关于沉桩应力的计算

当前,桩基工程中打人桩仍占很大的比例,尤其在海洋工程、港口工程和高层房屋建筑工程中。为了安全、经济地打桩,要合理地选择桩型和锤击设备,采用合理的施工方法。其中问题的关键,是施工时发生于桩身的沉桩应力。如果在打桩前能对桩身可能发生的沉桩应力有所估计的话,无疑对于指导施工有很大的益处。为此,我局《桩基工程施工技术规程》(以下简称《规程》)关于沉桩应力的分析一节中提出了3个层次的条文：     

锤击沉桩施工参数的相关性探讨

从动能守恒和动量守恒出发,基于一定的假设条件,分析锤击沉桩过程中施工参数间的相关性,如桩锤质量和桩基质量、锤击能量和桩基贯入度、桩锤质量和贯入度、锤击应力和桩基贯入度等。结果表明:通过计算得出的锤击力和锤击应力,选择合适的锤型和锤击能量可保证顺利沉桩;预判桩基在一定岩(土)层条件下可能产生的贯入度,为锤击沉桩过程中的贯入度控制标准提供依据;结合贯入度控制标准,计算出在锤击沉桩过程中的能量消耗,为选锤标准提供依据;根据确定的桩型和桩锤来选择合理的桩垫材料,使其在锤击沉桩过程中发挥最好的效能。     

板桩加固护岸桩身受力现场试验研究*

板桩侧摩阻力的大小和分布模式对板桩的沉降有较大影响,进而对板桩加固护岸结构的稳定产生影响,桩端至于相对硬土层的板桩护岸结构,对板桩沉降是一项重要研究内容。为了研究加固护岸板桩桩侧摩阻力的分布模式和大小,结合长湖申航道湖州段板桩加固护岸实体工程,通过在板桩预制过程中将钢筋应力计埋入板桩轴心处,完整测试了板桩在凝固硬化过程中钢筋应力计受力情况和护岸荷载施加过程中的板桩荷载传递机制,详细介绍了钢筋应力计的焊接及埋设方式。现场试验结果表明:混凝土凝固硬化过程对埋入板桩的钢筋应力计会产生较大的拉压应力并逐步趋于稳定;施工荷载对钢筋应力计受力的影响较大,在分析护岸荷载施加过程中板桩荷载传递机制时,需要对钢筋应力计进行重新标定;在护岸荷载作用下,桩身的上部轴力变化较大,而中部及下部轴力不仅变化较小而且轴力较大,即桩顶荷载易于向下传递;桩侧摩阻力在靠近桩顶附近得到了较大发挥,在距桩顶0.3 m范围内的桩侧摩阻力约占整个桩身摩阻力的40%;JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》推荐的极限桩侧摩阻力较大,实测最大值仅为推荐值的63.9%。     

某码头预应力混凝土空心方桩断桩质量事故浅析

针对某码头预应力混凝土空心方桩沉桩施工过程中的断桩事故,从桩身质量、工程地质、施工管理及沉桩工艺等方面对事故原因进行了综合分析,并阐述了事故处理措施及施工整改方案,同时对海港码头预应力混凝土空心方桩沉桩施工进行了总结。     

特殊地质条件下的沉桩施工

针对瓜达尔项目的特殊地质条件,选择锤击能量大的桩锤进行锤击沉桩,并根据试桩测试结果,优化桩身结构设计和确定合适停锤标准,同时对碰桩进行验算和沉桩工艺细化,解决了钢管桩穿越硬夹层地质的难题.     

φ1200mm大管桩锤击沉桩纵裂分析

φ1200mm大管桩自1988年用于码头工程以来,为国家节约了大批钢材和资金,作出一定贡献,但在沉桩过程中曾发生桩身纵裂和爆裂,甚至导致断桩,影响了大管桩的应用和推广。本文探讨沉桩中发生纵裂、爆裂根本原因,提出解决办法,并用于实践,取得圆满的结果。     

风化岩层中开口钢管桩沉桩性状*

终锤贯入度、桩端持力层和极限承载力是保证基桩施工质量的要素。采用高应变全程动测试桩研究不同壁厚开口钢管桩在珊瑚礁灰岩地质中的沉桩性状,主要包括测试承载力、沉桩贯入度、打桩应力以及桩身传递能量等关键参数,并通过分析480根开口钢管桩的沉桩规律,得出以下结论:基桩持力层应选择强风化珊瑚礁灰岩,终锤判定条件应同时考虑终锤贯入度和入强风化岩深度2个指标。     

钢管桩桩壁厚度对砂性土沉桩性状的影响

以一维应力波为动力沉桩的理论基础，编制了波动方程特征线法的动力沉桩分析程序，然后对某海洋石油平台工程的沉桩性状进行数值仿真分析，定量地研究了桩壁厚的变化对在砂性土中沉桩性状的影响，并得到一些结论。     

桩靴形式对PHC桩穿透性能的影响

坦桑尼亚某水工项目桩基施工采用直径800和1 000 mm两种类型的PHC桩,针对不同桩靴形式的基桩穿透性能进行研究。从桩尖形式、桩靴长度、钢桩靴与PHC桩连接方式对PHC桩沉桩总锤击数、贯入度变化进行统计,结合不同桩靴形式在相同地质条件下的贯入度、桩身应力、能量等参数进行对比。结果表明,外突十字桩尖PHC桩穿透性能最强;桩靴长度增加其基桩穿透能力增加,但桩靴长度大于5 m时,其基桩穿透能力增加不明显;钢桩靴与PHC桩法兰盘采用斜角坡板焊接能减少沉桩过程土阻力,基桩贯入度较大,更易穿透至设计高程。     

富水软弱地层中桩周水土压力现场实测分析

为了解富水软弱地层沉桩过程中桩周水土压力变化规律,进而指导现场施工,开展沉桩过程中土压力和孔隙水压力现场监测分析。结果表明:沉桩过程中桩周孔隙水压力和土压力显著增长;孔压占比超过60%,最高达88%,易引起桩周有效应力损失,降低桩身稳定性;沉桩对桩周土压力影响范围较广,本项目实测中水平向影响范围为20倍桩宽;深度方向桩端距测点30倍桩宽开始影响孔隙水压力,距离10倍桩宽内影响显著增加;水土压力7 d后即可下降48%。在现场施工中,应通过控制沉桩速率、改变沉桩顺序等方法减小桩周挤土和孔压影响。     

在役高桩码头中低应变检测法的应用

检测桩基完整性常采用低应变检测法,对于在役高桩码头,一般需要割桩来设置激振点和安装传感器。以单根直桩为研究对象,使用ANSYS有限元软件,通过完好桩和切割桩对比分析,研究割桩导致的桩身应力损伤。计算结果显示,割桩对桩身位移影响很小,但会带来应力集中,桩身最不利截面由桩底移至割桩处,造成安全隐患。分析了水平力对应力集中及预压应力对水平承载力的影响,给出应力集中的影响范围,并提出相关建议。     

PHC桩损伤处应力释放与水平受力影响分析

基于大型有限元软件ANSYS建立单桩有限元模型,以某5万DWT高桩码头为例,计算分析PHC桩在桩基完整性检测割桩处的应力释放以及损伤对水平承载的影响。结果表明:PHC桩在割桩损伤处应力释放明显,损伤区域应力变化剧烈,损伤处应力变化规律和应力集中系数与桩的预应力水平无关;水平荷载作用时PHC桩的预应力对于提高损伤桩的抗裂效果明显,损伤处受应力集中影响,预应力水平越高损伤处应力变化越大,而且最不利应力位置也下移到损伤平台内侧处。     

TSC管桩低应变测试方法

通过一定的检测手段及时发现问题对工程的质量控制将会起到非常关键的作用。对于常规预制桩,国内相关完整性和承载力检测手段相对较为成熟,也有多种检测标准或规范,但对TSC桩这种特殊桩型,质量检验标准、质量检验手段尚不明确,也缺乏相关标准规范,在一定程度上阻碍了TSC桩的推广应用。提出适合水运行业TSC管桩波动方程的计算方法,并结合数值模拟和现场检测对采用低应变法测试TSC桩身完整性的可行性进行了论证,研究结果表明采用低应变法测试TSC桩身完整性是可行的。     

游艇码头定位桩桩长的确定方法

针对温州瓯江港区浮式游艇码头在接近35 m淤泥质土的地质条件下全直定位桩桩长确定和地基承载能力的问题,采用数值模拟方法,在波浪力和水流力作用下,对不同定位桩长的码头结构进行三维全尺度数值模拟分析和地基承载力校验,得到不同定位桩长的剪力和弯矩的内力分布特征、桩顶最大位移、桩身最大应力随不同桩长变化趋势。再根据定位桩自重和桩侧土极限侧摩阻力标准值确定桩底应力,与地基承载能力进行对比分析。研究表明,对于类似工程,可采用以地基承载力和桩顶位移为主、以桩身应力控制为辅助的控制方法来确定桩长。     

接触面单元对单桩位移应力的影响分析

在用有限元法分析桩土相互作用的研究中,采用不同的接触面单元得到的结果必然不同。通过分别引入Goodman单元和Desai单元进行单桩有限元分析,研究接触面单元对桩土接触面力学特性及单桩位移应力的影响。分析认为:在桩顶荷载较小时两者的桩土接触面力学特性以及单桩的位移应力差别很小;桩顶荷载较大时,采用Goodman单元计算所得的桩顶沉降小,接触面剪应力大,轴力沿桩身递减快,桩端阻力和沉降都较小,单桩的竖向抗压极限承载力较大。     

钢混组合桩联接段沉桩应力传递效果分析

钢混组合桩结合了混凝土管桩造价低和钢管桩抗弯性能好的优点,在满足工程质量要求的前提下降低成本。结合工程实例开展钢混组合桩沉桩动应力测试,对联接段的应力传递效果进行研究。结果表明:联接段设计合理,能起到很好的应力传递作用。     

船闸深基坑开挖对桥桩边坡应力的影响

为研究某船闸基坑开挖对桥梁桩基边坡应力的影响,进行了土工离心模型试验,分析得到了基坑开挖越深桩两侧土压力的差值越大、桩顶水平位移也随之增大的结果。采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,计算结果表明:基坑开挖过程桥桩朝基坑方向产生水平位移,右侧桩身受拉越来越明显,桩身应力及弯矩数值也越来越大,最大拉应力值达到了3. 61 MPa,大于桩体混凝土抗拉强度标准值。采取了开挖桩体右侧的上部土体反压在坡脚并结合排桩支护的加固措施,取得了良好的加固效果。