抗滑桩对桥梁桩基受力变形影响的模型试验研究

通过室内模型试验研究了加载过程中桥梁桩基与抗滑桩桩顶位移、桩身应变、桥梁桩基前后土压力、抗滑桩桩前土压力的变化,得到两者的受力变形特性,并确定了模型试验中桥梁桩基和抗滑桩的破坏模式。研究表明,两者桩身弯矩分布均为抛物线形式分布,抗滑桩与桥梁桩基最大弯矩均位于岩土交界面与滑动面之间;两者桩基破坏面也均位于岩土交界面与滑动面之间;抗滑桩与桥梁桩基滑动面以上段桩前土压力分布均为倒三角形分布形态,在滑动面处土压力基本为0,桥桩桩后土压力分布成“S”形分布,压力峰值位于滑动面下方及桩顶处;抗滑桩先于桥梁桩基发生破坏,下滑力主要由抗滑桩承担,随着下滑力的增加,抗滑桩承担荷载比例增大;抗滑桩与桥梁桩基桩顶水平位移变化规律基本保持一致,在加载初期桥梁桩顶水平位移变化幅度小,随着荷载的增加其变化幅度逐渐增大,两桩之间相互作用越加显著。     

黄土边坡悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场模型试验

以陕北地区G65w高速公路沿线边坡中的单排抗滑桩为研究对象,在高速公路黄土边坡上进行了悬臂式与全埋式单桩抗滑桩现场缩尺模型试验。研究悬臂式和全埋式两种不同的埋设条件下,单桩抗滑桩在滑坡推力作用下受力变形至破坏过程,测定水平加荷过程中的桩顶水平、竖向位移值,桩侧土压力分布形式以及桩身弯矩。并以位移结果确定抗滑桩的受力变形阶段。试验结果表明:根据位移结果,将模型桩受力过程划分3个阶段,即抗滑桩未变形阶段、抗滑桩有效变形阶段、抗滑桩失效阶段,3个阶段的分界点分别为临界启动荷载和临界阻滑荷载。两类模型桩均属塑性开裂的破坏模式,其中悬臂式模型桩为塑性单铰开裂破坏,破坏点约为桩的2/3处。全埋式模型桩存在两个开裂破坏点,分别在桩身约1/3和1/2处。全埋式模型桩的临界阻滑荷载为89 kN,比悬臂式的临界阻滑荷载(83 kN)高出约7.2%,且全埋式模型桩有更长的有效变形阶段。试验结果可为黄土边坡中两种埋设方式的抗滑桩的设计计算和破坏预警提供试验支持。     

不同桩-土界面直剪试验研究

为探讨桩-土界面的摩擦特性,进行了混凝土-土、钢板-土、HDPE-土3组桩-土界面室内的直剪试验,每组试验均施加6个法向应力。结果表明:不同桩-土界面的剪切强度均随垂直压力的增大而增大;在同一法向应力下,三种不同界面的剪应力-位移曲线的初始阶段变化不大,但曲线的后半段随法向应力的增大有明显变化;法向应力较小时,各界面的剪应力变化不大;法向应力较大时,表现出HDPE-土界面的剪切强度最大。     

基于数值计算的抗滑桩锚固深度分析

利用数值计算探究在同一工况下，抗滑桩锚固深度分别与桩身截面尺寸、锚固段岩体强度的关系。分析结果表明:抗滑桩锚固深度随桩身截面尺寸增大而减小，但趋于一定值后，基本不再变化；锚固段岩体强度在一定范围变化时，抗滑桩锚固深度随锚固段岩体强度增大而减小，桩身弯矩呈反对称分布。     

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。     

h形抗滑桩室内模型试验研究

通过模拟现实工程中h形抗滑桩在滑坡防治工程中的受荷情况,在多级加载条件下,测试h形抗滑桩桩体上土压力和桩顶位移。结果表明,前排桩前侧受到的是桩前岩土体对前桩的被动土抗力,基本上呈三角形分布,且土压力随着加载质量的增加而增大;后排桩顶部位移随同坡顶加载质量的加大呈线性增大,桩体发生弹性变形。     

含桩地基重复加卸载过程中侧向约束桩弯矩变化规律试验研究

侧向约束桩桩身弯矩问题比较复杂,该文采用室内模型试验研究含桩地基重复加卸载过程中侧向约束桩桩身弯矩特性,结果表明:1含桩地基重复加、卸载过程中,侧向约束桩桩身弯矩沿深度先增大、后减小,有1个峰值(首次加载有2个峰值),峰值出现在0.37倍埋置桩长附近;2桩身弯矩随含桩地基加、卸载而相应增、减。重复加、卸载到相同荷载时,桩身弯矩随加、卸载次数增加而减小;3首次加载达到P-s曲线拐点荷载时,弯矩增长缓慢,第2~4次加载到P-s曲线拐点荷载的前级荷载时,弯矩增长缓慢。说明加载到一定程度时,桩间土作用恒定,桩体作用逐渐发挥,桩体抑制了侧向约束桩弯矩的增长。侧向约束桩弯矩受含桩地基桩间土控制。试验结果为含桩地基侧向约束桩的设计提供了依据。     

施工期斜坡段桥梁双桩基础受力特性现场监测

为研究斜坡段桥梁双桩基础的受力特性,依托广东省云茂高速公路独石特大桥桩基础工程,通过对施工期斜坡段右幅26~#墩桥梁双桩基础开展现场监测,分析了自浇注成桩至桩柱盖梁施作完成为期14个月内的桩侧土压力与桩身钢筋应力变化规律,重点探讨了斜坡荷载对桥梁双桩基础受力特性产生的影响。结果表明:施工开挖后斜坡浅层土体发生变形,双桩结构桩后侧均受到近似呈抛物线形分布的土压力作用,土压力最大值作用点位于桩顶以下8～11 m,进入强风化层后显著减小;桩体上部发生较小的横向变形,随着上部结构(横系梁、墩柱、盖梁等)施作桩顶竖向荷载持续增加,桩体上部横向变形量增加且桩身弯矩值持续增大;前后桩最大弯矩值均位于全风化与强风化岩层交界处附近,斜坡桥梁桩基础的P-Δ效应显著;在施工扰动、临时车辆荷载及降雨等因素的综合作用下,边坡浅层岩土体变形并对桩基的受力状态产生影响;监测期间后桩桩身弯矩与桩侧土压力均大于前桩,是整个双桩结构承载的关键,在设计时可考虑适当加强桩体上部配筋;前桩相比后桩更靠近下坡侧临空面,前桩桩顶以下10 m范围内岩土体所能提供的侧摩阻力十分有限,在设计时可考虑折减。研究成果可为受斜坡荷载影响的桥梁双桩基础的设计与施工提供参考。     

抗滑桩加固高边坡受力特征影响因素分析

抗滑桩是一种常见的高边坡支挡措施,为研究影响抗滑桩的受力性能的主要因素,基于ABAQUS数值模拟研究了桩径、桩体嵌固段长度和桩位对桩内力分布影响。结果表明：（1）桩身弯矩和剪力与桩径呈正相关关系且抗滑桩能够显著提高边坡的稳定性,增大桩的直径更有利于边坡的稳定性;（2）抗滑桩的嵌固段深度对桩的内力分布也会产生影响。具体来看,嵌固段越长,桩身内力越大,但增大嵌固段长度可以有效减小桩顶位移;（3）桩布设位置对于桩身的内力影响表现为桩位越靠近坡趾,桩的内力以及桩顶位移越小。因此在抗滑桩设计时,要综合考虑桩的受力和桩的位移。研究结果为高边坡工程治理提供了有益的参考。     

上覆荷载对坡体及支挡结构稳定性的影响研究

采用数值模拟的方法,从滑带分布、桩身弯矩、桩身位移三个方面研究了上覆荷载对坡体及支挡结构稳定性的影响。结果表明:在上覆荷载一定时,随着荷载位置距坡口线距离越远,坡体剪应变增量越小即滑动面位移量越小,但会导致滑体范围增大,抗滑桩桩身最大弯矩及桩身位移均呈逐步增大趋势;上覆荷载距坡口线较远时,滑坡的支挡强度要比上覆荷载距坡口线近时要大。     

抗滑桩桩间土体稳定的可靠性分析

岩土参数的变异性对抗滑桩的稳定性有重要影响,可靠性分析是抗滑桩设计的发展方向。基于“土拱效应”建立了抗滑桩桩间土体稳定的极限状态方程,采用Rosenblueth法进行可靠度计算,结合工程实例进行了抗滑桩桩后土体稳定的可靠性分析,并讨论了岩土抗剪强度变化、设桩间距对桩问土体稳定可靠性的影响。研究表明,采用抛物线性的土拱建立桩间土体稳定的极限状态方程更符合实际,桩间土体的稳定性随岩土体抗剪强度的增加而增大,随设桩间距的增大而减小,存在一个合理的设桩间距。     

双排抗滑桩变形与受力的滑坡参数敏感性分析

采用弹塑性有限元计算方法,对堆积体滑坡中双排抗滑桩及其周围土体的受力及变形进行计算,对桩顶位移、桩身最大剪力、弯矩与滑体及滑床强度参数c,φ值的相互关系进行了参数敏感性分析。结果表明:双排抗滑桩的变形与受力,受滑体黏聚力的影响大,受其内摩擦角的影响小,而滑床的参数变化对双排桩的影响更小。     

双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用

考虑坡体滑移的最不利工况,以滑动面为分界面,分析了双排桩与坡体作用的作用机理与关系表达式;引入p-y曲线法模拟桩间土与双排桩接触非线性特征,并结合经典土压力理论与相关应力路径三轴试验对其参数进行了求解,由此建立了双排抗滑桩与桩周土体非线性相互作用模型。在此基础上,导出双排桩不同特征桩段微分方程,利用横系梁传力协调作用及边界条件,提出了双排桩桩身内力和位移的有限差分迭代算法。试验对比分析表明,计算值与实测值吻合较好,该方法可用于双排抗滑桩的内力分析计算。     

高填方路堤PHC管桩加固软土地基土拱发育演化特征研究

依托京滨铁路宝坻至滨海新区段JBSG-3标段的建设项目工程,基于现场原位试验,分析在含有软土地层的崎岖地形下填筑大于30 m的路堤,加固高填软基路堤中土体的土拱演化规律,探究预应力高强混凝土（PHC）管桩在高填方路堤中抑制土拱效应的效果。研究表明:群桩（管桩）能够有效地提高桩间土体的承载性能;地基加固方式深受基底压力分布规律的影响,当基底压力呈非均匀分布时,会导致桩间土压力过大,极端情况下局部超过地基承载力设计值;压实桩端土体导致桩间土压力上升和桩承荷载下降现象,若荷载较大时,也存在桩端产生“刺入”现象,引起桩间土沉降速率低于桩体沉降速率;管桩复合加固高填方路堤中土体的土拱演化规律的关键因素是持力层和荷载强度,若桩端产生刺入情况会引起土拱骤停,导致桩间土剪切破坏,引起高填路基整体变形,进一步加深桩体形变量,可通过设置连梁来减少桩体不均匀形变,提高其整体稳定性。     

黄土边坡悬臂式与全埋式单排两桩抗滑桩原位模型试验

以单排两桩抗滑桩为研究对象，将室内抗滑桩缩尺模型试验方法中的重塑土条件改进为原状土条件，参照岩土体现场直剪试验方法设计了抗滑桩现场模型试验，在高速公路高陡黄土边坡上进行悬臂式、全埋式抗滑桩原位缩尺模型试验，确定2种埋设方式的模型桩与原状黄土体相互作用至极限状态过程中的受力变形规律，探究2种埋设形式的抗滑桩在原状黄土中的受力分配过程，获得2种埋设形式的模型桩各自的破坏模式。试验结果表明：各模型桩在受力过程中均经历了零位移阶段、有效变形阶段和失效阶段，并将3个阶段的分界点分别定义为临界启动荷载和临界阻滑荷载。2种埋置形式的模型桩均属于多点依次断裂破坏，两悬臂式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约68 cm处，A桩为两桩中的首先破坏桩，两桩的临界启动荷载为32.5 kN，临界阻滑荷载为75.5 kN；两全埋式模型桩首次破坏点位于模型桩入土深度约51 cm处，A桩为两桩中的首先破坏桩，A桩的临界启动荷载为32.5 kN，B桩为22 kN，两桩的临界阻滑荷载为93 kN。在全埋式条件下，两桩在受力过程中均存在明显的相互协调过程，而这一过程在悬臂式条件下并未出现。试验结果为抗滑桩破坏预警及设计计算提供了数据支持。     

桩截面尺寸对岩堆三排桩力学特性的影响研究

以某铁路工程采用三排抗滑桩治理大型岩堆为例，基于有限元软件，以抗滑桩截面尺寸为变量，研究了多排抗滑桩的受力特性。发现了三排抗滑桩的弯矩分配规律和滑坡推力分配比值，并对抗滑桩顶水平位移进行了研究。结果表明:采用三排抗滑桩治理大型岩坡，其桩截面尺寸1.50 m×2.50 m与2.00 m×2.75 m为最优；在优化设计中，应适当增加第二排抗滑桩的锚固长度。     

有限元折减法研究三排桩的力学特性

以某铁路实际工程利用三排抗滑桩处理大型岩堆为例，基于有限元软件建立等比例实体模型，在初始应力和开挖条件下，采用强度折减法，研究多排抗滑桩在岩堆界面的受力特性，发现了三排抗滑桩在初始应力下的弯矩分配规律，定性分析了开挖阶段三排抗滑桩弯矩分配情况，并对最大水平位移进行了分析。     

抗滑桩设计中的两个问题

文章针对抗滑桩加固边坡设计中抗滑桩内力计算、合理桩长的选择这两个问题,运用有限元强度折减法直接计算抗滑桩所受的滑坡推力、桩身内力、滑面形式,优化锚索的锚固力,使锚索与抗滑桩协调作用。研究不同桩长的抗滑桩加固效果,发现沉埋桩不仅可使边坡达到足够的稳定性,而且沉埋桩所受的滑坡推力降低、桩身内力比全长桩更为合理,在条件许可的情况下沉埋桩可更为有效地加固边坡,这为抗滑桩设计中选择合理桩长的这个问题提供了一个很好的解决方法。     

沉埋式双排抗滑桩受力及沉埋深度有限元分析

基于堆积体滑坡中双排抗滑桩,采用二维PLAXIS程序建立有限元模型,分析前、后排桩的受力及滑体内塑性区发展随沉埋深度的变化规律。结果表明:当后排桩沉埋比例ζ＜0.4时,既可充分利用桩顶土体自身强度,减少桩长、降低桩身内力、减少桩的配筋量及混凝土用量,又能保证桩顶滑坡体稳定。