荷载作用下桩间相互作用系数计算分析

传统弹性解法对桩间相互作用系数的求解没有考虑主动桩加载因素对被动桩的影响。本文基于剪切位移法的基本荷载传递方程,引入理想弹塑性的桩土界面关系,将单桩加载过程分成弹性、弹塑性、塑性3个阶段分别考虑主动桩对被动桩的影响,特别考虑了弹塑性阶段主动桩弹性区和塑性区对被动桩的不同作用,提出了一种简化的考虑加载影响的桩间相互作用系数计算方法。最后通过与模型试验比较分析,验证了计算方法的正确性。     

高速铁路大直径桩基础水平承载力机理研究

结合连镇铁路新沂河特大桥试桩工程,通过单向多循环加载法对桩端自由的PHC管桩和钻孔灌注桩进行水平承载力试验得出地基土水平抗力系数的比例系数m值;采用有限元软件对钻孔灌注桩进行数值模拟得出沿桩长范围的剪力、弯矩、位移和桩侧土抗力分布曲线。研究表明,同类地质条件下,两种桩基础工程特性不同,实际工程中可结合具体工程要求合理选择桩基础结构形式;钻孔灌注桩弯矩最大值主要分布在自桩顶1/4桩长范围内,桩身水平位移和桩侧土抗力最大值主要分布在自桩顶桩长1/8和自桩底部1/4桩长范围内。     

城市轨道交通简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值研究

在考虑不同轨温幅度变化,且不考虑梁端铺设钢轨伸缩调节器的情况下,采用强度指标及变形指标对地铁简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值进行研究。结果表明:线路纵向阻力参数、列车制动荷载和轮轨黏着系数对桥墩纵向水平刚度限值的影响较大。在1.8倍列车荷载下,采用0.164摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取100,180 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取150,220 kN/cm。采用0.250摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取250,500 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取300,500 kN/cm。由于该计算结果为理论分析结果,采用的阻力参数、荷载参数等与实际是否相符合还需要进一步验证。     

连盐铁路软土区PHC桩水平承载能力研究

预应力高强混凝土(PHC)管桩对软土地基有加固作用。针对连盐线软土地区PHC管桩受水平荷载及变形性状的问题,通过现场单桩水平静载试验,得到了PHC管桩在水平荷载作用下的荷载-变形关系,进而计算出PHC管桩与钻孔灌注桩的水平承载力及地基土水平抗力比例系数(m值)。通过对比发现PHC管桩的水平承载力与钻孔灌注桩相近,而m值有较大不同。研究成果可为苏北地区其它相同地质高速铁路及准高速铁路设计提供经验。     

砂土地区超长基桩双荷载箱法承载特性试验研究

依托越南砂土地区某工程超长基桩,采用双荷载箱法进行原位承载力试验,研究砂土地区超长基桩的荷载位移曲线、桩身压缩、桩身轴力传递、桩土相对位移、桩侧及桩端摩阻力分布等承载特性.研究结果表明:荷载箱附近土体表现出典型弹塑性体特征,靠近荷载箱的土体先出现桩土相对位移,其位移量最大,土体侧摩阻力优先发挥;离荷载箱越远,土体侧摩阻力发挥越晚,达到极限状态之前桩侧摩阻力与位移曲线呈线性关系;桩端阻力-位移曲线呈现出典型的两阶段特性,加载前期迅速上升,随后随桩端位移线性增长;该地区基桩密实砂层转换系数推算在0.6～0.7之间,略低于国内常用值.本文的研究方法和结果可为类似条件砂土地区超长基桩的承载特性研究提供参考.     

成层软土地基中轴横向组合受荷桩内力与位移分析

成层软土地基中,桩基础在竖向与水平荷载联合作用下桩身内力与位移的计算为一复杂非线性问题.同时获取单桩桩顶的各向位移对多向荷载下的群桩计算有重要意义.采用侧阻软化模型、端阻双曲线模型和p-y曲线模型分别描述桩侧土、桩端土的竖向与水平向荷载传递性状,利用挠曲线微分方程将荷载传递法与p-y曲线法结合,建立轴横向受荷桩的分析模型,通过有限差分法求解挠曲线方程以获得桩身内力与各向位移.工程实例分析表明,结合荷载传递法与p-y曲线法的轴横向受荷桩分析方法能准确计算桩身的P-Δ效应,并能同时准确地获得桩顶竖向位移与水平位移的大小.     

淤泥质粉质黏土温控动三轴试验

针对宁波市轨道交通2号线一期工程,利用温控动三轴试验系统,开展淤泥质粉质黏土的动力特性试验,研究温度、加载频率、动应力幅值对土体的累积塑性应变、动弹性模量、阻尼比和孔压等的影响。结果表明:淤泥质粉质黏土的动力特性发展规律受动应力幅值的影响很大,当动应力幅值接近临界动应力时,增大振动频率会降低临界动应力值;在相同应力水平下,淤泥质粉质黏土的强度随着温度的升高而增大,呈现热硬化趋势;在不同的动应力幅值、振动频率和温度下,淤泥质粉质黏土的动弹性模量和阻尼比随动应变的增大而减小,动应变随动应力比的增大而增大,近似呈线性增长。     

循环荷载下冻土桩基力学特性研究

通过给冻土单桩模型上端施加循环荷载,分析循环荷载幅值、频率及冻土温度的变化对桩身应变、桩身轴力、桩侧冻结应力以及桩土相对位移的影响规律,开展循环荷载作用下冻土桩基力学特性的研究。研究结果表明:桩身应变随着加载时间先增加后稳定,且低温环境和小荷载条件下更有利于桩身应变的稳定;桩身的应变随荷载幅值及频率的增加而变大,随温度的降低而减小;桩身轴力沿着桩深不断减小,是由于桩侧土体使桩从上部开始受力;低温环境下桩身轴力相对较小,这是冻土地区桩基稳定的有利条件;桩侧冻结应力首先从桩基的上端发挥作用,并逐渐向下传递,分别增大荷载幅值、频率及降低温度都会增强桩侧冻结应力;桩土相对位移受荷载幅值、频率及温度的影响明显,频率能够影响桩土的承载模式。     

洞庭湖区饱和原状粉质黏土累积塑性应变规律

对洞庭湖区的饱和原状粉质黏土进行室内动三轴试验,分析软土地基土体在动荷载作用下的变形特性,探究动应力幅值、围压、固结比和加载频率对饱和粉质黏土累积塑性应变的影响。累积塑性应变发展形态随加载条件的不同可以分为稳定型、临界型、破坏型3类。用拟合函数对室内动三轴试验结果进行拟合分析,得出Monismith指数函数适合破坏型曲线,而对数函数不适宜于稳定性曲线的结论。针对稳定型曲线收敛的特点,提出一个新的稳定型曲线累积塑性应变数学模型,能更好地模拟曲线的变化规律,为计算软土地基在长期循环动荷载作用下产生的累积塑性变形提供了一定的参考。     

铁路桥梁大直径预应力管桩单桩试验

为验证大直径预应力管桩设计参数和施工工艺的可靠性,以京雄城际铁路固霸特大桥为工程背景进行了试桩试验。对于所选取的试桩,经低应变反射波法和高应变法检测桩身结构完整性,判定为Ⅰ类桩。通过单桩竖向抗压及水平承载力试验得到了单桩抗压荷载-沉降曲线及抗压极限承载力、单桩水平荷载-位移曲线及水平极限承载力,推定了地基土抗力系数的比例系数;并通过桩头与承台的连接可靠性试验得到了桩头与承台连接的破坏荷载。     

京津城际路基沉降数值模拟与原位观测对比分析

研究目的:京津城际轨道交通工程天津段内广泛分布软土,其成因类型主要为冲积、海积,局部为湖沼堆积;岩性为各类黏性土、粉土、砂类土等,夹淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土.上述土体含水量、孔隙比较大,所以在路堤荷载及列车荷载作用下的沉降变形较大.为满足无砟轨道对路基工后沉降的要求,路基基底采用CFG桩复合地基进行加固.由于复合地基受力状态复杂,对其进行工后沉降预测较为困难,本文采用数值模拟和原位数据对比分析的方法对路基的工后沉降进行预测.研究结论:(1) 采用数值模拟及原位测试数据对比分析复合地基的沉降变形规律,得出桩间土的压缩主要发生在桩长下部的1/4～1/6桩长范围内,桩端的刺入量占总沉降值的20%～30%;(2) 由实测的沉降-深度分布曲线可以得到,桩端以下土体压缩层厚度为桩平面分布宽度的1倍左右;(3) 有限元计算所得的最大沉降量和工后沉降量,与观测值相比较为接近,采用有限元计算结果推断的工后沉降差异,小于根据实测值采用经验公式得到的推断值,因此在沉降计算中应推广有限元方法.     

新型CFG桩板结构加固软土地基模拟研究

以京沪高速铁路某段软土地基为例,运用数值模拟和模型试验相结合的方法,研究采用新型CFG桩板结构加固软土地基的效果.采用ANSYS有限元软件模拟软土地基和新型CFG桩板结构复合地基在荷载作用下的位移,通过模型试验获得软土地基和复合地基的P-S曲线.数值模拟结果表明:经过CFG桩板结构加固的地基竖向位移明显减小,在结构加固区域范围内板、桩与桩间土以整体形式下沉,水平位移值较小.模型试验研究表明:CFG桩板结构复合地基由弹性工作状态向塑性工作状态过渡的临界外荷载为200 kPa左右,约为处理前地基临界荷载的2倍;CFG桩板结构在控制软土地基沉降方面效果显著.     

关于单桩竖向抗压静载试验应注意的问题

研究目的:本文就<铁路工程基桩检测技术规程>中单桩竖向抗压静载试验应注意的问题进行论述,以指导施工实际. 研究结论:准确掌握单桩竖向抗压静载试验,要重视现场的实施操作细则,方法应采用慢速维持荷载法,地基承载力满足地基压应力,所用仪器、设备在标定有效期内,基准梁一端固定、一端简支,最大有效加载量应不小于设计单桩承载力特征值的2.0倍,每级荷载施加时间不小于2 h、且达到沉降相对稳定标准,单桩竖向抗压承载力特征值是单桩竖向抗压极限承载力的一半;全过程达到规范化、程序化,即可检测得到准确的单桩竖向承载力.     

无砟轨道桩板结构路基设计计算

鉴于无砟轨道桩板结构路基没有相应的设计规范,在分析其结构特点和使用要求的基础上,借鉴相关行业标准和研究成果,将荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载,提出按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,取各自的最不利组合以分项系数形式的表达式进行桩板结构路基设计计算。对荷载分项系数、组合值系数、准永久值系数以及结构抗力设计值和正常使用规定限值提出建议值。建议:承载板长度宜取20~50 m、厚度宜取0.5~0.8 m,并按一定原则设置;桩间距纵向宜取5~10 m,横向宜与线间距相对应;设置过渡段以满足过渡衔接处差异沉降和竖向转角要求。     

确定嵌岩桩下伏溶洞顶板安全厚度的局部强度折减法

以一岩溶区建筑工程为例,建立桩基-顶板-溶洞相互作用力学模型,通过不断折减溶洞顶板强度参数,直到溶洞顶板塑性区完全贯通,获取强度折减系数,进而获得溶洞顶板安全厚度和桩基极限承载力。溶洞顶板安全厚度为模型顶板厚度与强度折减系数之商;桩基极限承载力为模型桩顶加载量与强度折减系数之积。桩基静载试验表明计算结果合理。与简化理论解析法相比,局部强度折减法不受溶洞形状、顶板边界、荷载作用位置等因素制约,具有普适性。     

防波堤抛石挤淤沉降数值计算方法研究

引用非定常西原黏弹塑性流变模型表达淤泥质软黏土的本构关系;结合模拟退火全局优化算法理念,基于MATLAB和ABAQUS交互软件平台,开发模拟退火法与有限元耦合反演程序,以获得模型计算参数;最后进行抛石挤淤后防波堤基础下卧淤泥质软黏土的变形数值计算分析。结果表明,非定常西原黏弹塑性流变模型适宜于表达淤泥质软黏土的本构关系;模拟退火全局优化算法与有限元耦合反演模型计算参数的效果好,适用于沉降数值计算分析。本文为抛石挤淤后防波堤基础沉降预测和控制提供了数值计算方法参考。     

淤泥质软土基坑边坡稳定性分析及其加固方案研究

明挖隧道施工的淤泥质软土基坑在开挖过程中,其部分断面处的基坑边坡易出现较大的地表累积沉降和边坡水平位移,会严重影响到工程建设的安全性。采用有限元强度折减法对案例工程上述断面处的基坑边坡进行了稳定性分析,得出该边坡的安全系数仅为0.63,并找到潜在的滑动面及其破坏模式。在上述研究的基础上,提出了2种加固方案。经分析,在坡脚注浆、设置钢板桩和堆土反压加固方案的加固效果不理想,在坡脚注浆并设置抗滑桩加固方案能显著提高边坡稳定安全系数,能有效控制地表沉降和边坡面位移。     

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。     

考虑泊松效应的单桩竖向承载变形特性研究

单桩在承受上拔或下压荷载时,其桩侧极限摩阻力相差较大,桩身泊松效应是重要的影响因素之一.考虑泊松效应对桩-土界面法向应力的影响,推导得到上拔与下压荷载作用导致的桩侧极限摩阻力改变量的表达式;根据双曲线荷载传递模型,得到考虑泊松效应的的τ-z曲线;在位移协调法的基础上,通过迭代更新桩底位移使桩顶轴力与桩顶荷载相等,提出各级荷载作用下桩身位移响应的计算方法;基于Matlab开发平台编制单桩在竖向荷载作用下Q-S曲线和抗拔系数的计算程序,通过与现场试验数据对比验证了本文计算方法的可靠性.研究结果表明:单桩的抗拔系数随着桩土平均模量比的增大而增大,但其增长速率逐渐减小;随着长径比的增大,单桩的抗拔系数线性减小.随着桩土平均模量比的增大,抗拔系数受长径比的影响逐渐减小,当桩土平均模量比为6000时,抗拔系数几乎不随长径比的改变而变化.     

徐连线软土路基接触网支柱基础的研究

研究目的:改建铁路陇海线徐州至连云港电气化工程中,连云港地区表层为软黏土(海积黏土、淤泥质黏土),其下为淤泥,地基承载力低;地基沉降变形大,容易产生不均匀沉降;当受到外界扰动时易引起土体结构破坏,致使土的强度急剧下降;工程地质条件差。针对该工程软黏土路基,结合既有线路电气化改造现状,研究适用于徐连线软黏土路基接触网支柱基础的处理方案。研究结论:(1)在表层土较深的高填方地段,采用T型基础,利用基础翼缘部分主要承受垂直荷载,基础自身不会沉降,深入软土部分开挖量小,对既有行车安全影响小;(2)对路基填土厚度不足2.0m的区段,采用浅埋扩大底基础,首先换填基底材料,采取先抛片石对软土路基进行局部加强后,再填砂石土夯实,将基础底部承载力提高到设计值后,再进行扩大底基础的施工,降低基础对原状土承载力的要求;(3)浅埋扩大底基础,经现场试验验证,接触网基础顶面的水平位移、基础转角及支柱柱顶挠度满足设计要求,安全可行;(4)研究成果对于其他地区特殊地质条件下接触网支柱基础的处理方案具有较大的指导意义。