应变测量在海上桩基静载试验中的应用

原位试验是获取桩基设计参数和了解桩基力学行为最客观、可靠的方法.在进行海上桩基静载试验时,通过预先设在钢管桩上的电阻应变片进行应变测量,获得桩身在各土层中应变的变化,从而获得桩身轴力的变化、分析桩-土间的荷载传递规律,测定各土层的桩侧摩阻力、桩端阻力和水平荷载作用下桩身弯矩的分布规律.     

软土地基大直径超长钢管桩试验研究

通过对海南洋浦港软土地基中桩长74 m、桩径1.5 m的大直径超长钢管桩的高应变全程动测、压桩试验、拔桩试验和桩身轴力测试,探讨深厚入土地基层中大直径超长钢管桩工程性状和压桩及拔桩土侧阻力的分布规律,得出如下结论:1)同一土层侧阻力随着入土深度的增加而递增,一定深度后,其增幅减缓,趋向稳定;2)深厚软土地基中,大直径超长钢管桩拔桩和压桩侧阻力的比值为56.9%~75.0%;3)只有桩端位移达到1.1%~1.3%桩径时候,软土地基大直径超长钢管桩能充分发挥桩端土阻力,此时端阻力值约为承载力的19%。这对软土地基中的超长大直径超长钢管桩的理论研究和工程应用具有指导作用。     

湛江霞山港区深厚老沉积土地基钢管桩承载力试验分析

通过深厚老沉积土地区钢管桩的压桩试验、拔桩试验和桩身轴力试验,探讨了深厚老沉积土地区钢管桩压桩和拔桩的土阻力分布规律,得出如下结论:深厚老沉积土地区钢管桩压桩状态下侧阻力均值为76.79 MPa,比一般黏性土高27.5%~30.6%;老沉积土拔桩状态下的侧阻力值达到42.4~52.8 MPa;老沉积土拔桩侧阻力和压桩侧阻力的比值均值为0.84,比一般黏性土值要高5%;老沉积土压桩和拔桩侧阻力较为恒定,随着土层埋深和土层厚度的变化较小。这对深厚老沉积土地基中钢管桩的理论研究和工程应用具有指导作用。     

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。     

某港区大桥基础钢管桩的抗压承载性能检测试验分析

根据某港区大桥基础钢管桩的现场高应变动力检测试验和垂直抗压静载荷试验,在详细分析工程地质资料和采用CAPWAPC法试验结果的基础上,绘制钢管桩轴向抗压试验的荷载-沉降关系曲线,判定钢管桩基础的垂直极限承载力;绘制桩身轴力和桩侧摩阻力的分布曲线,分析钢管桩桩底的闭塞效应,给出闭塞效应系数的推荐值;通过桩基动态和静态试验结果的对比分析,综合评估钢管桩的完整性。     

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%。     

复杂地质环境下超长深水钻孔灌注单桩承载性能

超长深水钻孔灌注桩荷载传递机理较为复杂,尤其是在复杂地质环境下,研究其承载性能对该类桩优化设计、施工具有重要作用。结合试桩自平衡静载试验资料,应用有限元软件GTS分析了超长深水钻孔灌注桩单桩在不同风化程度构造岩交替分布地层中的承载能力,其中土体本构关系采用Mohr-Coulomb模型,桩土界面设置接触单元,利用梁单元对桩进行数值模拟。结果表明:静载试验的Q-S曲线实测值和计算值吻合较好,桩的承载性能良好;桩端沉降在桩侧摩阻力发挥一定程度时开始显现,现场桩底沉渣清除较彻底;桩的轴力和桩侧摩阻力随深度变化受交替分布地层影响明显,并呈现一定规律。     

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。     

密实含砂碎石和卵石地层钢管桩沉桩试验研究

钢管桩是海洋工程最广泛采用的桩型,复杂地层条件下钢管桩沉桩施工往往具有较大的难度。依托实际工程,基于地层原位试验、沉桩模型试验、基桩可打性分析、现场足尺试验,开展密实含砂碎石和卵石地层钢管桩沉桩施工试验研究。结果表明：1）采用人工模拟地层进行模型试验,桩侧土摩阻力试验结果应适当提高。2）密实含砂碎石和卵石地层中钢管桩桩端闭塞系数可取0.7～1.0、桩侧单位面积摩阻力可取225 kPa、桩端单位面积阻力可取不低于13 MPa。3）密实含砂碎石和卵石地层中钢管桩振动和冲击法沉桩困难,为达到设计入土深度可能需要通过恰当的方法清除桩内部分土塞。     

富宁港软岩桩基承载特性模型试验成果及数值分析

水库周期性蓄水调度,导致库岸软岩地基的工程力学特性发生较大变化,直接影响桩基承载性能的长期有效性.通过对4种不同工况地基模型下的桩基竖向承载特性进行试验研究,得出了软岩嵌岩桩的桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力特性.结合物理模型实测成果,采用数值模拟分析了3种工况下桩基竖向承载力、桩身轴力和桩侧摩阻力的变化趋势,为内河库区港口工程软岩桩基设计和承载能力评价提供理论依据.     

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.     

分布式光纤传感技术在超长PHC管桩竖向承载试验中的应用

为了能够精确得到超长PHC管桩竖向承载试验中承载力及侧摩阻力的分布规律,通过静载试验方法对PHC管桩进行承载力测试。采用分布式光纤传感技术,得到荷载-位移曲线及侧摩阻力随入土深度的分布曲线,进而得到不同土质侧摩阻力推荐值,并与规范取值进行对比。此研究验证分布式光纤传感技术在桩基静载试验中的可行性。     

荷载作用下码头桩基承载特性计算分析

基于M-C弹塑性模型和E-M-T方法分别对土体和桩基进行模拟,通过不同的桩基直径、土质及荷载的工况组合,分别讨论不同长径比、不同土质、不同荷载等情况下的桩基侧摩阻力和桩身轴力。计算结果表明:桩的长径比对侧摩阻力的影响比较明显,而土质和荷载对桩侧摩阻力影响相对较小;露出长度对桩身轴力的影响比较明显,荷载对桩身轴力影响较小。     

超长钻孔桩承载性能试验研究

结合武汉二七长江大桥试桩工程实例,利用自平衡法对试桩进行静载试验,根据测试所得结果对桩的承载性能与荷载传递特点进行了分析.描述了利用此法分析桩身轴力和各土层桩侧摩阻力的荷栽传递过程.试验结果表明该法在超长桩静载试验中具有一定的应用前景.     

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%。     

高桩码头增加钢管桩沉桩入土深度的施工措施

在丹东港大东港区317~#高桩码头工程中,为增加钢管桩在卵石层中的入土深度,满足桩基嵌固长度要求,通过采用增加外箍的开口桩尖,有效缩减了沉桩过程中卵石层的侧摩阻力,入土深度增加2 m以上,侧模阻力在沉桩后30d逐渐恢复,满足桩基承载力要求。结果表明,增加外箍桩尖能够有效缩减施工过程中卵石的侧摩阻力,增加桩入土深度,满足嵌固长度要求。     

内河港口大直径嵌岩灌注桩试验研究

为了研究内河港口大直径嵌岩灌注桩在其荷载作用下的工作特性,结合重庆寸滩港三期工程中嵌岩桩布置特点,选取S1#、S2#桩进行原形试验,通过等效曲线转换对试验桩的受力机理及桩端阻力、桩侧土层和岩层摩阻力发挥过程进行分析;同时也利用室内模型试验进行受力机理研究。试验结果表明:桩侧土层摩阻力呈线性变化,桩土相对位移达8 mm时即能充分发挥作用;桩侧岩层摩阻力呈非线性,其最大值位置跟嵌岩部分岩层性质有很大关系,但一般处于岩层强度高且靠近桩端的位置。     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

嵌岩桩承载特性静载荷试验研究

为探究嵌岩桩的竖向承载特性,本文对两根嵌岩桩进行现场静载荷试验,系统研究其在竖向荷载作用下的承载特性。结果表明:嵌岩桩在竖向荷载作用下,其承载力主要由桩周土岩的总侧阻力和桩端岩层的端承力两部分组成。桩截面轴向力沿深度逐渐递减,桩顶荷载越大,其轴向力衰减越快。各地层的侧摩阻力自上而下逐渐发挥,上部土层达到极限侧阻之后随着桩顶荷载的继续增大而有所降低。     

超厚软土层条件下码头超长摩擦桩分析

福建霞浦核电厂大件码头拟建位置具有40～50 m的超厚软土层,码头桩基采用的超长摩擦桩的桩-土间相互作用较短桩和中长桩相比更为复杂,很多问题均属设计规范的临界模糊范围。采用有限元法对超长桩在水平和竖向荷载作用下的位移、内力和侧摩阻力进行全面的计算分析,总结超厚软土层中超长摩擦桩的桩身节点水平位移和内力的分布趋势:对于超长摩擦桩,同一土层分层提供侧摩阻力更加合理,且泥面50 m以下的桩侧摩阻力会随着土层深度的增加继续增长,增长速率较50 m以上更快。