砂土地区超长钻孔桩承载性状研究

加蓬共和国Ogooué特大桥桥位处的地层为深厚砂土层,基桩均采用钻孔灌注桩,采用数值方法研究了桩长、桩径、桩土弹模比、桩端土与桩侧土弹模比对超长钻孔桩承载性状的影响,分析了各因素下桩顶位移-荷载曲线、桩端位移-荷载曲线、桩身轴力传递、桩身压缩以及桩侧摩阻力的承载特性。结果表明:在一定桩长范围内增加桩长可提高基桩承载力,超过一定长度后增大桩长并不能提高基桩承载力;超长基桩在达到承载力时桩顶位移大,其中桩身压缩量占较大的比例,在大吨位超长基桩设计时应选择合理的长径比来提高基桩承载力;提高混凝土强度等级对增加基桩承载力较小,但能改善桩顶的沉降特性,基桩混凝土强度等级可选用C30～C35;增大桩端土的弹性模量可改善桩顶荷载-位移特性;其研究成果为砂土地区超长钻孔桩的设计与施工提供了一定的理论参考依据。     

水平荷载作用下筒桩承载性状数值研究

采用三维有限元、无限元耦合分析模型,并考虑了桩土体系中混凝土开裂引起的非线性、钢筋与混凝土的耦合作用等因素,研究了水平荷载作用下筒桩的承载性状。结果表明,大直径筒桩荷载-水平位移曲线呈缓变型,水平承载力主要应由桩顶的水平变形予以控制;剪力集中分布在桩顶及地面附近,建议对上两处加强配筋;当桩体周围土质条件较差时,增加桩长并不能有效地提高桩的水平承载力,且存在一个最优桩长,同时满足承载、抗弯和稳定性要求;筒桩壁厚存在临界厚度,靠增加壁厚的手段来减小桩的横向变形能力有限;随着桩径的增加,桩的水平极限承载力增加明显。     

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.     

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。     

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。     

软土地区特长桩水平承载特性研究

基于软土地区一组特长桩水平静载试验结果,给出了试桩水平临界荷载、水平极限承载力的判定方法及得出试桩表现出弹性长桩一般特性的结论.同时分析了桩侧土水平抗力系数的比例系数m随水平荷载H0(桩顶位移Y0)的变化情况,并建议工程应用中采用水平力达到水平极限承载力时的实测数据推算出来的m值比较稳定.通过比较二桩的承载特性,桩长对桩身变位有一定影响,而桩身影响范围基本不变.     

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。     

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。     

基于试桩实测规律的大直径钻孔桩荷载传递分析

为建立适合黄河中下游以中密~密实粉土、粉细砂及可塑~硬塑粉质黏土为主要冲积地层条件的大直径钻孔桩承载变形计算分析方法,基于郑州市三环快速路工程6个场地18根试桩现场试验结果,在分析桩侧摩阻力和桩端阻力随桩土相对位移和桩端位移发挥规律的基础上,建立大直径钻孔桩桩侧荷载传递模型和桩端承载模型,并给出计算参数取值;通过工程实例计算分析验证计算方法的可行性与合理性,在此基础上,改变桩径、桩长等参数,进一步计算分析该场地条件下大直径钻孔桩承载及变形规律。结果表明:大直径钻孔桩桩径越大,Q-s曲线拐点越明显;荷载较小时,增加桩径对提高大直径钻孔桩承载变形性能的影响更显著;大直径钻孔桩承载性能的提高幅度随桩长增大明显减小,通过增加桩长来提高大直径钻孔桩承载性能存在有效性之问题;未注浆大直径钻孔桩呈现较明显的刺入破坏模式,桩径越大,桩长越小,发生刺入破坏时桩顶沉降变形越小;桩端后注浆可提高大直径钻孔桩有效桩长,随桩长及桩径增大,提高单桩极限承载力量值越大。     

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。     

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。     

五河口斜拉桥超长大直径工程试桩研究

为获取五河口斜拉桥超长大直径工程桩的极限承载力值，对2根直径2．5m桩长95m的工程桩，采用桩基静栽试验自平衡法单、双荷载箱技术进行试桩研究，为最终确定桥墩桩基础设计提供了直观的参考依据。该试桩方法适合特大型桥梁桩基施工场地小、试验时间短、试桩荷载大的要求，试桩经注浆补强工艺后可作工程桩应用。     

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.     

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。     

深厚嵌岩超长单桩承载性能研究

为了解深厚嵌岩超长单桩的承载性能,以戛洒江特大桥4号墩桩基(采用超长群桩基础,基桩嵌岩段超过50 m)为背景,采用FLAC3D仿真计算软件建立有限差分模型,计算桩顶竖向荷载作用下,不同桩长(71,81,91 m)和桩径(1.5,1.8,2.0,2.2 m)组合单桩的沉降、荷载～沉降变化规律以及竖向荷载分担比例.结果表明...     

大直径灌注桩桩侧摩阻力试验研究

根据苏州地区4根大直径桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力试验结果,给出了该地区主要土层的侧摩阻力及其极限摩阻力建议值。试验表明:相当一部分桩侧土层未能达到极限状态,只有54 5%～78 4%范围内的土层达到极限值;桩底沉渣直接影响桩顶沉降及极限承载力;随着长径比的加大,桩侧摩阻力发挥效率降低。     

超长大直径单桩荷载传递特性研究

针对超长大直径灌注桩,通过苏通长江公路大桥现场静载测试和模型试验,对桩侧摩阻力和桩端阻力的荷载传递机理、承担荷载的比例及其影响因素、荷载-沉降关系等进行了研究,得出超长大直径灌注单桩的荷载传递特性。     

大直径超长钻孔灌注群桩基础关键技术研究

通过搜集近十几年来大直径超长钻孔灌注桩相关研究,对其在荷载传递机理、承载力影响因素、群桩效应、沉降计算理论,以及关键施工技术等方面进行系统的归纳与总结,并将结论应用于实际工程设计当中.其研究成果对工程设计人员开展大直径超长钻孔灌注群桩基础的设计工作具有一定指导价值,同时可以辅助科研人员开展相关的研究工作.     

塑料套管混凝土桩单桩承载特性研究

为研究塑料套管混凝土桩（TC桩）的承载特性,采用室内试验研究外设塑料套管对桩体竖向抗压强度的影响;结合现场试验,对不同桩尖类型的桩体进行了静载和荷载传递试验,分析不同桩尖类型的TC桩单桩承载能力和桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的变化规律。建立了TC桩单桩沉降和侧摩阻力的简化计算方法,并与现场实测数据进行了对比。试验结果和理论分析结果表明：外设的塑料套管可提高桩身混凝土的竖向抗压强度约23%～38%;桩尖直径为26cm圆形桩尖的单桩静载试验的极限承载力最大,其次是30cm圆形桩尖、方形桩尖、十字形桩尖;侧摩阻力沿桩深呈两头小中间大的态势,最大侧摩阻力发生在2/5～4/5桩深范围内;所得的理论值与实测值相吻合。