桥梁挤扩支盘桩受力分析与承载能力研究

围绕广东潮汕环线项目,依托环线高速公路工程开展常规桩以及支盘桩现场试桩试验,对挤扩支盘桩的受力机理进行了研究并分析了挤扩支盘桩的承载性能。结果表明:不同于传统的等截面灌注桩,当挤扩支盘桩支盘腔成孔时,周围土体受到挤压,进一步提升桩周土体的模量以及承载力;同时支盘桩的支盘结构体发挥作用承载,对应的Q-S曲线为缓变型,桩的支盘处轴力有显著变化,呈现多支点端承摩擦桩受力特征,支与盘的荷载分担比可达60%左右;相同土层条件下,极限承载能力明显强于一般的常规桩,同等设计荷载下挤扩支盘桩的桩长更短;支、盘、桩端、桩侧荷载分担比受地质条件、荷载大小影响明显,随着竖向力的增大,支盘力的发挥具有明显的时序性,盘的承载力增长潜力远大于支结构,且由上至下逐步发挥承载作用。     

挤扩支盘桩承载特性及其应用发展

挤扩支盘桩是带有多分支和(或)承力盘结构的承载桩,是一种发挥土的承压承载特性,利用土的压硬承载特征,通过挤扩工艺和设备,获取土的承载性能以及检验支盘承载力的新结构桩型。支结构、盘结构分别发挥不同土层的优良特性而表现为支盘桩承载能力高、变形小;挤扩压硬提高土体承载性能,挤扩支腔盘腔自然稳定;高性能承载可大幅度缩短桩长、减小桩径,实现原材料以及造价节省。在全国各地各行业得到广泛应用的同时也逐渐获得了业界的一致认可。对挤扩支盘桩技术研究现状进行调研,总结分析利用支盘桩承载特性得到的支盘桩结构构造、设计方法、工艺及装备、检测评定等方面的研究成果,提出支盘桩群桩结构技术、抗沉降技术、抗拉锚固技术、长期承载性能、支盘体成品检测等方面需要进一步深入研究的核心技术,用以解决基桩泥皮沉渣、高铁沉降、海上风电、边坡锚固等承载问题。     

人工挖孔支盘灌注桩与扩底灌注桩承载试验对比研究

结合新济公路虎岭至邵原段试桩的静载试验,对比研究了扩底桩与支盘桩承载特性区别,包括桩身轴力、桩端阻力、桩侧摩阻力,并讨论了支盘承担荷载情况。试验对比研究结果表明:相比支盘桩,扩底桩的承载力高、沉降小;由于支盘的存在,支盘桩和扩底桩的桩身轴力及侧摩阻力的发挥性状不相同;支盘的承载特性发挥表现出时序性;扩底桩的桩端阻力较支盘桩高,而荷载沉降曲线表明,试桩表现出了摩擦桩、端承桩的性质。     

人工挖孔支盘桩桥梁基础承载性能静载荷试验研究

以人工挖孔支盘桩桥梁基础现场静载荷试验为根据，借助埋设在桩身的钢筋应力计以及桩底的土压力盒反映在加载阶段桩身轴力和桩底土压力的变化，研究人工挖孔大直径支盘桩的荷载传递规律和承载能力。分析结果表明:人工挖孔支盘桩Q-S曲线呈缓变型，增强了桩土的共同作用，有效地发挥了土层的承载能力;在工况相同的条件下，相比等直径桩其沉降变形降低，承载力提高;支盘对于荷载的分担有明显的时序性，上部支盘先于下部支盘发挥作用，两支盘间的桩侧阻力有明显降低。     

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。     

基于FLAC3D的城市高架桥缺陷桩基竖向承载性状分析

针对工程桩在施工过程中出现的常见的两种缺陷桩型，以合肥某高架工程中的桩基工程为背景，根据现场的工程勘察资料，运用FLAC3D软件进行数值模拟分析缺陷位置改变时，对单桩承载力性状的影响；以工程缺陷桩的桩顶沉降和桩身轴力分布曲线，分析缺陷工程桩桩顶的沉降规律及桩身轴力分布特征。结果表明，缺陷位于桩体不同位置其承载力受到影响具有一定规律性。     

挤扩支盘桩结构设计对桩基竖向承载性能影响的试验研究

挤扩支盘桩作为一种新型桩基形式,在建设领域有着广阔的应用前景.为研究挤扩支盘桩结构设计的差异性因素对于桩基承载受力及变形性能的影响,建立室内1∶10大比尺挤扩支盘桩物理模型,分别开展了不同盘数的单桩模型、不同桩间距的双桩模型的对比试验研究.研究结果表明,因受相邻桩的相互影响作用,在相同桩顶反力作用下,随着桩间距减小,桩顶沉降有所增加,承载力特征值降低;受相邻盘体应力传递的影响,上盘标高较低的盘位的荷载分担占比有所增加;随着盘数的增加,桩基承载力提高,且在相同桩顶反力时的桩顶沉降变小,上盘比下盘较早发挥承载力.这些研究结果可为挤扩支盘桩的合理结构设计提供参考.     

桥梁挤扩支盘桩沉降分析与抗变形能力

挤扩支盘桩抗变形能力主要依赖于挤扩过程中支盘周围土体模量的增长、挤扩增大端承面积实现应力扩散、桩长缩短减小桩身压缩量等几个因素。对潮汕环线11组静载试验(6组常规桩、5组支盘桩)的Q-s曲线进行了分析,支盘桩表现为小变形、缓变型、高回弹率等特征。选取了典型的试桩结果进行了反分析,得出挤扩作用使得周围土体模量增长约1倍左右的结论。在此基础上,对桩端变形与桩端应力分布规律、桩身压缩量变化规律进行了分析,弹性受力阶段,桩身压缩量约占支盘桩总沉降的40%～50%。通过潮汕环线现场沉降监测的初步数据,说明了挤扩支盘桩的变形控制能力:箱梁架设完成后支盘桩的观察时间为60～120d,沉降为3～6mm;常规桩观察时间约30d,沉降为5～9mm,支盘桩的沉降小于常规桩,变形控制能力更强。     

考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法（双语出版）

为求解出支盘桩受压时扩径体处相关力学性状,并预测桩基沉降,结合圆孔扩张理论求解出扩径端力与位移关系,并对支盘桩应用荷载传递法。将支盘桩在竖向受压扩径体向下挤土位移的过程,看作土体中的圆孔扩张课题,在合理假定的基础上,分析受压时扩径体与相邻土体的相对位移,推导出扩径体水平内压力与竖向位移的关系,对扩径体下侧面进行力学分析,得出桩土接触作用面A'C段的变化规律及扩径端阻力与竖向位移的关系,并对其进行参数研究。在此基础上,选择桩侧荷载传递函数为双曲线型,桩端为线弹性,对支盘桩应用荷载传递法,得到桩顶沉降曲线及桩体内力。研究结果表明：以圆孔扩张理论推导出扩径端阻力与竖向位移关系的方法,充分考虑了扩径体的几何构造特点和挤土效应,扩径端阻力能充分体现对挤扩角的敏感性,更加符合工程实际;扩径体水平内压力在倒圆台形下侧面呈现非线性分布,随着初始孔径的增大而逐渐减小,随着竖向位移的增加,水平内压力分布的非线性愈加明显;水平内压力值随着竖向位移的增大而增大,随着挤扩角的增大而减小;考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法能有效地求解支盘桩沉降及相关力学性状,且对于支盘桩而言,挤扩角引起的扩径端阻力变化比单纯的侧阻变化更能影响最终承载力。相关方法和结论可以为工程设计提供参考。     

考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法

为求解出支盘桩受压时扩径体处相关力学性状,并预测桩基沉降,结合圆孔扩张理论求解出扩径端力与位移关系,并对支盘桩应用荷载传递法。将支盘桩在竖向受压扩径体向下挤土位移的过程,看作土体中的圆孔扩张课题,在合理假定的基础上,分析受压时扩径体与相邻土体的相对位移,推导出扩径体水平内压力与竖向位移的关系,对扩径体下侧面进行力学分析,得出桩土接触作用面A′C段的变化规律及扩径端阻力与竖向位移的关系,并对其进行参数研究。在此基础上,选择桩侧荷载传递函数为双曲线型,桩端为线弹性,对支盘桩应用荷载传递法,得到桩顶沉降曲线及桩体内力。研究结果表明:以圆孔扩张理论推导出扩径端阻力与竖向位移关系的方法,充分考虑了扩径体的几何构造特点和挤土效应,扩径端阻力能充分体现对挤扩角的敏感性,更加符合工程实际;扩径体水平内压力在倒圆台形下侧面呈现非线性分布,随着初始孔径的增大而逐渐减小,随着竖向位移的增加,水平内压力分布的非线性愈加明显;水平内压力值随着竖向位移的增大而增大,随着挤扩角的增大而减小;考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法能有效地求解支盘桩沉降及相关力学性状,且对于支盘桩而言,挤扩角引起的扩径端阻力变化比单纯的侧阻变化更能影响最终承载力。相关方法和结论可以为工程设计提供参考。     

普通灌注桩与后压浆桩特性试验对比分析

通过河南省电力公司综合调度楼工程试桩的单桩竖向抗压承载力检测,验证单桩竖向极限承载力满足设计要求;同时分析试验数据,得出了普通灌注桩与后压浆桩桩身轴力、桩身侧阻力和桩端阻力的分布规律,并指出桩身侧阻力为提高后压浆桩竖向抗压承载力的主要影响因素。     

西安东北二环立交桥桩基的力学特性分析

为深入研究黄土区域桩基的荷载传递特性,以西安东北二环立交桥桩基为对象,基于锚桩-横梁反力装置,采用慢速维持荷载加载法进行现场静载试验,研究了简化计算法与轴力线性计算法下的桩顶沉降与桩身压缩之间的关系。研究结果表明:黄土浸水稳定结构重塑之后,桩侧土层承载力变化幅度较小;试桩受压产生向下位移对湿陷变形起一定带动作用,桩周土体沉降显著;未浸水试桩桩顶荷载Pt与极限荷载Pu之比为0.6时,桩顶沉降主要为桩身弹性压缩     

基于FLAC3D的大直径实心桩承载性能数值模拟研究

基于FLAC3D模拟软件，对大直径实心桩竖向及横向的承载性能和变形特性进行数值模拟。深入而全面的研究了大直径实心桩的受力机理、承载性能与变形特性，得出以下结论：本次模拟的大直径实心桩的单桩承载力极限值为82000kN，单桩承载力特征值为41000kN，水平承载力极限值为1750 kN，水平承载力特征值为1000 kN。随着竖向位移的增大，桩周土体的沉降随着距离桩体距离的增大而减小，桩端土体与桩体和桩周土体相比沉降较小，模型承受荷载过程中桩身的压缩量较大。在各级荷载作用下，桩身轴力随着深度的增加而减小，至桩端处桩身轴力几乎降至为零。在施加水平荷载之后，桩顶部分的水平位移最大，随着桩体埋藏深度的增加，桩身位移迅速减小至零，桩身弯矩随着桩体埋藏深度的增大呈先增大后减小至零。     

多元复合地基荷载传递的试验研究

根据刚柔性桩组合的多元复合地基的静载荷试验数据,分析了多元复合地基中刚性桩、柔性桩的桩顶应力及桩端应力随上部荷载的变化;刚性桩桩身荷载传递规律;不同褥垫层厚度对桩顶应力及桩身荷载传递的影响。试验结果表明:刚柔性桩桩顶和桩端应力随着上布荷载的增加而增大;刚性桩桩身最大轴力不在桩顶,桩身负摩阻力随着深度增加而减小;随着垫层厚度的增加,刚性桩桩身负摩阻力增大,最大轴力位置下移。     

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.     

桥梁钻孔灌注桩挤扩支盘施工技术研究

随着我国科学技术的发展,在一些高层建筑、桥梁建设中,钻孔灌注桩被广泛应用,钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了不断的发展。近几年来,挤扩支盘桩作为一种新桩型,开始广泛应用于各种工程。研究挤扩支盘桩根据土层的特点,把多个分承力盘或分支设置在不同深度的并且承载力较高的土层中,在土层中形成多层端阻和多段侧阻的共同作用,改变了传统摩擦桩的受力模式。部分荷载通过分承力盘以类似端承桩的模式传递到承载力较好土层,充分利用了土体自身的承载性能,减少了桩端荷载,扩大了承力面积,从而大幅度提高承载力。     

支盘桩抗压承载性能试验研究

文章结合国道主干线宁波绕城高速公路东段工程建设项目,针对特殊地质条件,研究特有区域地质条件下挤扩支盘桩的承载性能。运用两种静载试桩法(自平衡法、堆载法)对单桩承载性能进行现场试验,并在挤扩支盘桩的同一场地进行了等截面桩的对比试验。通过对比试验分析支盘桩的承载性能,得出支盘桩的支盘发挥的作用占总承载力的40%左右,支盘桩单方混凝土承载力可以提高30%～40%左右,其研究成果可为今后支盘桩的设计和施工提供科学的设计依据。     

砂土中双桩负摩阻力模型试验研究

已有桩基负摩阻力研究多关注于桩周土体为粘土的情况,桩周土为砂土的模型试验相对较少。设计实施了砂土中单桩及双桩负摩阻力模型试验,试验中对桩顶与土表进行了分级加载,测定了模型桩桩身应变、桩顶位移以及土体分层沉降。试验结果表明:由于土表分级荷载作用下的土体沉降增加值大于桩沉降增加值,桩基中性点位置存在下移趋势。受群桩效应的影响,桩顶荷载作用下单桩沉降小于双桩沉降,土表超载作用下3倍桩间距的双桩沉降最小。从桩身轴力最大值分析,5倍桩间距的双桩可忽略群桩效应。随土表超载分级加载,单桩负摩阻力有效应力系数因侧摩阻力发挥所需桩土相对位移的影响而逐渐减少,而双桩的负摩阻力有效应力系数逐渐接近单桩时的数值。     

桥梁挤扩支盘桩施工工艺与智能化装备

桥梁挤扩支盘桩是在传统钻孔灌注桩工艺上通过增加挤扩工序形成的新桩型,施工工艺及施工质量控制是该桩型成功的前提和保证。介绍了挤扩支盘桩的施工工艺流程及施工控制要点:(1)支盘桩相对于普通桩,增加了变孔径桩钻孔、挤扩支盘、扫孔-清孔-检测程序;(2)桩成孔护壁泥浆宜采用优质泥浆,严格控制泥浆比重,比重一般控制在1.05～1.25,当穿过易塌孔土层时,增大至1.20～1.35;(3)根据地层情况,采用不同的挤扩压力值和相应的施工设备。此外,结合现有的挤扩支盘设备,对未来的智能化装备进行了展望。     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。