斜锚桩垂直静载荷钢管桩试桩技术研究及应用

通过创新研究,利用永久性墩位的工程桩进行试桩平台搭设,开展斜锚桩垂直静载荷钢管桩试桩试验,从而测定钢管桩桩侧分层摩阻力和桩端阻力,确定单桩竖向承载力,分析钢管桩的桩端闭塞效应,确定钢管桩在设计荷载范围内的桩顶轴向反力系数,为钢管桩基础设计提供科学依据。     

基于p—y曲线法的高桩码头有限元分析

利用有限元软件ANSYS对高桩梁板式码头整体结构进行三维有限元分析。在桩土相互作用的处理中,采用复合地基反力法即p-y曲线法模拟土体,将土体离散成法向与切向非线性土弹簧,分别模拟桩侧土抗力与桩的侧摩阻力及桩端阻力,这较之前常用的按照嵌固点计算的常规算法更能使得进行结构计算时反映出真实情况。通过计算分析,得到基于复合地基反力法的桩基的弯矩与剪力图。比较在同等荷载作用下基于p-y曲线法与常规算法下两种有限元模型的计算结果,通过桩的轴力、弯矩及剪力等计算结果的比较分析得到两种计算方法的差别,为高桩码头的设计计算提供参考。     

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.     

考虑桩土界面相对位移与界面外土体剪切变形抗拔桩荷载传递分析

传统理论分析方法在分析桩体荷载位移关系时,都存在各自不同的缺陷。剪切位移法假定桩土界面不产生相对滑移,荷载传递法的分析计算是基于一种表征桩侧摩阻力与桩体总位移关系的桩土荷载传递模型之上,但事实上桩侧摩阻力是由桩土界面相对滑移产生的。通过对抗拔桩变形模式进行分析发现,桩体总位移可以分为桩土界面相对位移与桩土界面外土体位移两部分。因此,通过建立一种表征桩侧摩阻力与桩土界面相对位移关系的桩土界面荷载传递模型,结合使用桩土界面荷载传递原理与剪切位移法对两部分位移量进行计算,从而得到了不同荷载作用下桩体总位移。通过与工程实例进行对比,证明了本方法的合理性。     

高承台嵌岩灌注桩屈曲稳定分析的能量法统一解及工程应用

为探讨桥梁工程中高承台嵌岩灌注桩的屈曲稳定特性,假定桩侧地基反力系数呈非线性的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理导得桩身屈曲临界荷载与计算长度统一法解答,并据此讨论了地基反力分布、桩身自重、桩侧摩阻力及桩顶自由长度等对桩身屈曲稳定的影响规律。工程应用结果表明,考虑地基反力的复杂分布时,桩身屈曲分析结果更趋合理。     

上拔力作用下桩土相互作用数值分析

上拔力作用下桩土之间的相互作用较复杂。文中利用ANSYS软件建立石首建宁大桥桩土模型,选择桩土作用非线性Drucker-Prager模型,结合桩土接触面特性与荷载传递机理分析上拔力作用下桩身轴力、桩侧土压力和桩侧摩阻力的变化。结果表明,上拔力作用下桩身轴力由上到下逐渐减小,钢管桩表现为纯摩擦桩;桩侧土压力随深度逐渐增加,与库伦土压力公式计算结果吻合;上拔力作用下桩侧摩阻力自上而下逐步发挥,最大摩阻力出现在桩的中下部。     

湿陷性土引起的单桩负摩阻力理论预测模型

利用Randolph的桩土相互作用模型,建立了单层和多层湿陷性土引起的单桩桩周负摩阻力的预测模型,推导了单桩负摩阻力的预测公式.利用此公式,只需知道土体的剪切模量和静载荷试桩桩顶的沉降,便可以方便地对湿陷性土引起的单桩负摩阻力的分布进行预测.     

负摩阻力作用下单桩的承载性状分析

利用荷载传递法和有限层法的数值分析对承受负摩阻力的单桩荷载性状进行了分析,研究了填土高度、桩顶荷载、桩端土刚度对桩身轴力、桩底阻力的发展及桩沉降的影响。研究发现软土地基中,0.5 m的填土高度就能使负摩阻力较充分地发挥,承载负摩阻力的端承桩与摩擦桩一样,承载力需结合桩的沉降确定。     

GFRP管桩与钢管桩的承载性能模型试验研究

为掌握GFRP管桩的竖向承载性能，进行了泥炭质土条件下GFRP管桩静载荷模型试验研究，对桩侧摩阻力和端阻力分布进行分析。结果表明:GFRP管桩的极限承载力较同等尺寸的钢管桩稍大，同时桩顶沉降也稍大；由于GFRP管桩桩身较大的压缩变形量使得桩身下部桩土相对位移较小，相应的侧摩阻力得不到充分发挥；GFRP管桩的端阻力基本可以忽略不计，不宜作为端承桩使用；GFRP管桩作为承重桩使用的关键是减小桩身压缩变形量。     

考虑桩顶刺入变形的刚性桩复合地基桩土应力比计算

对荷载作用下刚性桩复合地基的变形特性进行了分析.在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,基于荷载传递法,引入"等沉面"概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,等沉面上、下桩侧负、正摩阻力均沿桩长均匀分布,导得了刚性桩复合地基桩土应力比计算新公式,该公式综合考虑了桩侧正、负摩阻力,桩体上、下刺入变形以及桩径,桩长和土层性质等影响因素.最后应用所得公式对一个群桩复合地基试验的桩土应力比进行了计算,结果表明,当桩侧摩阻力充分发挥时,计算结果和试验结果较为接近.     

横向荷载对基桩竖向承载力的影响分析

为研究横向荷载时基桩竖向承载力的影响,首先利用m法假设下轴横向受荷桩桩身挠曲方程的幂级数解,得到桩周土对桩身抗力沿桩轴向的分布,在此基础上利用横向受荷桩桩侧土体应力分布弹性解,求得桩周所受法向压力的变化量,进而得到桩侧阻力极限值的变化量沿桩轴向的分布,将此变化量积分得到由横向荷载引起的桩侧极限摩阻力的变化量,由于横向荷载对桩端阻力影响不大,故此即为基桩竖向承载力的变化量,横向受荷桩的竖向承载力即为此变化值与无横向荷载作用时基桩的竖向承载力之和.然后将导得的计算公式对某试验进行分析,其结果表明计算值与实测值吻合较好.最后对横向荷载下基桩极限侧阻力变化量的影响因素进行了分析.分析结果进一步证明了横向荷载对基桩竖向承载力有一定影响,在工程设计中值得注意.     

现浇X形桩复合地基桩土应力比及负摩阻力现场试验

结合南京市桥北污水处理厂软基处理工程,开展了现浇X形桩(简称X形桩)单桩及单桩复合地基竖向承载力特性现场试验,测得了荷载-沉降曲线、桩土应力比、桩身轴力以及桩侧负摩阻力等分布规律,分析了不同桩间距与荷载等级下复合地基中桩土协调相互作用和荷载分担比;并进行了同等条件下等混凝土用量圆形桩竖向承载力特性试验和分析。结果表明:复合地基中X形桩桩侧负摩阻力主要发生在0.27倍桩长以上;同等条件下,桩侧负摩阻力最大值约为其正摩阻力最大值的60%;X形桩复合地基桩土荷载分担比较普通圆形桩复合地基桩土荷载分担比更合理,承载力也更高。     

桩侧摩阻力强化效应有限元分析及其应用

运用非线性有限元理论对粉喷桩桩土相互作用进行有限元分析,阐述了桩端土压缩模量及桩长对侧摩阻力沿桩身分布的影响规律,定量分析了桩侧摩阻力强化效应在桩端以上的作用范围及强化程度,并将结论应用于邯郸某危房重建工程地基粉喷桩加固处理设计参数中,载荷试验证明设计参数选择是合理的.     

深火山灰软基大直径桩静载试验

深火山灰软基地质条件下的大直径桩受力状态复杂,为研究其实际受力过程,以西湖岫子特大桥为依托工程,以锚桩-反力梁为反力装置,采取慢速维持荷载的试验方法,确定大直径桩在深火山灰软基地质条件下的荷载-位移关系、桩侧摩阻力的传递关系。试验结果表明:深火山灰淤泥层强度低,侧摩阻力增长缓慢,但最终实测值大于标准值25 kPa,因此在同类桩基设计中,可适当考虑较大的火山灰淤泥侧摩阻力进行计算。     

后压浆提高桩基础承载力机理试验

通过桩基现场静载破坏试验,对比分析桩端后压浆和常规桩的桩端阻力、侧摩阻力、承载力的发挥性状,采用浆土相互作用机理和宾汉流体模型分析桩端后压浆承载力提高机理,结果表明:浆土相互作用提高桩端土强度,促进桩端阻力更大程度的发挥,极限荷载下桩端阻力值提高105.71%;浆液上返改变桩土界面性质,桩土相对位移减小侧摩阻力得到提高,极限荷载下侧摩阻力值提高16.31%,所占总荷载比例减小8.24%;试验分析浆液上返高度为54.54%桩长,理论分析与试验分析的浆液上返高度较相近,浆液上返段侧摩阻力的增强效应沿桩端向上减小;桩端后压浆改变摩擦桩的承载特性,桩基础沉降减缓,承载力提高28.57%。     

不同地质后注浆钻孔灌注桩承载力试验研究

为了研究不同地质土层对后注浆钻孔灌注桩的桩端承载力和桩侧摩阻力的影响和作用机理,通过3根桩端后注浆钻孔灌注桩的静载荷试验和内力测试,取得了注浆前后单桩承载力、桩身轴力和桩顶的沉降数据,推算出桩端承载力和各土层的桩侧摩阻力。通过分析荷载-沉降曲线、桩身轴力分布图,探讨了不同桩端土层强度的桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力影响的作用机制,进一步研究不同地质条件钻孔灌注桩后注浆技术的承载力改善性状,分析承载力提高的机理和效果各不相同的原因。对比不同地质条件桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力的影响程度,验证了桩端承载力和桩侧摩阻力在不同桩端土层强度条件下会产生不同的相互作用和影响。试验结果表明:钻孔灌注桩后注浆技术的应用可以有效地提高钻孔灌注桩的单桩承载力,明显地减少桩顶的沉降。不同地质土层的桩端后注浆可以不同程度地提高桩端承载力和桩侧摩阻力,桩端承载力和桩侧摩阻力的提高幅度均与桩端土的力学性质密切相关,粗粒土提高幅度大于细粒土。实际工程中,为充分利用注浆后单桩承载力所能提高的潜力储备,可根据桩端地质条件不同,合理调整端阻力、侧阻力增强系数取值。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算

针对刚性桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,通过拟合桩土单元体竖向相对位移分布函数,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形以及中性点和桩土界面变形协调,对桩土相对位移变形形式、桩侧摩阻力变化规律、桩端土反力模型作一定的简化,建立出刚性桩桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算方法。最后,采用该沉降计算方法对模型试验及工程实例进行分析。结果表明,柔性基础下与刚性基础下刚性桩复合地基变形模式与桩土应力比有很大的差异,沉降计算值及桩土应力比与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,能够对刚性桩复合地基沉降量计算提供参考。     

湿陷性黄土桥梁桩基自然浸水载荷试验

湿陷性黄土由于其自身特点对桩基承载产生较大影响。为了研究自然条件下的浸水湿陷前后桩基承载力的变化特性。本文通过西安辛家庙转盘立交工程现场载荷试验,结合当地自然环境条件,对位于湿陷性黄土内的桥梁桩基自然浸水前、后的承载力变化进行对比分析,结果表明在自然渗水条件下,浸水前后桩基承载力差异较小,沉降量差异较大,承载力的大小需由变形控制;未浸水试桩桩侧摩阻力分布不均匀,提供摩阻力的主要为3.7~9.7m和12.7~17.2m;浸水试桩侧摩阻力分布呈上小下大形态,主要由下部桩周土提供摩阻力。     

成孔工艺对钻孔灌注桩桩侧摩阻力的影响

通过在二种不同成孔工艺施工的钻孔灌注桩中埋设钢筋应力计，对灌注桩进行静载荷试验，测得在各级荷载下的桩身轴力分布，获得在极限荷载下桩身侧摩阻力分布，得出二种不同成孔工艺对桩身侧摩阻力的影响。     

黏性土地基中摩擦型能量桩现场热响应试验

温度作用下摩擦型能量桩不仅会引起桩体热应力,而且会引起桩体位移.针对黏性土地基中摩擦型能量桩开展现场热响应试验研究,实测进/出口水温、桩体温度以及桩体热应变与热应力等变化规律;分析能量桩换热功率、桩体轴向约束应力、侧摩阻力、轴向相对位移以及中性点位置等热力响应特性.研究结果表明:试验条件下,3.0 kW恒定输入功率时,...