冻土区病害桩基容许承载力的数值模拟分析

研究发现温度场的变化会对高原冻土区桩基承载力产生影响,针对某铁路桥梁桩基出现的承载力下降现象,考虑桩土所处的复杂温度条件,采用ANSYS有限元软件建立桩基温度场模型,分析冻土温度场变化对该桩基承载力的影响。结果表明:承压水、太阳辐射和气候变暖等因素的作用使桩土界面温度升高,导致桩基础容许承载力下降,温度场对冻土区桩基稳定性的影响不可忽视,桩基础施工应尽量减少热量带入到冻土地区中,减小对冻土的热扰动。     

青藏铁路多年冻土地区桩基础设计研究

由于青藏铁路在设计中大量使用了以桥代路的方案,因此桩基础是青藏铁路冻土区桥梁应用最广泛的基础形式。结合青藏铁路多年冻土地区桩基础的设计与试验工程,研究冻土区桩基础的合理形式、冻土活动区冻胀力对桩基础的影响、成孔工艺对桩周局部融化和回冻的影响、冻土退化对桩基承载力的影响、冻土区桩基础耐久性设计及相应工程措施等。     

厚层地下冰地段桥梁钻孔灌注桩基础试验研究综述

综合近 3 0年来国内工程冻土学界对多年冻土地区 ,尤其是青藏高原多年冻土区桥梁桩基研究的成果 ,评述冻土区桥梁灌注桩工作原理及承载力计算方法。结合现场桩基回冻过程地温场变化测试数据 ,对桩基承载力的影响因素、施工工艺提出建议。     

青藏铁路多年冻土地区桩基础设计研究

由于青藏铁路在设计中大量使用了以桥代路的方案,因此桩基础是青藏铁路冻土区桥梁应用最广泛的基础型式。本文围绕青藏铁路多年冻土地区桩基础的设计与试验工程,对桩基础的基于保护冻土的设计与工程措施给予比较全面的阐述。本文主要研究冻土区桩基础的合理型式、冻土活动区冻胀力对桩基础的影响及相应的工程措施、成孔工艺对桩周局部融化和回冻的影响分析、冻土退化对桩基承载力的影响及相应工程措施、冻土区桩基础耐久性设计及相应工程措施等问题。     

坡脚水热效应和渗流效应对路基冻融深度人为上限的影响试验研究

在冷热交变试验箱内构建冻土路基模型,进行室内冻融循环模拟试验,研究坡脚水热效应单独作用及热效应与渗流效应共同作用对冻土路基人为上限的影响。结果表明:坡脚水的热效应在季节性冻融活动层融化及冻结的初期对人为上限的影响较为明显,此后热效应的作用逐渐减弱,人为上限趋同于自然变化;在坡脚水热效应与渗流效应的共同作用下人为上限变化显著,较无坡脚水工况,路基中轴、路肩、坡脚处的人为上限极限深度分别有超过5%,8%,33%的增长;由于坡脚水的存在,路基坡脚处季节性冻融活动层的融化阶段提前,但开始冻结的时间变化不大。     

动荷载作用下高温冻土路基动力响应的模拟试验研究

高温冻土地区铁路路基,由于列车动荷载对土体产生扰动而影响其稳定性。通过分析影响冻土路基应力、变形及温度场等主要因素,建立冻土路基模拟试验装置;在路基内部及周围地表布设压力和变形传感器,并用自行设计列车动荷载加载装置对路基施加模拟荷载,进行冻土路基动力响应模拟试验。试验获得不同动荷载频率作用下路基周围地表变形以及内部土压力的变化规律。试验结果表明:动荷载频率对地表竖向位移及路基土压力的影响均存在一个临界值,采用适当的列车行驶速度可减小对冻土路基的挠动;路基内部温度场监测结果表明,动荷载可引起土体局部温升,建议采用积极的防护措施以保护路基的冻结状态。研究成果可为维护青藏铁路路基稳定提供参考。     

大直径盾构下穿施工对近邻地面构建筑物的影响分析研究

针对大直径盾构下穿近邻地面设施施工工况,建立考虑地层-隧道-构筑物相互作用的三维有限元模型,真实的模拟了盾构施工过程,系统的分析了盾构掘进对地层和构建筑物的沉降影响、刀盘位置对构建筑物的影响;进一步研究了不同位置桩的桩基承载力受盾构开挖的影响。结果表明:地面及构建筑物的沉降影响主要集中在隧道顶部,影响宽度约为隧道宽加两倍隧道埋深;刀盘正上方的地层沉降速率最大;受盾构施工影响,桩顶桩基承载力增大,桩底桩基承载力减小,当桩位于隧道正上方时,桩顶和桩底的桩基承载力的变化最大。所得结论为减小大直径盾构下穿施工对近邻地面构建筑物的影响有一定的指导作用。     

青藏高原多年冻土地段灌注桩混凝土的研究和对策

研究目的:针对青藏高原多年冻土地段建设铁路、公路遇到桥跨结构混凝土灌注桩基强度的发展,耐久性和热传递对冻土结构扰动的技术难题等情况,提出相应对策。研究方法:对青藏公路桥基混凝土的耐久性破坏进行调研、室内模拟试验、现场暴露试验及清水河、昆仑山口桩基试验。研究结果:青藏公路冻土地段桩基混凝土长期处于恒负温下,硬化强度达不到设计等级;耐久性破坏主因是正、负温频繁交替引发冻融破坏,未发现有硫酸盐侵蚀破坏迹象;混凝土初温和水化热使界面冻土结构破坏,较长时间后,界面冻土才能回复到原始冻结状态。研究结论:掺用引气减水剂或早强引气减水剂拌制低温早强耐久混凝土可以满足对于混凝土灌注桩强度、耐久性和冻土结构稳定性的要求。若采用负温(-5~-20℃)混凝土方案时,须注意抗冻剂可能产生对界面冻土结构稳定性和环保的负面影响。     

石灰桩对冻土地基预融效果模型试验研究

在高纬度冻土区修建基础工程,如何处理冻土地基使其满足承载力要求,是冻土工程施工技术的关键。为了研究石灰桩对冻土地基的预融和挤密效果,提出以破坏冻土为出发点的石灰桩放热预融方案。采用石灰桩预融冻土地基,通过群桩和单桩模型试验,测试桩周不同位置土的温度、含水率和密度的变化,确定石灰桩对冻土地基的预融和挤密影响半径。试验结果表明,所选用的桩体材料配合比,能够使桩间一定范围内冻土全部融化,提高桩间土的密度。     

软土场地倾斜群桩室内模型试验研究

通过自行研制的加载系统和量测系统装置,模拟软土地基条件,结合韩江特大桥场地特征,对设置有不同斜度基桩的群桩进行室内模型试验,分析在竖向荷载作用下的桩体工作性状,得到了桩基的Q—S曲线与极限承载力的变化规律。     

侧阻附加弯矩对桥梁桩基水平承载力影响研究

为研究桩身被动侧竖向摩阻力对大直径桥梁基桩的水平承载特性影响,首先在抗力矩概念基础上分别建立任意桩身横截面竖向侧摩阻力产生的附加弯矩计算公式及其影响下的桩身单元受力微分表达式。基于传递矩阵法及Laplace正逆变换,分别得出考虑侧阻附加弯矩影响时桩身弹性段、塑性段的传递矩阵系数解。结合推导的桩端水平阻力本构模型和给定的迭代求解方法,进而得出考虑桩侧竖向摩阻力影响的桥梁基桩桩身响应解。通过试验对比验证了本文方法的合理性,证明了桩侧竖向侧摩阻力所产生的附加弯矩对桩基水平承载力的影响非常显著。最后开展了附加弯矩参数影响分析,结果表明:不同τ-s曲线作用时桩身最大变形降低幅度变化规律均类似;桩身最大变形降低幅度随着桩侧摩阻力τ-s曲线极限值τu的增加、临界位移su的减小而增加;当长径比Lb/d≥4时,可忽略桩端水平阻力的影响;当Lb/d≥10时,可忽略侧阻附加弯矩效应的影响;长径比相同时,桩径越大,相应的初始阶段最大位移降低幅度也越大。     

摩擦桩竖向承载力计算方法研究

研究目的：解决现行桩基竖向承载力计算方法与桩-土体系的竖向变形相互独立的问题。 研究方法：首先，通过分析桩-土体系的变形机理得出合适的荷载传递函数模型；其次，根据桩-土体系的变形协调原则对桩基础的竖向承载力进行分析研究。 研究结果：针对现行桩基竖向承载力计算方法的不足，提出了一种与桩-土体系竖向变形相协调的计算方法。 研究结论：以变形协调原则与荷载传递法为基础推导的桩基承载力计算方法，能够解决桩基竖向承载力与竖向位移计算各自独立这一矛盾，满足工程设计要求。     

锚桩反力梁慢速维持荷载法桩基静载试验研究

桩基静载试验采用接近于通过竖向抗压桩的实际工作的试验方法,比较准确地反映单桩的受力状况和变形特征,确定单桩竖向抗压承载力,对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。结合京沪高速铁路基桩静载荷试验,详细阐述了锚桩反力梁慢速维持荷载法桩基静载试验工艺。     

盖挖地铁车站试验桩单桩承载力试验分析

盖挖地铁车站设计桩顶往往低于自然地面较多,当受条件限制无法进行基坑开挖时,需在自然地面上进行单桩承载力试验。由于设计桩顶以上的无效土层会对试验桩产生较大的摩阻力,会导致试验数据不准确。研究盖挖地铁车站试验桩单桩承载力试验存在的无效土层摩阻力问题,提出结合消阻双护筒的试验桩制作方法,并对试验桩单桩承载力进行试验分析。试验结果表明:单桩承载力可满足设计要求,双护筒可较好地解决试验桩无效土层的桩侧摩阻力消除问题,保证试验数据准确可靠。     

DDS桩在高速铁路复合地基工程中的适用性

结合铁路建设工程实际,选择不同地质和工况条件的施工区段,对DDS桩(全螺纹灌注挤土桩)和CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)进行复合地基载荷试验,对比分析2种桩在复合地基加固效果上的差异;对DDS桩进行实体取芯、局部开挖,研究其未达到预期效果的原因.结果表明:地质条件、工装设备和工艺直接影响DDS桩的成桩质量和加固效果;桩底和桩身螺纹质量是保证复合地基处理效果的关键;在承载力以短桩端承力为主的加固区段不宜采用DDS桩技术进行复合地基处理;在承载力以长桩摩擦力为主的加固区段可采用DDS桩技术,但须采取改进措施.     

铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力确定方法研究

针对铁路CFG桩复合地基上的铁路路堤为柔性基础的实际情况,运用数值分析和现场载荷试验,研究铁路柔性基础下CFG桩复合地基承载力的确定方法。数值分析和现场载荷试验均表明,柔性基础下CFG桩复合地基中桩及桩间土的沉降和受力规律与刚性基础差别较大,桩的荷载分担比差别也较大,故目前采用刚性基础的方法确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力是不合适的,而柔性载荷试验可以更好地反映铁路柔性基础下CFG桩复合地基的实际受力情况。因此,建议采用柔性载荷试验确定铁路柔性基础下的CFG桩复合地基承载力。     

螺杆桩自动定位成桩工艺在软基处理中的应用

以牡丹江至佳木斯客运专线铁路软土路基处理工程为背景,以提高软土地基承载力、确保高速铁路运营稳定为主要目标,将螺杆桩施工工艺、技术要点、质量控制难点、工后承载力效果确定为主要研究内容,并在本工程中引入先进的螺杆桩自动定位成桩控制系统,通过新型控制系统与传统施工工艺在施工效率、成果检验、经济效益和发展前景四个方面进行对比,集中体现了螺杆桩自动定位控制系统在快速精准定位、螺纹成型效果、灌注质量控制、地基承载力标准、资源优化节约等方面的显著优势。计划将此施工工艺作为一项优质的工程技术进行推广,并为今后工程积累经验。     

石灰桩融化岛状多年冻土的试验研究

针对岛状多年冻土区的新建工程和既有工程改扩建过程中面临的地基多年冻土稳定性问题,利用生石灰与水反应放热原理,采用预融技术对多年冻土地基进行处理,达到使冻土融化并固结沉降从而增强地基承载力的效果。在收集国内外工程中处理岛状多年冻土的主要方法和生石灰桩在处理地基的应用范围等相关资料的基础上,创新性开展石灰桩预融冻土地基室内模型试验研究,通过试验确定适用于融化高温岛状冻土且增强其地基承载力的石灰桩材料类型、材料配合比及施工工艺,并对其应用效果进行评价,形成在高温岛状冻土地区可以应用的一种新型成套石灰桩预融技术。