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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

填海地层挤扩支盘桩抗压抗拔静载试验研究

为探讨填海地层挤扩支盘桩的承载机理，依托深圳市滨海大道下沉隧道桩基工程，开展了挤扩支盘桩抗压、抗拔现场静载试验，分析了挤扩支盘桩桩顶位移规律、桩身轴力分布规律、支盘结构承载情况及分担比例等。结果表明，支盘桩达到桩顶极限荷载量时，仍具有较大的承载潜力；支盘桩桩身轴力分布在支盘位置发生突变，且盘位置突变量值高于支位置；埋深较深处盘结构与埋深浅处盘结构相比，发挥承载能力时具有明显的滞后效应；抗压支盘桩桩顶受荷较大时，支盘结构发挥主要承载功能，桩端及桩侧发挥辅助承载功能；设计时应将支盘结构设置于力学性质较好的土层，以充分发挥桩身范围内各土层承载能力；支盘结构的施作对支盘周土体具有挤扩压硬作用，提高了支盘周土体的承载能力。     

基于荷载传递法的单桩沉降简化计算方法

基于荷载传递法,考虑桩侧土体软化特性,提出一种单桩沉降预测的简化算法。采用内接三折线模型模拟桩侧阻力与桩土剪切位移间非线性关系及软化特性,采用双曲线模型模拟桩端阻力与桩端位移的非线性关系。根据桩侧及桩端荷载传递模型,利用简化递推方法可由桩端位移获得桩顶沉降。给定一系列桩端位移,即可绘制单桩荷载-沉降曲线。最后,结合实际工程案例,对上述方法进行验证。     

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。     

沉降控制的单桩竖向承载力及其数值分析方法

通过对某大桥3根钻孔灌注桩静载试验结果的数据分析,拟定各层土桩侧阻力和桩尖土层端阻力的位移函数,并根据单桩荷载传递理论建立在竖向荷载作用下的桩土相对位移沿桩长分布的微分方程。最后利用基桩在各土层交接面处的力和位移的协调关系作为边界条件计算出微分方程的数值解,从而得出各土层在桩顶加载过程中的阻力以及桩土相对位移沿桩长的分布情况,为有效确定单桩竖向承载力和桩顶控制沉降量提供了分析数据。     

挤扩支盘桩地震动力特性数值分析

挤扩支盘桩主要通过桩基中部多个挤扩支盘机构来大幅提升桩基在复杂荷载作用下的抗拔、抗剪性能。对这种新型桩基的研究目前较少,特别是在地震荷载作用下的力学响应研究更少。基于有限元方法,对挤扩支盘桩基-承台结构展开局部及整体精细建模,根据已有的加速度时程曲线,对挤扩支盘桩的动力响应展开分析,获得了其在多种工况下的变形特征以及内力包络图,并与非扩盘桩结构展开了对比。本研究成果可辅助工程设计人员进一步了解挤扩支盘桩结构在动力作用下的响应特性,从而优化其配筋设计,提升结构的动力安全性能。     

预制桩挤土效应及邻近地铁车辆段结构力学响应

借助数值法,基于圆孔扩张理论,建立预制桩沉桩过程的精细模型,分析软土预制桩沉桩挤土效应,计算评价邻近地铁车辆段结构的力学响应特征。研究表明:预制桩沉桩挤土影响主要在1.1倍桩长范围内,桩周土产生侧移和沉降且两者平均值比为1.15;软土区预制桩沉桩挤土引起的位移在桩身范围内遵循圆孔扩张理论的分布特征,基于圆孔扩张理论的数值计算思路可行;预制桩沉桩过程会引起桩周土产生显著的挤压、剪切效应,桩周土发生大变形且进入塑性状态,等效塑性区半径约为4倍桩径;邻近地铁车辆段结构因预制桩沉桩挤土产生的附加变形及内力均远小于控制值,结构处于安全状态;软土区类似工程预制桩设计时,建议开展预制桩沉桩挤土效应分析,使结构在10倍剧烈扰动区半径以外。     

上拔荷载作用下挤扩支盘桩颗粒流数值模拟

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,研究粘土地基中挤扩支盘桩受上拔荷载时,荷载-桩体位移关系、土体变形破坏情况及地基位移场分布。结果表明:荷载与桩体位移变化曲线分为初始弹性阶段、中间塑性阶段和破坏阶段;土体破坏产生的滑裂面主要从下部支盘的端部沿斜上方向地表发展;土体颗粒受影响区域为倒钟形。     

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.     

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。     

桩端桩侧后注浆钻孔灌注桩承载性能试验研究

从钻孔灌注桩竖向承载机理及其承载能力影响因素出发,考虑桩端桩侧复式后注浆施工对钻孔灌注桩端土层和桩侧泥皮的加固效应,初步探讨了郑州地区复式后注浆钻孔灌注桩的承载能力和变形特性,通过郑州某工程复式后注浆钻孔灌注桩现场足尺寸静载荷试验,研究了后注浆对钻孔灌注桩桩端阻力、桩侧摩阻力的提高效应,对桩端桩侧荷载分担比以及对沉降变形和整体竖向承载力的影响等.结果表明:桩侧注浆很好地改善了桩土界面力学能质,使侧阻力得到有效发挥;桩端注浆使沉渣层等桩端土层得以加固,桩端阻力提前发挥;复式注浆作用使桩土界面塑性位移减小,桩顶沉降变缓,灌注桩承载能力得到明显提高.     

挤扩支盘灌注桩承载力影响因素的数值模拟研究

运用PLAXIS有限元软件,基于岩土弹塑性本构关系的数值计算理论,建立桩-土轴对称模型,模拟支盘形状、位置、大小、数量和距离软弱层高度等参数条件下的桩基承载力特性及变化规律,分析在竖向荷载作用下挤扩支盘灌注桩对桩基承载力的主要影响因素。研究结果表明:支盘形状对于承载力没有明显影响;桩基承载力随支盘位置向下移动而逐渐提高,但是当支盘距桩底部距离小于L/3(L为桩长)时,支盘位置下移对桩基承载力影响不显著;桩基极限承载力随着支盘半径和支盘数量的增加逐渐提高;当支盘与软弱层间距小于4倍夹层厚度时,桩基承载力随支盘与软弱层距离的逼近而逐渐降低。研究结果可为挤扩支盘桩的设计参数选取提供参考,为支盘灌注桩的工程设计和优化提供技术支持。     

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。     

路堤荷载下带受力盘塑料套管混凝土桩受力及变形研究

针对带受力盘塑料套管混凝土桩(简称带受力盘TC桩)群桩基础在路堤荷载下的受力及变形,选取上海市奉贤区奉浦大道道路建设工程桥头带受力盘TC桩处理段进行现场试验,通过在路基埋设土压力盒、钢筋应力计、表面沉降板、分层沉降管研究在路堤荷载下带受力盘TC桩受力及变形机理。结果表明:带受力盘TC桩桩身存在负摩阻力;经带受力盘TC桩加固处理后,路基总沉降量小,工后沉降得到有效控制,能满足设计及施工要求;作用在盖板上的应力基本由桩体承担,通过侧摩阻力和端阻力传递给深层地基土体。     

基于变形控制的岩溶区基桩承载力研究

深入分析了岩溶区基桩的承载机理及侧阻端阻的传递规律,建立了合理基桩侧阻端阻荷载传递模型,该模型可充分考虑桩周岩土体的加工软化和加工硬化型土的不同特性及桩端沉渣对基桩承载力的影响.在此基础上,根据桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度,推导得出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式,从而通过桩顸沉降量来确定岩溶区基桩的竖向承载力.最后,结合自平衡静载试验,对理论方法进行了验证.实测荷载一沉降曲线与理论曲线吻合良好.     

考虑荷载传递非线性特性的基桩竖向承载力计算

在现有基桩竖向承载力计算方法基础上,考虑桩侧荷栽传递的非线性特征,采用双曲线模型表示桩侧摩阻力.同时,为反映施工中桩端沉渣对承载力的影响,采用三折线模型表示桩端阻力,在此基础上采用幂级数求解方法建立考虑荷载传递非线性特性的基桩竖向承栽力计算方法,反映土体分层影响与桩桩土相互作用.工程实例分析表明,对桩侧剪力-位移实测数...