单侧边载作用下黏土中单桩负摩阻力特性模型试验研究

桩基础边载作用会在桩周产生负摩阻力,进而危及软土地区高桩码头、人工岛、路基等工程的安全。通过开展黏土中单侧堆载作用下单桩室内模型试验,测定桩身应变、桩顶沉降和水平位移,研究边载作用距离和桩型对桩身轴力及弯矩的影响,探讨桩身负摩阻力、桩顶沉降和水平位移在黏土固结过程中的时间效应。结果表明:边载作用距离对桩身最大轴力和最大弯矩有较大影响;翼板桩会增加桩身最大轴力和最大弯矩;负摩阻力和有效应力系数随时间增长且增速趋缓;增加边载作用距离和添加翼板都会提升桩身中性点位置,在这两组试验中均提升了8.33%。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

扩径桩抗拔承载特性模型试验研究

为了研究扩径桩受上拔荷载作用时的承载性状、荷载传递规律及桩侧摩阻力的分布特征,通过量测分级荷载作用下桩顶位移及桩身不同截面处的应变,选用宁波砂土开展等径桩、扩底桩和扩径加扩底桩的抗拔静载对比模型试验。试验结果分析表明:扩径桩较等直径桩而言能提高桩基抗拔承载力,在相同荷载下,减小上拔位移。在一定上拔位移范围内,扩径桩能充分利用扩大头上覆土体的承载力,发挥极大的抗拔阻力。在上拔荷载作用下,桩身轴力沿着深度方向逐渐递减,中部扩径处轴力出现突变减小,桩身各部分轴力均随着荷载的增加而增大。由于扩大头处有抗拔阻力存在,同级荷载下扩底桩下部桩身轴力大于等径桩。在桩身上部和中部,扩底桩与等径桩的桩侧摩阻力均沿着深度方向逐渐增加,且桩端附近均表现出侧阻的减小现象。由于扩大头的存在,扩径桩桩侧摩阻力在扩径段上下附近处无法充分发挥,但其抗拔承载能力仍为最强。     

斜桩锤击过程中桩顶力学响应研究

针对上海某港池工程12°斜桩桩头断裂的动力响应问题，对斜桩每节桩的桩头进行现场应变监测，利用ABAQUS软件对直桩、6°和12°斜桩进行有限元模拟，对比桩锤质量、桩距进行优化前后的桩顶动力学响应，并得出锤击频率、锤击速度对桩顶应变的影响。结果表明，同等锤击荷载作用下，桩的拉、压应变随桩身倾角的增加而增加，12°倾角产生的拉、压应变峰值最大；增大桩锤质量、降低桩锤与桩顶距离，可降低桩顶应变；桩头应变监测值与模拟值的变化趋势一致；有限元模拟把桩锤的冲击力等效成三角荷载的方法是合理的。     

桩靴贯入对群桩效应影响的模型试验分析

为评价桩靴贯入饱和软黏土对邻近水平受荷群桩群桩效应的影响，开展了1g条件下的模型试验。基于桩身应变测量结果得到桩身弯矩，对弯矩拟合后依据弯矩与剪力的微分关系得出近远桩桩头承担的剪力，进而依据修正Poulos方法得出在桩靴贯入过程中描述群桩相互作用的Y乘子的变化，并将考虑群桩效应后的群桩桩身弯矩与试验结果进行对比。研究表明在桩靴贯入过程中，群桩近远桩桩头承担剪力发生变化：远桩桩头承担荷载增大、近桩桩头承担荷载减小。桩靴贯入使Y乘子减小，考虑群桩效应后，弯矩预测结果与测量结果较为接近。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

大直径PHC桩竖向承载力分布的试验研究

结合某跨海大桥桩基试验项目,对4组大直径PHC桩进行了竖向承载力静载试验,并通过桩身预埋的应变式钢筋计测试桩身轴力分布.试验结果表明,随着桩端土层刚度的提高,单桩极限承载力也将进一步增大,因此对于大直径PHC桩,也应选择较好土层作为持力层;随着桩顶荷载的不断增大,桩端阻力分担荷载所占的比例也逐渐增大,表明大直径PHC桩呈端承摩擦桩的承载性状;对于桩端持力层较好,而上覆软弱土层较厚的大直径PHC桩,尚应考虑上部土层侧摩阻力软化现象的影响;尽管大直径PHC桩桩身刚度较大,但在设计工作荷载下,此次试验的桩顶实测沉降主要由桩身压缩引起.     

不同土质下预制方桩沉桩承载力特性分析

对沿海地区某码头预制方桩沉桩过程进行监控。结果表明,打桩时由于桩周土扰动剧烈,桩的贯入阻力大幅减小,粉质土贯入阻力降低比例高于粉砂。复打测试表明:粉质土的恢复系数较粉砂高;桩侧摩阻力与土层性质密切相关。在沉桩时可根据土层情况选用合适的打桩锤击力,以减小或避免对桩的不利影响。     

边载作用下高桩码头桩基承载力性能及加固研究

码头接岸结构中的桩基础,经常受各种形式的边载作用.边载效应会导致桩基承受额外的附加力,还会产生桩身弯矩增大桩的水平位移,这些都可能导致桩体材料因为强度不足局部破坏或者结构局部失稳破坏.利用三维非线性有限元方法,研究了承受边载作用的排桩的特性,揭示了桩身侧摩阻力、桩身弯矩变化的规律.另外,基于工程实例通过合理经济地置换加固软弱土层,研究了在改变土层性质的情况下排桩的承载特性.分别对桩身侧摩阻力、桩身弯矩进行了分析,结果表明,置换加固土层可以达到有效的作用.     

海上高频振动打桩的动侧摩阻力及可打性

结合港珠澳大桥东人工岛结合部非通航孔桥工程实例,对高频振动打桩过程中桩周土体动侧摩阻力及平均可打桩深度进行研究。基于振动锤工作原理、地质资料及施工资料,反分析得出动侧摩阻力折减系数η和标准贯入击数N呈对数关系变化,利用动侧摩阻力折减系数η计算了高频振动打桩施工过程中桩周土体的动侧摩阻力,建立了动侧摩阻力和桩体平均可打桩深度的计算式,计算结果误差最大为1.96%,与实际施工较吻合。     

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%。     

软岩地层灌注桩抗压与抗拔承载性分析

纳米比亚油码头软岩地层无经验参数可取。根据1根抗压桩和1根压拔桩现场静载试验和应力测试结果,分析软岩地层中抗压桩和抗拔桩的侧阻和端阻,得出抗拔桩的上部砂土及粉土层中抗拔系数以及Q-s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值。结果表明:上部砂土及粉土层中抗压桩的桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移为9~15 mm,单位侧摩阻力极限值可取30.1~48.1 k Pa;下部软岩侧摩阻力充分发挥所需的桩土相对位移大于40 mm;对2根桩的抗压过程,在最大加载条件下,实测桩端阻力分别为桩顶荷载的22.3%、27.3%,表现为摩擦型桩。采用双曲线模型预测抗拔桩极限承载力为4 896.7 k N。     

关于某离岸式高桩码头引桥桩基承载力的讨论

某在建散货码头,引桥采用桩基础,预制混凝土桩沉至设计标高,贯入度仍有100 mm,现场高应变检测发现桩基实测承载力远小于设计承载力.本文通过分析地质钻孔资料、桩基设计承载力计算、桩基终锤贯入度、高应变检测结果和超静孔隙水压力消散过程,对本项目桩基的承载力进行讨论.本文对类似工程的勘察、设计和施工有借鉴意义.     

钢板桩码头施工过程受力分析

运用大型有限元软件建立三维有限元模型,模拟钢板桩码头施工过程中板桩的桩身侧向位移、桩身土压力以及桩身弯矩的变化规律,从而了解施工过程中钢板桩的受力情况。研究结果表明：随着抛填施工的进行,板桩墙的侧向位移逐渐增大,呈两头小、中间大的侧移趋势;板桩墙侧土压力沿深度方向均呈缓慢的增大趋势,最大土压力为激活板桩墙及后侧回填土工序墙底部的152.1 kPa;板桩墙由于上端受拉杆约束、下端受土体嵌固作用,弯矩大体呈“S”。     

大直径超长嵌岩桩承载特性分析

大直径超长嵌岩桩在工程中应用广泛,但其荷载传递机理和承载能力特性的研究仍不够深入。针对现有现场试验研究和数值分析的不足,基于马来西亚槟城二桥工程,对大直径超长嵌岩桩承载特性进行数值模拟和现场试验研究。通过对比发现,有限元计算结果与自平衡法的实测数据有较好的吻合性,但由于土动摩阻和孔隙水压力影响,静动法测试结果比自平衡法大30%左右。大直径超长嵌岩桩侧摩阻力从上而下逐步发挥,且沿深度非线性分布现象明显。实际总的桩侧摩阻力占荷载90%,远小于桩土极限侧摩阻力。     

桩侧及桩端后注浆对超长桩承载力的影响

以海南省某跨海大桥为工程背景,采用平行对比试验法,以桩侧桩端后注浆及施工桩长为变量,对3根超长灌注桩进行了竖向抗压静载试验,并对试验过程中试桩穿越各土层的分段侧摩阻力及桩端阻力进行测试。通过比对试验结果,分析桩侧桩端后注浆对超长灌注桩承载力性状、荷载传递规律及桩侧、桩端阻力发挥特性的影响。结果表明:进行桩侧、桩端后注浆能显著提高超长灌注桩的承载能力,减小桩基沉降;对于超长灌注桩,桩侧注浆对承载能力的增加效果远远大于桩端注浆;桩侧桩端注浆后,超长桩的荷载传递规律不变,依然是上部侧阻力先于下部侧阻力激发;桩侧注浆处土体表现出与桩体水泥胶结的性质,其抗剪强度较大且随位移增长而增加得更快。     

临海地区大直径深长钻孔灌注桩承载性状试验研究

基于山东某地液化储气罐区试桩工程,通过单桩竖向抗压静载试验,分析大直径深长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下各层土中的荷载传递规律。试验结果表明:大直径深长钻孔灌注桩呈摩擦桩特性,即桩端承载力占比较低;桩侧阻力发挥非同步,且在荷载传递过程中相互影响;相近土层因埋深不同其侧阻发挥差异较大;施工工艺对桩侧土体阻力的发挥影响较大。