陡坡段桥梁基桩嵌岩深度问题研究

利用数值流形元在处理桩位移及应力不连续问题方面的优越性,重点解决了桩岩接触面分析的数值实现。然后,在合理模拟边坡基桩开挖及选取材料本构模型与参数的基础上,对陡坡路段桥梁基桩的嵌岩深度问题进行了深入探讨。计算表明:边坡桥梁基桩同样存在嵌岩深度问题,当嵌岩达到一定深度后,盲目增加嵌岩深度对承载力的提高已不明显,工程设计建议取2~3倍桩径。     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC．Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况。由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩（土）体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工。     

按桩顶沉降控制的嵌岩桩嵌岩深度计算方法

深入探讨了嵌岩桩的荷载传递机理,针对目前规范采用的嵌岩桩嵌岩深度计算方法的不足,根据嵌岩桩承载机理建立荷载传递方程,提出按基桩竖向荷栽传递特性确定嵌岩桩嵌岩深度的计算方法,并得到桩端荷载分担比与嵌岩深度的表达式.通过算例深入研究了嵌岩深度及桩端荷载分担比随桩顶沉降变化规律.结果表明,同等条件下桩顶沉降要求越小,所需嵌岩...     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多.本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况.由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩(土)体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工.     

岩溶区桥梁桩基桩长确定方法研究

根据岩溶区桥梁基桩的工程特点,并考虑桩身转动时桩尖断面与基底岩接触面上产生的反力矩等对基桩的影响,提出了岩溶区桥梁基桩嵌岩深度的计算方法;在溶洞顶板抗冲切、抗剪验算中分别引入格里菲斯判据和莫尔判据,推导了岩溶区基桩下伏溶洞顶板稳定性计算新方法,并由此得出最小顶板安全厚度的确定方法.在此基础上,提出了如何根据地质钻探资料,确定岩溶区桥梁基桩桩长的计算流程,并应用于湖南省宁道高速公路,获得了较好的经济效益.     

山区公路桥梁嵌岩桩嵌岩深度研究

结合《公路桥涵地基与基础设计规范》中有关嵌岩桩单桩轴向承载力的计算内容,通过对山区公路桥梁嵌岩桩嵌岩深度的计算数据分析,提出桥梁嵌岩桩嵌岩深度的合理范围,一般情况下嵌岩深度取值为3倍桩径较为合适,当覆盖层较厚时可适当减小嵌岩深度。     

持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨

当基桩的持力层为中风化泥岩时,单桩竖向承载力究竟应该按嵌岩桩计算还是按摩擦桩计算比较合理,有一定的困扰。现通过一个工程实例,经过对比计算分析,得出如下结论:(1)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≥5 MPa时,来自桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些,基桩按嵌岩桩计算合理些。(2)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≤4 MPa时,来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些,基桩按摩擦桩计算更合理些。(3)上覆土层的性质和厚度,决定了桩周土侧阻力发挥作用的程度:若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较大,宜按摩擦桩进行计算;若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较小,宜按嵌岩桩进行计算。     

岩溶区桥梁基桩极限承载力的突变求解方法

分析了岩溶区桥梁基桩极限承载力组成特性及桩端破坏模式,将其极限承载力分为桩侧土体极限侧阻力、嵌岩段极限侧阻力及端阻力3部分.其中,桩侧土体极限侧阻力由各土层极限摩阻力求和可得,嵌岩段极限承载力则引入Hoek -Brown岩石强度准则,采用岩体质量评价指标进行描述.而后,针对岩溶区基桩工程的特点,结合突变理论的基本概念,建立了岩溶区基桩的力学简化模型及其势能函数的表达形式,并导出岩溶区桥梁基桩桩端极限阻力的尖点突变模型的分叉集方程.在此基础上,根据下伏溶洞顶板失稳破坏条件,求解分叉集方程导得岩溶区桥梁基桩桩端极限荷载的表达式,由此提出了岩溶区桥梁基桩极限承载力的确定方法.工程实例对比分析表明该方法的可行性.     

高速铁路桥梁基桩静载试验研究

高速铁路桥梁基桩设计的单桩竖向承载力大,而承载力的大小是由静载试验确定——目前规范规定其静载试验的最大荷载为设计单桩竖向承载力特征值的2.0倍。对于嵌硬岩基桩静载试验,建议最大荷载取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍。经论证、试验,嵌硬岩基桩静载试验的最大荷载,取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍是可行的。     

自平衡静载试验在软岩地区桩基设计验证中的应用

为验证软岩地层的嵌岩桩设计承载力、实测桩周各土层发挥的侧摩阻力值和桩端阻力,采用自平衡静载试验技术进行现场试验。评估基桩的实际承载能力,取得嵌岩钻孔灌注桩随着荷载加大桩侧阻力和桩端阻力的发挥特性。     

岩溶区嵌岩桩嵌岩深度优化设计

为优化岩溶区嵌岩桩嵌岩深度的设计计算,根据岩溶区嵌岩桩承载特性,考虑岩溶区嵌岩桩桩岩侧阻力对总承载力的影响,在溶洞顶板发生冲切破坏的基础上,推导出了最佳嵌岩深度计算公式,并给出了溶洞顶板抗剪切、抗弯拉的验算方法。最后用工程实例对理论计算结果进行了验证,理论计算结果与工程实际情况吻合较好,对工程实践有一定的参考价值。     

斜坡段桥梁基桩竖向承载特性模型试验研究

以某实际工程桩为原型,考虑坡度和桩长的影响,根据相似理论设计并完成了竖向荷载作用下斜坡段桥梁基桩室内模型试验,获得了不同坡度及不同桩长下基桩的荷载-位移曲线、桩身轴力与桩侧摩阻力沿深度的分布规律以及基桩极限承载力,据此通过非线性拟合,建立了斜坡桥梁基桩竖向承载折减系数与桩长及坡度直接的关系式。试验研究表明:竖向荷载相同时,桩顶沉降与水平位移均随坡度及桩长的增加而增大,基桩的荷载-位移曲线均无明显拐点,并呈现出因变形过大导致基桩屈曲失稳的破坏模式;斜坡效应对基桩竖向承载的影响约限于8倍桩径深度范围内;与平地桩相比,斜坡桩的桩侧摩阻力更易达到极限值,实际工程设计时应对其进行适当折减;边坡坡度越大、自由段越长,基桩竖向承载力越小。     

嵌岩桩竖向承载力计算问题探讨

在综合分析现有文献的基础上,指出现行各行业规范中嵌岩桩承载力计算公式产生差异的缘由及存在的问题。通过对比分析指出,规范经验公式采用岩石单轴抗压强度计算嵌岩桩承载力具有计算简单、便于推广应用的优点,但也存在对影响因素控制性差的局限,计算结果往往偏保守;理论计算通常较规范经验值更接近于现场实测值,但其参数繁多、计算复杂而不便于应用。建议嵌岩桩设计应在现行国家标准规范的基础上,注重地区经验的积累并建立健全地方标准。通过对嵌岩深度问题的深入分析,提出嵌岩桩设计中可按侧阻或端阻占嵌岩段总荷载约40％～60％的比例来确定最佳嵌岩深度,并通过引入分项发挥系数实现了最佳嵌岩深度下的嵌岩桩承载力的计算。     

半山桥下部结构组合体系抗倾覆稳定性设计

山区道路拓宽工程采用半山桥结构型式,经常面临高墩、盖梁大悬臂等问题,成为下部结构设计过程的一大难题。结合龙泉市凤阳山区通景公路改建工程的桥梁设计,对半山桥盖梁与立柱组合体系的力学性能进行分析。考虑桩周土和基岩上部填土对桩基的影响,计算独柱式与双柱式桥墩发生侧向倾覆时的临界盖梁悬臂长度,得到2种桥墩不同跨数与不同盖梁总长的桩基嵌岩深度设计值。结果表明:盖梁的几何形态是决定嵌岩桩嵌入岩层深度的关键因素,盖梁外悬臂长度的改变将直接导致嵌岩深度显著变化。     

桥梁桩基础的嵌岩深度设计与优化

以襄樊汉江四桥桩基础为研究对象,利用静载试验所获得的桩身侧阻力、嵌岩侧阻力和桩端阻力的分布和发挥程度,估计作用在嵌岩段的侧阻力,对嵌岩深度进行计算,力图使桩身摩擦阻力、嵌岩段侧阻力和桩端阻力都得到充分发挥.     

桥梁嵌岩桩基桩水平静载试验有限元分析

嵌岩桩充分利用岩石作为持力层,是桥梁工程的重要基础结构型式之一。考虑到地基岩石土质与实际差异性,论文依据某桥梁嵌岩桩设计,提出了基桩静载试验以掌握和验证桩基础施工工艺和力学性能的方法。首先设计了基桩水平静载试验方案,明确了试验装置、测点布设和荷载确定等方法,并通过数值有限元模型分析了试验荷载下桩体变形、受力及桩身土压力分布等特性。分析表明:80%极限荷载下,桩体转角仅1/2500,侧向土压力在100KPa以内,整体应力满足要求,说明基岩的嵌固效果良好,试验桩整体安全性良好。有限元分析结果可以为现场试验提供直接参考,基桩试验方案可为类似工程提供借鉴。     

土岩组合地层盖挖法车站“吊脚桩”基坑设计优化研究

以青岛地铁3号线五四广场站为研究对象,对土岩组合地层地区的吊脚桩设计要点进行研究。通过数模模拟,对土岩组合地层中"吊脚桩"基坑的支护体系变形及内力、"吊脚桩"嵌岩深度与预留岩肩宽度的关系进行了分析,并对有竖向荷载的"吊脚桩"进行了研究。研究表明:1)随着开挖深度的增加及锚杆的施工,预应力锁脚锚杆对吊脚桩桩底水平位移的控制作用明显。2)随着嵌岩深度和肩岩宽度的增加,吊脚桩桩身最大水平位移呈减小趋势,嵌岩深度取2.0 m,岩肩宽度取1.5 m较为合理。3)由于桩脚嵌入中风化花岗岩,桩顶位移不受竖向荷载控制,仅随开挖深度增加而明显增加;桩身弯矩稍有增大,但变化值极小。     

岩溶区桥梁桩承载机理与设计

结合某公路桥梁设计,对岩溶区桥梁桩承载机理、持力层顶板厚度及嵌岩深度进行了理论分析和数值计算。对不同类型和不同厚度的持力顶板最小顶板厚度进行了估计,并对嵌岩深度进行了讨论。     

支承在极软岩上大直径桩的桩长计算

软岩具有"非土非岩"的特点,笔者结合某特大桥软岩工程设计实例,对其分别进行了摩擦桩、支承嵌岩桩计算。计算结果认为,按摩擦桩设计更符合软岩嵌岩桩工作原理:当嵌岩深度与桩径的比值大于5时,桩底端阻力可以提供一些作用,但比例不大,应该小于10%;当嵌岩深度与桩径的比值大于10时,桩底端阻力不能发挥作用,可以忽略不计。     

刚性嵌岩桩单桩刚度系数推导

群桩基础单桩内力计算,最重要的一环是先求得各单桩刚度系数,在桥梁基础中,弹性桩较为普遍,其单桩刚度系数根据规范易得,而实际工程中,会遇到桥址处为岩石地质,而且基岩面起伏比较大的情况,这时就会出现刚性嵌岩桩,如何求解刚性嵌岩桩刚度系数十分关键。根据刚性嵌岩桩的特性,不计桩侧土压力对桩身产生的侧移,运用结构力学及材料力学相关知识推导刚性嵌岩桩的单桩刚度系数,并与规范提供的刚度计算方法进行对比,以此说明公式适用范围。解决了包含刚性嵌岩桩的群桩基础的单桩内力计算问题。