桩侧溶洞对桥梁桩基沉降和桩端受力影响分析

以处于灰岩地区的某桥梁工程为依托,建立桩基-溶洞三维仿真模型,分析不同荷载下桩侧溶洞关键尺寸大小对岩溶区桥梁桩基桩顶位移和桩端反力的影响。结果表明：桩侧溶洞高度的增加会导致桩顶位移增大,但对桩端反力影响较小;桩侧溶洞跨度的增大对桩顶位移和桩端反力影响不大;桩侧溶洞跨度相同时,桩顶荷载及高跨比的增大会引起桩基沉降量和桩端反力值增加;桩侧溶洞高度及高跨比较大时,建议增大桩基嵌岩深度,以确保相邻桩基差异沉降量满足要求,桩侧溶洞高度为4～6 m时,可考虑采用强度较低的桩端持力层。     

铁路路基垫层厚度对CFG桩及下穿公路桥梁桩基的影响研究

以西南地区某新建铁路下穿既有高速公路桥梁为例，运用有限元数值软件，以垫层厚度为变量，分析在路基填筑施工和安全运营两个阶段下的垫层厚度对CFG桩和既有桥梁桩基的力学特性影响。研究发现:CFG桩和桥梁桩基的沉降量随着垫层厚度的增加而减小，当垫层厚度为0.4 m时，桥梁桩基的沉降量变化速率出现拐点；桥梁桩基的最大竖向应力随着垫层厚度的增加而增大，当垫层厚度为0.4 m时，桥梁桩基的最大竖向应力变化速率出现拐点。     

串珠状溶洞地区高速公路桥梁桩基沉降量安全性分析

在桥梁工程位于岩溶地区时,溶洞会降低桩端承载力,加剧桩基沉降,一旦桩基因沉降而发生失稳甚至失效,可能引起桥梁开裂或破坏,威胁公路运输安全。为合理设计桩基参数,保障岩溶区高速公路桥梁桩基的安全,文中结合某工程案例,建立串珠状溶洞-桩基-岩土一体化有限元模型,得到3个桩基在不同桩基长度、直径及弹性模量下桩基沉降量的变化规律。结果表明,溶洞会加剧高速公路桥梁桩基的沉降;桩基沉降量随桩基长度、直径、弹性模量增大而减少;为保障桩基安全,防止桩基沉降量超过最大容许沉降量40 mm, 5,6,9号桩基的长度不应小于36.62 m,直径不应小于1.73,1.92,1.79 m,弹性模量不应小于33.47,35.37,34.58 GPa。     

基于离散单元法的下伏溶洞上方桩基承载力研究

为研究下伏溶洞对其上方桩基承载力的影响，以广州市白云机场北某道路工程为依托，采用PFC^2D颗粒流软件，建立灰岩地层下桩基+溶洞离散元模型，研究下伏溶洞的径长、顶板厚度、溶洞形态与溶洞偏桩位移对其上方桩基承载力的影响。结果表明：1)在桩基下伏单溶洞的情况下，增加溶洞径长、洞高或洞宽均会降低桩基极限承载力；2)相较洞高，洞宽对桩基承载力的影响更加显著；3)增大溶洞顶板厚度会提高桩基极限承载力；4)当偏桩位移超过6倍桩径时，基本可忽略其对桩基承载力的影响。该研究结果可供类似工程设计参考。     

岩溶区桩基极限承载力有限元上限分析

根据上限有限元的基本原理,依托Matlab平台编制了有限元上限分析程序,将修正的Hoek-Brown屈服准则嵌入有限元计算程序中;引入参数k来表征溶洞存在对桩基极限承载能力的削减程度,探讨了土体自重、嵌岩深度、溶洞半径、桩与溶洞水平和垂直距离对桩基上限承载力的影响。结果表明:参数k随着土体自重、嵌岩深度、溶洞半径的增加而逐渐降低,随着溶洞与桩端水平距离、溶洞与桩端竖直距离的增大而非线性增大;从溶洞各参数对极限破坏模式的影响展开讨论,极限破坏模式主要有:溶洞顶板的冲切破坏,溶洞侧壁发生破坏,溶洞顶板冲切和侧壁的联合破坏,岩体的整体剪切破坏。最后,通过与无溶洞条件下桩端极限承载力对比,验证了该文所提方法的正确性。     

软土地区钻孔灌注桩桩长对竖向承载力的影响研究

为实现设计阶段快速确定软土地区钻孔灌注桩桩长,基于安徽安庆勇进路大桥主墩下部桩基有限元法计算结果,针对软弱土层和桩长对钻孔灌注桩单桩竖向极限承载力的影响进行参数化分析,对不同桩长在不同荷载作用下的桩侧摩阻力、桩端阻力分布和桩沉降等指标进行分析。分析结果表明：桩顶附近软土层对单桩竖向承载力影响甚微,对桩极限沉降影响较大;在实际工程中,一味增加桩长不能有效提高大直径钻孔灌注桩极限承载力,采用合理桩长更有利于提高桩侧摩阻力利用率;桩长与单桩竖向承载力基本呈线性关系,桩极限沉降与桩长呈S型,需根据桩沉降控制指标合理选择桩长;桩顶附近软土会导致相应范围的桩轴力增大,影响结构强度承载力;桩长40 m以下桩端支反力占比较大,60 m以上基本可忽略桩端阻力影响,且桩身20%～65%范围桩侧摩阻力起主要作用。     

岩溶地区桩基承载特性影响因素研究

为分析各因素对岩溶地区桩基承载特性影响,以指导桩基设计和施工。以龙怀高速公路岩溶区桥梁桩基工程为依托,通过ANSYS软件建立模型进行桩基荷载-位移特性分析。结果表明:岩溶对桩基承力性能有不利影响,且桩基作用于溶洞顶板较桩基内穿溶洞时影响更大;桩基内穿溶洞时,其极限承载力随溶洞高度和跨度的增加呈线性降低,且溶洞高度的影响更大;桩身弹性模量增加时桩基极限承载力提高,但弹性模量超过30GPa后提高速率减缓。     

挤扩支盘灌注桩承载力影响因素的数值模拟研究

运用PLAXIS有限元软件,基于岩土弹塑性本构关系的数值计算理论,建立桩-土轴对称模型,模拟支盘形状、位置、大小、数量和距离软弱层高度等参数条件下的桩基承载力特性及变化规律,分析在竖向荷载作用下挤扩支盘灌注桩对桩基承载力的主要影响因素。研究结果表明:支盘形状对于承载力没有明显影响;桩基承载力随支盘位置向下移动而逐渐提高,但是当支盘距桩底部距离小于L/3(L为桩长)时,支盘位置下移对桩基承载力影响不显著;桩基极限承载力随着支盘半径和支盘数量的增加逐渐提高;当支盘与软弱层间距小于4倍夹层厚度时,桩基承载力随支盘与软弱层距离的逼近而逐渐降低。研究结果可为挤扩支盘桩的设计参数选取提供参考,为支盘灌注桩的工程设计和优化提供技术支持。     

深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性

为了探明深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性,采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维空间模型,分析了不同工况下桩基础的竖向极限承载力、桩端阻力及桩侧阻力的变化规律。研究结果表明:随着软土厚度的增大,桩基竖向极限承载力逐渐减小;当桩端位于非软土层时,随着软土厚度的增大,桩侧阻力减小显著,但桩端阻力无明显变化;当桩端位于软土层时,随着软土厚度的增大,桩端阻力与桩侧阻力均减小,桩侧阻力占极限承载力的比重逐渐增大;当桩基穿越软土层,且桩长大于40m、桩径大于1.2m时,表现出超长桩和大直径桩的特性。     

钢管埋深对钢管混凝土复合桩竖向承载特性影响研究

结合广中江高速公路跨江桥梁钢管混凝土复合桩工程实际,采用数值仿真方法,对滨江大桥X3-15桩基础竖向承载特性进行数值仿真计算,并与现场试验成果进行对比分析,验证了有限元模型及参数的可靠性。在此基础上,深入研究了不同钢管埋深下钢管混凝土复合桩竖向承载特性的变化规律,计算结果表明,增大钢管埋深能有效提高钢管混凝土复合桩竖向极限承载力,钢管埋深在12m范围内增加时,桩基竖向极限承载力增加较快,钢管埋深每增加4m,桩基竖向承载力增幅2.0% ~2.2% ;钢管埋深超过12m后继续增加钢管埋深,桩基竖向极限承载力增加幅度较小,钢管埋深每增加4m,桩基竖向承载力增幅1.3% ~1.4% ;钢管混凝土复合桩竖向极限承载力由钢管段侧摩阻力、钢管段以下钢筋混凝土段侧摩阻力、钢管端部变截面处端阻力和桩端阻力组成;随着刚管埋深增大,钢管混凝土复合桩总侧阻力逐渐增大,总端阻力则均有所减小,钢管埋深由4 m增加至24 m时,桩基总侧阻力增大了6 382.8kN,增幅9.3% ,桩基总端阻力减小了6 382.8kN,减幅29.8% 。     

后压浆桩基础承载性能的仿真分析与静载试验研究

为研究桥梁桩基后压浆对桩基础承载性能的影响,通过采用MARC有限元软件,对后压浆桩基础的承载性能进行仿真分析和现场桩基静载试验,对压浆桩与未压浆桩的桩侧摩阻力、桩端阻力的性状进行了对比分析.有限元数值仿真分析说明,桩周浆体与桩底土体在自身压缩模量增加和桩侧摩擦系数增大的共同作用下,能够明显增大桩体承载力.现场试验数据显示,后压浆桩较未压浆桩的桩基荷载传递减缓,各级荷载的沉降减小,沉降稳定较快;桩侧阻力及桩端阻力发挥充分,增长速度快.结果表明:采用后压浆技术,能够明显减小桩基沉降量,并可有效提高桩基承载力.     

新建铁路下穿宜泸高速公路桥对其桩基变形影响分析

以西南地区某新建铁路下穿既有高速公路桥梁为例，运用有限元软件，以地基沉降量和桥梁桩基最大竖向应力为研究对象，在路基填筑施工阶段和安全运营阶段，对有无CFG桩地基加固处理两种形式进行对比分析。发现CFG桩可有效减小新建铁路的沉降量，降低其对桥梁桩基最大竖向应力的影响。     

陡坡—岩溶耦合作用下公路桥梁桩基极限承载力的计算

为研究陡坡—岩溶耦合作用对桩基竖向承载特性的影响,基于现行规范中的桩基极限承载力标准值公式,采用Marc有限元软件对4种顶板厚度、5种坡度进行正交模拟试验,分别提出了针对顶板厚度和坡度对于桩基竖向分项承载力的修正系数。试验结果表明,桩基极限承载力随坡度增大而逐渐减小,坡度大于45°时,减幅达到29.83%;当顶板厚度大于3倍桩径后,继续增加顶板厚度对桩基极限承载力的提高效果不大,稳定在19%左右。根据计算结果分析桩基竖向分项承载力占比的变化规律,提出了同时考虑顶板厚度和坡度的桩基竖向极限承载力标准值的计算公式以及修正系数αi、β。     

岩溶陡坡地区公路桥梁桩基极限承载力研究

岩溶和陡坡是影响桩基础极限承载力的关键因素。为研究在不良地质条件下桩基础极限承载力影响因素和防治措施,利用有限元软件建立了桩基础模型并依据相关规范验证了其有效性,针对5种不同坡度和4种岩溶顶板厚度进行了正交模拟试验,分析了不同工况下桩基承载力的变化和桩体承载形式。结果表明：溶洞会造成更大的沉降,地基沉降与岩溶顶板厚度呈反比,3倍桩径为岩溶地质对桩基的最大影响范围。大于45°的陡坡会造成更大的地基沉降进而减少桩基的极限承载力,应极力避免坡度45°以上的陡坡在实际工程中的使用。当无法避免时,应重点考虑其对桩基承载力的影响。溶洞和陡坡降低桩体极限承载力的方式主要表现为降低桩体侧摩效应,桩体承载形式由摩擦桩转变成端承桩。     

盐沼泽腐蚀对公路桥梁桩基础竖向极限承载力影响的数值模拟研究

依托在建的青海省德香高速公路盐沼泽区的桥梁工程,以MARC有限元软件为平台,采用室内腐蚀试验参数,构建盐沼泽区桥梁桩基受腐蚀有限元模型,分析不同桩长和桩径的情况下,桩基受腐蚀后的剥落厚度和腐蚀深度对桩基竖向极限承载力的影响。研究结果表明,桩基受腐蚀后其竖向极限承载力呈现降低趋势,相比桩基混凝土剥落厚度来说,桩基受腐蚀的深度对桩基竖向极限承载力的影响较大。研究结果还表明,剥落厚度不大于6cm时,增加桩长能够有效提高桩基竖向极限承载力;剥落厚度大于6cm时,增加桩径能够有效提高桩基竖向极限承载力。     

高速公路梁桥加宽桩基差异沉降分析

以北阳河桥为研究对象,对济青高速公路改扩建工程中典型拼宽梁桥的桩基差异沉降进行了分析。基于设计和施工方案,采用PLAXIS 3D有限元软件对改造过程中主要工况进行了分析。分析结果表明,改扩建对既有桩基内力和变形有一定影响,目前拼宽桥梁新旧桩基最大差异沉降在5mm以内,当新桥桩基增加5m,桩基差异沉降减少约25%,当采取桩底注浆桩底土参数提高30%时,桩基差异沉降减少约20%,增加桩长和桩底注浆等措施可以减小新旧桥桩基差异沉降,达到控制沉降、减少上部结构内力的作用。     

基于有限元的软土路基沉降影响因素分析

为研究不同因素对软土路基沉降的影响,运用有限元软件建立软土路基截面数值模型,模拟分析了软土路基填方高度、填筑速率、排水桩间距及真空压力对路基竖向沉降的影响。结果表明:①随着填方高度的增大,路基沉降不断增大,实际工程中填方高度不宜过大;②随着填筑速率的增大,软土路基沉降不断增加,填筑速率为0.5 m/7d最为理想;③路基的沉降时间随着排水桩间距的增加而逐渐增大,间距为1 m时路基沉降最快达到稳定状态;④随着真空压力的增大,软土路基沉降逐渐增大,真空压力选取80 kPa路基最为稳定。     

超长桩竖向承载力模型试验及有限元研究

按照一定的相似比,进行了桩顶竖向荷载条件下的超长桩室内模型试验,通过对其桩顶沉降量及桩身应变值的测定,计算出了桩身压缩量、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土相对位移等能够反映超长桩受力性质的量,绘制曲线并分析了超长桩的竖向承载力特性。利用有限元软件Midas gts-nx,通过改变桩体和土体自身的不同性质,计算出了竖向荷载作用下超长桩的荷载-沉降曲线,并讨论影响超长桩竖向承载力发挥的各种因素。     

盾构隧道施工对邻近桩基的影响研究

以杭州地铁隧道二号线某区间盾构下穿桩基建筑为研究对象,通过数值模拟方法分析了盾构隧道布置位置对邻近桩基变形的影响,并与土层变形传统预测公式进行比较。研究结果表明:当隧道位于桩基正下方时,隧道开挖造成上部桩基及周边土体较大沉降;随着隧道和桩基水平距离增加,隧道开挖对桩基和周边土体影响逐渐减小;当水平距离与桩径的比值（L/D）大于6时,隧道开挖对桩基及周边土体影响较小,数值模拟结果和传统公式预测值接近。     

路桥桩基施工对邻近铁路路基稳定性研究

高架桥桩基施工会对邻近铁路路基稳定性产生不利影响。选取K34+853段狮岭高架桥与京广铁路交叉口进行研究,在施工过程中进行路基水平位移值与竖向沉降位置值监测,得到测斜孔孔口最大位移速率为1.97 mm/d,符合路基深层水平位移监测三级预警值;对工程地质条件与现场工况进行数值模拟,建立了计算模型并得出水平位移值数据与监测数据变化趋势基本一致,证明了数值模拟的可靠性。模拟值整体为监测值的90%,需对模拟值进行进一步修正;对桩孔距离变化对邻近铁路路基稳定性影响分析可知,在溶洞尺寸3 m×3 m×3 m,泥浆相对密度1.3条件下,桩孔与路基距离分别为2 m、8 m时,水平位移最大值分别为6.87 mm与1.21 mm,位移值减小了82%。