关于超长桩有效桩长问题的探讨

超长桩的出现给桩基理论研究与工程实践提出了新的课题与挑战,针对工程中的实际情况对超长桩提出了有效桩长的问题。运用数学和力学知识,在假定计算模型的基础上,从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明,有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度及桩顶工作荷载有关。并运用有限元程序,对不同桩长的情况进行了数值模拟计算,进一步探讨了桩长对单桩承载性状的影响,结果表明,当桩长超过一定程度后,通过增加桩长来提高单桩承载力是十分有限的,因此无限制地增加桩长是没有意义的。     

深厚软土区超长群桩有效桩长确定方法

将单桩有效桩长概念延伸至深厚软土区超长群桩基础中以确定其有效桩长.首先,引入剪切位移法推导得出群桩中各基桩桩侧摩阻力在桩周土中产生的位移场,并考虑因各桩的存在所引起的位移折减效应,建立了基于桩-桩相互作用的桩侧单位厚度土等效刚度系数表达式.在此基础上,基于荷载传递法建立了各基桩的荷载传递微分方程,并考虑超长桩的荷载传递特性,建立了群桩有效桩长与桩顶容许沉降量之间的关系式,从而得出基于沉降控制的深厚软土区超长群桩有效桩长计算方法,并通过算例验证了该方法的可行性.最后,基于该方法对影响深厚软土区超长群桩有效桩长的各主要设计参数进行了对比分析.结果表明:桩顶荷载、桩土相对刚度及桩径对群桩有效桩长的取值较为敏感,其中,群桩有效桩长随桩顶荷载、桩土相对刚度的增大而呈非线性增长,但随桩径的增大而减小;桩间距对群桩有效桩长的影响相对较小.     

水泥搅拌桩有效桩长的相关探讨

分析了水泥搅拌桩单桩静载试验成果,发现有效桩长是真实存在的,在有效桩长外加大桩长并不能提高搅拌桩的承载能力.提出了以桩侧摩阻力作为控制条件确定有效桩长的方法,同时分析了桩顶荷载、桩体刚度、桩身强度等因素的影响,发现桩顶荷载越大、桩体刚度越大,荷载越容易传递到桩身下部,因而有效桩长越长;当桩身强度合格时,分析得出的有效桩长是真实的,而当水泥土搅拌不均、桩身不连续、强度过低,则显示出较小的、虚假的有效桩长.     

用三维有限元法对超长单桩承载性能的研究

为了研究超长单桩与普通单桩承载性能的异同,基于有限元-荷载传递联合法,利用通用有限元软件ABAQUS,对均匀土中超长单桩的承载性状进行了分析研究。具体分析了桩长、桩径对超长大直径桩承载性能的影响,桩长越长,单桩极限承载力越高,同样荷载条件下桩顶位移越小,但这种提高的趋势变缓;桩径越大,相应桩的极限承载力越低;桩顶荷载位移曲线基本呈缓变型。桩身压缩量随桩长增加而增加,随荷载增加的变化基本上呈线性变化,但是桩长越长,这种变化表现出非线性,即桩身压缩量随桩顶荷载增加的趋势变大。     

竖向荷载下超长群桩承载性状的模型试验研究

针对目前超长群桩尚缺乏深入研究的现状,设计并完成了一组软土地基中超长群桩室内模型试验。通过对超长群桩室内模型试验测试结果的分析,研究了竖向荷载下超长群桩的荷载传递机制和承载性状,得到了竖向荷载超长群桩的荷载一沉降曲线,桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力分布规律。研究表明,随着桩顶荷载的增加,软土地基中超长群桩的Q—S曲线呈缓变型,未出现显著的转折点或陡降;桩身轴力沿深度逐渐递减,各级桩顶荷载作用下角桩桩身轴力略大于边桩;在整个桩长范围内,角桩的桩侧摩阻力稍大于边桩,两者分别出现了两个峰值,峰值点所在深度基本相同;群桩中角桩、边桩桩端阻力占桩顶轴力的百分比随桩顶荷载的增加均呈现先减小后缓慢增大再达到基本稳定的分布趋势。     

寒区桥梁超长桩承载力试验研究

通过对寒区富锦松花江公路大桥超长桩轴向承载力静载试验,实测桩顶位移与荷载、时间的关系、基桩穿越土层的极限摩阻力和桩端阻力以及基桩的极限承载力,以此验证初步设计桩长和检验初步设计所取的参数是否准确可靠,从而为基础施工图设计以及大直径、超长桩承载力计算方法的研究提供准确参数和研究资料。     

超长大直径群桩荷载传递特性研究

根据苏通长江公路大桥桩基现场静荷载测试和群桩模型离心试验,研究了不同类型超长大直径钻孔群桩荷载-沉降曲线、极限承载力、群桩效应系数、桩身轴力分布和桩顶荷载分布规律,得出超长大直径钻孔灌注群桩的桩荷载传递特性。     

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。     

超长桩钻芯检测的可行性

顺应大跨径桥梁和高层建筑等结构物下超长桩研究的需要，在现有规范的基础上，给出了超长桩适宜钻芯的最大桩长计算公式，例举了如何制定实体超长桩钻芯的较高要求，分析了配套的钻探技术要点，介绍了桩长74．02m的钻芯实例。     

双荷载箱的自平衡法在戛洒江特大桥桩基优化中的应用

戛洒江特大桥3号～6号主墩共采用118根φ2.2m的钻孔灌注桩,设计桩长85～100m,为深厚超长桩基,按摩擦桩设计。桩基持力层为中风化岩层,持力层以上也有中风化岩层,力学性能较好,考虑按嵌岩桩进行桩长优化。在4号主墩基础附近施工1根桩长75m的试桩,采用双荷载箱的自平衡法进行深厚嵌岩超长桩承载特性研究。试验结果表明,优化桩长后的基桩承载力能够满足设计荷载要求。基于试验结果及地勘参数对桩基承载力进行复核,在满足抗震和承载力要求的前提下,对3号～6号主墩原设计桩长进行优化,优化后的桩长缩短了10～22m,降低了施工成本,缩短了工期,社会经济效益显著。