值位置也较低;③桩身中上部出现弯矩峰值,外侧桩弯矩峰值位置略低,外侧桩倾斜度增大导致内侧桩弯矩增大、外侧桩弯矩减小;④单侧受载时,斜直桩发生水平位移,随后弯曲变形,内侧桩率先破坏、外侧桩后破坏,具有关联性,而双直桩的破坏荷载介于斜直桩的内侧桩和外侧桩之间。加大内侧桩的抗弯刚度和外侧桩的倾斜度将大幅度提高斜直桩组合结构的整体稳定性。工程中,建议外侧桩倾斜度为10%～20%,并根据路堤高度（荷载）选择内侧桩与外侧桩刚度之比大于2。     

缺陷桩的工程性状与处治措施

工程中,桩身缺陷难以避免。该文分析缺陷桩的形成原因,总结不同缺陷桩的ps曲线特点、轴向荷载传递规律、桩侧阻力和桩端阻力分布规律、弯矩和剪力分布特征以及桩身缺陷位置对桩的影响,介绍缺陷桩的处理方法,促进缺陷桩的深入研究。     

断桩处理实例分析及其启示

应用变截面桩计算理论详细分析断桩发生后钻桩法处理断桩的受力特点，进行了断桩处理设计，最终实施钻桩法处理了断桩，确保了大桥的按时通车。3年多运营情况表明钻桩法处理断桩获得了成功，归纳总结了钻桩法处理断桩的理论依据、简化计算方法、适宜场合等。     

素混凝土桩和搅拌桩处理城市道路路基的原位试验

在较差地质条件、不同填筑材料情况下,用素混凝土桩和搅拌桩进行了城市道路路基处理的原位试验,分析了超孔隙水压力、桩间土分层沉降、附加有效应力、路基深层土的侧向位移等数据。结果表明:在正常荷载作用下,素混凝土桩复合地基浅层应力向桩体集中,并通过桩向深层扩散,桩顶和桩底的刺入较为明显,有单桩效应;而对于搅拌桩,大部分桩间土和桩没有相对位移,形成了一个加固整体,应力在桩顶和桩底较集中,大部分荷载传到了桩底桩间土和下卧层中。     

人工挖孔支盘灌注桩与扩底灌注桩承载试验对比研究

结合新济公路虎岭至邵原段试桩的静载试验,对比研究了扩底桩与支盘桩承载特性区别,包括桩身轴力、桩端阻力、桩侧摩阻力,并讨论了支盘承担荷载情况。试验对比研究结果表明:相比支盘桩,扩底桩的承载力高、沉降小;由于支盘的存在,支盘桩和扩底桩的桩身轴力及侧摩阻力的发挥性状不相同;支盘的承载特性发挥表现出时序性;扩底桩的桩端阻力较支盘桩高,而荷载沉降曲线表明,试桩表现出了摩擦桩、端承桩的性质。     

嵌岩桩桩底沉渣对承载性能影响的试验研究

为研究桩底沉渣对嵌岩桩承载性能的影响,开展室内模型试验。对试验数据进行分析,对比有、无沉渣的嵌岩桩的整体承载性能、桩端阻力及桩侧阻力的差别。结果表明:桩端沉渣严重影响嵌岩桩整桩的承载性能,有沉渣的嵌岩桩不仅极限承载力远低于无沉渣嵌岩桩,在相同荷载作用下,桩顶位移也远大于后者。桩端沉渣的存在不仅导致桩端几乎没有承载力,同时也严重影响了桩侧摩阻力的发挥,尤其是对桩端附近的摩阻力削弱较多。     

侧向堆载下斜桩长度影响斜-直双排桩受力响应试验研究

深厚软土地基上修建高速公路(铁路),路堤荷载传递至坡脚将产生水平荷载,路基可能产生滑移破坏。为减少该水平荷载产生的不利影响,提出在坡脚处设置斜-直双排桩。采用模型试验研究均质砂土地基侧向加载下,9°斜桩长度为直桩长度的0,0.75,1,1.25倍时,斜-直双排桩桩侧土压力、桩身弯矩及直桩水平位移,揭示路堤荷载下坡脚斜桩长度对斜-直双排桩变位规律与破坏模式的影响规律。结果表明:单直桩整体侧移呈"平移+绕桩底转动"模式,侧移峰值在桩顶,土压力、弯矩峰值在桩身中部;斜-直桩土压力峰值出现在桩身中下部且内侧直桩土压力大于外侧斜桩,直桩侧移峰值出现在桩身中部,弯矩峰值出现在内侧直桩中部和外侧斜桩顶部,内侧直桩弯矩峰值大于外侧斜桩弯矩峰值;随着桩长比增大,斜-直桩土压力峰值缓慢增大,内侧直桩产生的侧移峰值缓慢减少,内侧直桩弯矩峰值缓慢增大、外侧斜桩弯矩峰值快速增大。路堤荷载作用下,内侧直桩的中部、外侧斜桩的顶部易发生弯曲破坏,直桩先于斜桩破坏。工程中,为了提高坡脚抗滑移能力,建议设置斜-直双排桩,并增加外侧斜桩的长度,使内侧直桩与外侧斜桩的抗弯刚度比大于2。     

基于神经网络的混凝土预制桩单桩竖向极限承载力参数分析

应用BP神经网络，对混凝土预制桩单桩竖向极限承载力进行预测，并分析了各种参数对单桩竖向极限承载力的影响。通过影响因素分析，确定了桩径、桩长、入土深度、桩侧摩阻力加权平均值、桩端阻力平均值等参数对单桩竖向极限承载力有影响。对混凝土预制桩单桩静载试验资料进行分析和取样，将包含上述参数的样本与单桩竖向极限承载力形成数据对，采用三层神经网络进行训练，输入层为各参数，输出层为单桩竖向极限承载力，建立了混凝土预制桩单桩竖向极限承载力预测模型。研究表明，所建立的模型能够有效地预测混凝土预制桩单桩竖向极限承载力，通过参数分析，能够得出各参数对单桩竖向极限承载力的影响规律，从而确定比较合理的单桩设计参数。     

桩承式加筋路堤桩体荷载分担比计算

基于最小势能原理,分析了路堤填土、水平加筋体、桩(桩顶托板)及桩间土之间的相互作用,得到了桩体荷载分担比。研究了桩间距、路堤高度、桩顶托板宽度、路堤填土剪切模量、水平加筋体拉伸强度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比的影响。结果表明:桩间距、路堤高度、托板宽度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比影响较大,路堤填土剪切模量的影响次之,而水平加筋体拉伸强度的影响很小。设计桩承式加筋路堤时,主要应通过增大路堤高度与桩间距之比及桩顶托板宽度与桩间距之比来提高桩体荷载分担比。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算研究

通过深入探讨长短桩复合地基的作用机理,针对长短桩复合地基中桩、土、垫层相互作用的特点,在剪切位移法的基础上,引入Mylonakis&Gazetas的桩与桩、桩与土相互作用模型,同时考虑垫层作用的影响,导出长短桩复合地基计算时的桩-桩、桩-土以及土-土相互作用的柔度系数,提出了一种综合考虑桩-土-垫层体系共同作用的长短桩复合地基沉降计算的新方法,并编制了相应的计算程序;最后利用该方法对某工程实例进行分析,理论计算值与实测值吻合较好。     

路堤荷载下长短桩组合型复合地基现场试验与数值模拟

通过在上海S32高速公路某桥头处理段开展长短桩组合型复合地基现场试验,研究路堤填筑过程以及堆载预压期内桩土应力比、分层沉降、桩顶面和桩间土表面沉降、孔压等工程性状的变化规律;采用三维有限元法进行拓展研究,对比分析长短桩组合型复合地基与等长桩复合地基的加固机理.研究结果表明:随着路堤填土高度的增加,长桩和短桩的桩土应力比均逐渐增大并趋于稳定,稳定时长桩和短桩的桩土应力比分别为7～10和3～5;桩顶面和桩间土表面的沉降主要发生在填土期,预压期内沉降趋于稳定;总桩长相同的条件下,长短桩组合型复合地基加固效果优于等长桩复合地基,且存在持力层时的层状地基更利于长短桩组合型复合地基性能的发挥.     

塑料套管混凝土桩单桩承载特性研究

为研究塑料套管混凝土桩（TC桩）的承载特性,采用室内试验研究外设塑料套管对桩体竖向抗压强度的影响;结合现场试验,对不同桩尖类型的桩体进行了静载和荷载传递试验,分析不同桩尖类型的TC桩单桩承载能力和桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的变化规律。建立了TC桩单桩沉降和侧摩阻力的简化计算方法,并与现场实测数据进行了对比。试验结果和理论分析结果表明：外设的塑料套管可提高桩身混凝土的竖向抗压强度约23%～38%;桩尖直径为26cm圆形桩尖的单桩静载试验的极限承载力最大,其次是30cm圆形桩尖、方形桩尖、十字形桩尖;侧摩阻力沿桩深呈两头小中间大的态势,最大侧摩阻力发生在2/5～4/5桩深范围内;所得的理论值与实测值相吻合。     

竖向加卸载下邻近双端约束倾斜桩侧移规律试验研究

深厚软基上修建高路堤时,路基经常发生不均匀沉降、滑移甚至垮塌,必须探索有效控制措施。基于倾斜桩和竖直桩工程特性,提出在坡脚设置倾斜桩、桩顶部设置连梁方案。采用室内模型试验,对承压板进行3次循环加卸载,测试承压板侧面处顶端设置连梁、底端约束的倾斜双排桩的水平位移,研究高路堤荷载作用下坡脚倾斜桩水平位移变化规律。结果表明:加载过程中,桩顶和桩身水平位移均随地基侧向荷载增加而增长,增长率随加载次数增加而降低;第2次加载超过首次加载最大压力时,加载曲线沿第1次加载曲线的延长线发展,水平位移随着荷载的增大继续增加;卸载的初、中期,桩身的回弹变形均不敏感,卸载到0时才产生明显的回弹变形,说明加载所产生的变形均主要为塑性变形;桩顶与桩底回弹量均小于桩身中部,说明桩顶连梁、桩底约束嵌固约束了水平位移;地基侧向荷载一定时,在0°～9°范围内,桩顶和桩身水平位移均随倾斜角增加而减小;相同荷载作用下,负斜桩顶侧移小于竖直桩,与负斜桩主动承受桩顶水平荷载作用下桩顶水平位移大于直桩相反;实际工程中,坡脚桩采用底部嵌岩、顶部设置连梁的倾斜桩,更有利于抵抗滑移。     

钢管桩高频免共振法沉桩异常处理

以上海S3公路1标钢管桩沉桩施工为实例,简要阐述了钢管桩沉桩异常概括、原因分析、处理方法和处理技术。工程实践表明：工程采用的钢管桩沉桩异常处理方案可靠有效,可为类似情形的钢管桩沉桩异常处理提供一定的参考和借鉴。     

不同地质后注浆钻孔灌注桩承载力试验研究

为了研究不同地质土层对后注浆钻孔灌注桩的桩端承载力和桩侧摩阻力的影响和作用机理,通过3根桩端后注浆钻孔灌注桩的静载荷试验和内力测试,取得了注浆前后单桩承载力、桩身轴力和桩顶的沉降数据,推算出桩端承载力和各土层的桩侧摩阻力。通过分析荷载-沉降曲线、桩身轴力分布图,探讨了不同桩端土层强度的桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力影响的作用机制,进一步研究不同地质条件钻孔灌注桩后注浆技术的承载力改善性状,分析承载力提高的机理和效果各不相同的原因。对比不同地质条件桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力的影响程度,验证了桩端承载力和桩侧摩阻力在不同桩端土层强度条件下会产生不同的相互作用和影响。试验结果表明:钻孔灌注桩后注浆技术的应用可以有效地提高钻孔灌注桩的单桩承载力,明显地减少桩顶的沉降。不同地质土层的桩端后注浆可以不同程度地提高桩端承载力和桩侧摩阻力,桩端承载力和桩侧摩阻力的提高幅度均与桩端土的力学性质密切相关,粗粒土提高幅度大于细粒土。实际工程中,为充分利用注浆后单桩承载力所能提高的潜力储备,可根据桩端地质条件不同,合理调整端阻力、侧阻力增强系数取值。     

既有路基加桩工程堤中桩荷载分析

对于既有路基加桩工程,根据堤中桩土受力分析,推导得到堤中桩荷载计算公式,进而得到预制桩顶缓冲层控制的荷载公式。分析表明,堤中桩荷载与桩间距、路堤高度、堤中桩长度、路堤土抗剪强度指标等有关。堤中桩承担荷载不大,应根据堤中桩荷载确定地基中桩长。路堤高度较大时,缓冲层可能控制堤中桩荷载的大小。