桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能影响研究

桩基主要依靠桩侧和桩端土体提供承载力。大直径超长桩基的受力特性复杂,受土体性质、桩基类型、桩顶反力等诸多因素影响,尤其是泥浆护壁施工工艺形成的侧壁泥皮的影响,其桩基承载力发挥离散性大。为研究桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能的影响,基于现场取样获得的泥皮强度,采用有限元数值方法,从荷载沉降、桩身压缩、荷载分担比等角度,定量分析研究了大直径超长钻孔灌注桩受泥皮影响的规律。结果表明,大直径超长钻孔灌注摩擦桩承载力主要由桩侧摩阻力提供,泥皮效应对单桩极限承载力折减显著,其极限承载力仅为不考虑泥皮效应的38.5%,随着泥皮强度降低,桩侧土体侧摩阻降低,相同桩顶反力时沉降增大,单桩极限承载力降低。在实际工程中,泥皮的存在客观上很难避免,对于以桩侧摩阻力为主来提供承载力的大直径超长摩擦桩,宜采取措施降低泥皮含量,或增加泥皮强度,以保证桩基承载力正常发挥。     

黄泛区大直径超长钻孔灌注桩承载性状试验研究

为研究黄泛区大直径超长桩的承载性状、桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的发挥性能,对黄泛区桥梁超长钻孔灌注桩进行单桩静载试验。试桩结果表明:黄泛区大直径超长钻孔灌注桩的Q-s曲线呈缓变型,在极限荷载作用时仍未达到破坏状态,试桩极限承载力远大于地质报告计算值;在设计荷载下,桩顶荷载完全由桩侧摩阻力承担,桩顶沉降完全来自于桩身压缩。在进行超长桩设计时,需考虑桩身质量的影响。黄泛区试桩桩身轴力的传递规律及桩侧摩阻力的发挥与软土地区有所不同,其与桩周土层特性及埋深等密切相关。桩侧摩阻力对摩擦桩承载力影响较大,测试极限侧摩阻力与残余侧摩阻力均处于规范推荐范围的高值区间或大于规范推荐值,反映出黄泛区超长钻孔灌注桩具有较高的承载能力。同时,桩侧摩阻力与桩端阻力非同步发挥,建议在设计时适当考虑桩端阻力。     

桩底后压浆超长钻孔灌注桩承载性能研究

以台州湾大桥及接线工程TS09标段的两根桩底后压浆超长钻孔灌注桩自平衡法荷载试验为工程背景,对压浆前后侧摩阻力、桩端承载力以及桩基整体承载性能进行了分析。注浆前后荷载试验表明桩底压浆后桩底、桩侧和桩基整体承载性能得到明显改善。说明在一定地质条件下桩底压浆对提升超长钻孔灌注桩桩基整体承载性能具有积极作用。     

山区高陡横坡段桥梁桩基承载机理模型试验

以现场工程为原型,设计了45°,60°,75°三种不同陡坡下高陡横坡段桥梁桩基的室内模型承载试验.通过对承载过程中桩顶位移、桩身内力及桩侧土压力等的全程测量,对竖向及水平向荷载作用下桩基的荷载传递规律、内力分布规律及桩侧土压力分布规律进行了研究.结果表明:竖向荷载下高陡横坡段桥梁桩基承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成,但由于临空面存在,靠边坡一侧桩侧摩阻力传递深度更大,且该效应随边坡坡度的增加而增大;水平向荷载作用下,桩基桩顶水平位移随边坡坡度增加而增大,而内力分布规律与平地桩基类似,即存在最大弯矩及反弯点,但最大弯矩随边坡坡度的增加明显增大,反弯点位置则随坡度增加而有所下移;不同荷载及坡度情况下,后桩桩侧压力随深度均呈现先增大后减小的基本规律,而前桩桩前土抗力则随深度逐渐衰减.     

大直径超长旋挖桩桩端注浆承载特性试验研究

实际工程中,经常采用桩端注浆的方法,利用高压水泥浆液的渗透、扩散和挤压特性,提高桩周、桩端土的强度,从而提高灌注桩的承载力。然而,桩端注浆对大直径超长桩的作用机理尚需深入研究,该文通过对广东省某高速公路工程中2根大直径超长旋挖桩(一根桩端注浆;另一根未注浆)的单桩竖向抗压静载试验结果对比,对试桩的竖向极限承载力、桩身轴力传递规律以及桩侧阻力发挥特性和桩端阻力发挥特性综合分析研究,发现桩端注浆效果明显,注浆后试桩极限承载力至少提高28%。试验结果表明:桩端注浆后试桩极限桩端阻力至少提高83%,桩端注浆对大直径超长旋挖桩桩侧摩阻力的影响沿桩身可分为3个区段:即显著增强区段、非显著增强区段以及无增强区段。对比采用桩基规范法与公路桥涵规范法计算试桩极限承载力,发现对于大直径超长旋挖桩,考虑尺寸效应的桩基规范法更安全准确。     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

冻融条件下桩基侧摩阻力模型试验研究

基于自制的冻融循环模型桩试验系统,对桩土间土体融沉引起的桩侧摩阻力进行了室内试验,主要研究了不同含水率土体中模型桩在冻结温度分别为-1,-2,-5℃和-10℃时桩侧摩阻力的变化规律.结果表明:桩侧摩阻力在一定范围内随冻结温度降低而增大;桩侧摩阻力随土体含水率的变化而变化且存在一个界限含水率,低于界限含水率时,侧摩阻力随含水率的增大而增大,反之则随含水率的增大而降低.最后,联系温度与含水率对桩侧摩阻力的作用关系,基于荷载传递法,提出了考虑温度影响因子的冻融土体中桩侧摩阻力计算模型,并以沈阳地铁中段DK11 +685联络站建设工程为例,对施工过程中的桩基受力情况做了现场监测.数值计算结果与现场监测结果吻合程度较好,验证了所建立本构关系模型的有效性.     

黄土地区摩擦桩基承载力现场试验及数值分析

针对黄土地区摩擦桩基极限承载力的确定,分别进行静载试验及数值分析,计算得出桩顶沉降值、极限承载力、桩身轴力、桩侧摩阻力、荷载分担比等参数的分布情况。数值分析与现场试验对比结果表明:两种方法在达到预估最大加载量时,桩顶沉降值误差仅为3.34%,桩端荷载分担比仅相差0.07%;确定的极限承载力误差为0.01%;数值分析所得桩身轴力和桩侧摩阻力分布规律与现场实际情况吻合良好。证明所采用的数值分析方法较为贴近工程实际,验证了方法的可靠性。     

龙门黄河大桥超长桩静载试验研究

为了研究黄河地区大直径超长桩的承载特性,采用自平衡测试法进行2根试桩静载试验,并采用钢筋计测试元件进行了桩身轴向应力测试。基于实测数据,对桩总承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力以及承载性能进行了分析,并将桩端阻力实测值和《公路桥涵地基基础规范》计算值进行了对比。研究表明,SZ9桩桩侧摩阻力地勘报告值基本大于实测值,SZ10桩桩侧摩阻力地勘报告值与实测值基本接近,公路桥涵地基基础规范对砂土类的桩端阻力深度修正系数取值偏大,导致桩端阻力计算值远大于实测值。研究成果对黄河特殊地质条件下超长大吨位桩基础设计具有参考价值。     

单桩负摩阻力特性的离散元与有限元模拟分析

桩侧负摩阻力对桩基产生下拽力,对桩基的承载力和沉降均不利,对受负摩阻力桩基进行设计时,需要正确估计桩基负摩阻力的大小及中性点的位置。开发颗粒流程序来模拟单桩负摩阻力的工作性状,验证中性点的位置并对桩侧土体细观特性进行分析。     

超厚粉细砂地层组合压浆桩压浆效果试验

为了研究超厚粉细砂地层中桩端、桩侧组合压浆效果,基于石首长江公路大桥工程中6根超长大直径钻孔灌注桩原位静载荷试验,通过对比分析组合压浆前、后钻孔灌注桩的试验结果,研究组合压浆对超长大直径钻孔灌注桩承载力性状、桩端阻力及桩侧摩阻力的影响。通过钻孔取芯、标准贯入试验分别对水泥浆液影响范围和桩基组合压浆的影响效果进行综合分析,得到该工程主桥试桩压浆前、后粉细砂土层侧阻力经验系数,建立压浆后侧摩阻力与压浆前标贯击数N的关系式。研究结果表明：与组合压浆前相比,组合压浆后的桩端阻力与桩侧摩阻力均有大幅度增加,且灌注桩极限承载力提高幅度为94.25%~151.51%,由此可见组合压浆的效果非常显著;组合压浆桩的承载性能明显优于桩端压浆桩,其对桩基的荷载传递特性产生了明显影响;钻孔取芯试验明确了水泥浆液在桩周和桩端以下一定范围的分布情况,证实了组合压浆的有效性;标准贯入试验结果表明组合压浆后桩侧土的标贯击数N明显提高,研究成果可直接运用于该大桥桩基设计,并可为类似超厚粉细砂地层中桥梁桩基工程提供参考。     

沿海深厚软土层大直径超长灌注桩受力性状数值分析

沿海地区分布大量欠固结软土,具有高含水性、高压缩性、低渗透性等特点,修建于此类土体中的大直径超长灌注桩受后期地基土的固结影响较大。为分析大直径桩周土体固结对桩基受力的影响,该文以沿海高速公路(甬台温复线)桥梁桩基为例,应用Abaqus软件,建立填土荷载下桩土相互作用的三维有限元模型。通过数值模拟发现软土地基对桩基础产生负摩擦效应,负摩阻力、下拉荷载随时间的延长不断增大,二者在当土体固结度达到90%以上时趋于稳定,增加了桩基荷载,降低了桩基承载力,导致超长桩的承载性状由摩擦桩转为端承桩;同时中性点位置随土体固结不断下移,固结度达90%以上时基本保持不变。     

基于参数统计法黄土地区灌注桩桩侧摩阻力分析

本文结合静力计算方法,对黄土地区黄土状土、老黄土的桩侧摩阻力取值进行研究。通过对侧摩阻力静力计算公式进行分析,提出土性指标(黏聚力、内摩擦角)表示黄土地区钻孔灌注桩桩侧摩阻力公式,得到计算黄土状土、老黄土桩侧摩阻力公式的参数,并通过工程实例来验证取值的合理性。通过对极限荷载下桩侧摩阻力总结,结合多参数统计法计算结果,与现行规范值进行对比,提出了黄土地区黄土状土、老黄土桩侧摩阻力取值范围。     

黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载特性影响研究

为全面了解黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区桥梁桩基有限差分模型,分析了桥址水毁对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩端阻力、桩侧摩阻力变化规律。研究结果表明:随着桩基水毁外露长度增大,桩基竖向承载力减小;桩顶回弹量变大,桩长越长,桩顶回弹效应越明显;随着水毁进一步深入,桩侧土体通过不断的应力调整达到新的平衡状态;水毁深度与桩端阻力呈负相关,桩侧摩阻力变化随水毁外露长度增加呈线性减小趋势。     

桥梁超长桩基自平衡法承载力试验应用研究

结合工程实际,针对常吉高速公路来溪1号大桥桩基采用自平衡方法进行了承载力试验研究,试验结果表明自平衡方法在处理超长桩承载能力确定方面具有明显的优势,能满足桩基静荷载实验要求.该方法装置较简单,不占用场地,试验费用省,利用桩的侧阻与端阻互为反力,可测得侧阻力与端阻力和各自的荷载-位移曲线,有利于对桩体受力性能进行全面分析.     

大直径超长单桩竖向承载性能离心模型试验研究

通过单桩离心模型试验，获得了荷载与沉降关系曲线、桩身轴力分布，研究了大直径超长桩在竖向荷栽作用下，桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身压缩变形等变化规律，分析了桩端注浆对承载特性的影响，验证了设计参数。     

超长大直径桩承载特性试验研究

依托宁波某工程进行超长大直径桩的竖向抗压静载荷试验,得到桩顶荷载-沉降关系曲线,据此得出桩的极限承载力;桩身不同深度位置埋设有钢筋应力计,静载荷试验过程中记录不同荷载下不同深度钢筋应力计读数,通过换算得到桩身不同位置的轴力随荷载变化规律,并据此得到桩身极限侧摩阻力及极限端阻力;通过试验结果对超长大直径桩的承载特性进行分析,并将通过桩身轴力测试得到的桩基极限承载力与静载荷试验得到的桩基极限承载力进行对比,两者较为吻合,证明了测试结果的可靠性.     

确定桩承载力的数值模拟方法

桩承载力由桩侧摩阻力与桩端承载力两部分组成，在摩擦桩中，侧摩阻力对桩的承载力起了决定性的作用。本文将室内模型与数值模拟相结合，提出了一种新的确定桩基承载力的方法。该方法通过中型剪切实验确定桩侧表面与各地层之间的粘聚力c、摩擦角φ值，由数值模拟方法确定桩侧法向应力：从而计算桩侧摩阻力。由室内三轴实验确定桩端承载力。最终求出桩基承载力。通过工程实例验证了该方法的经济性与合理性。     

自平衡法静压荷载试验应用实践

通过分析传统桩基础荷载试验的缺点，引出一种可测得桩端阻力、桩侧土摩阻力及单桩极限承载力的静荷载试验新方法——自平衡法。介绍了自平衡法的测试原理、加载设备、测试数据分析等关键点。结合工程实例叙述了利用自平衡法结合其它测试元件确定桩侧土体摩阻力、桩端阻力及单桩极限承载力的全过程。     

大直径深嵌岩桩侧阻力试验研究

随着大跨度桥梁工程的建设和上部结构荷载的增大,在一些地区已出现嵌岩深度超过5倍桩径的深长嵌岩桩基.基于自平衡测试技术,根据青岛海湾大桥两根桩基的静载荷测试报告,对大直径深长嵌岩桩的桩侧阻力进行了研究分析,主要内容包括桩顶等效荷载位移曲线分析,桩周岩层侧阻力大小、桩周岩层侧阻力与位移关系、桩侧与桩端阻力分担比等.研究结果表明,该地区大直径深长嵌岩桩的桩顶的Q-S曲线主要是缓变型为主;从桩侧岩层摩阻力来看,勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;从桩侧、桩端阻力分布来看,在软岩地区嵌岩深度大小对承载力影响较大,嵌岩比越大,桩端分担的阻力越小.