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。     

持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨

当基桩的持力层为中风化泥岩时,单桩竖向承载力究竟应该按嵌岩桩计算还是按摩擦桩计算比较合理,有一定的困扰。现通过一个工程实例,经过对比计算分析,得出如下结论:(1)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≥5 MPa时,来自桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些,基桩按嵌岩桩计算合理些。(2)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≤4 MPa时,来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些,基桩按摩擦桩计算更合理些。(3)上覆土层的性质和厚度,决定了桩周土侧阻力发挥作用的程度:若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较大,宜按摩擦桩进行计算;若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较小,宜按嵌岩桩进行计算。     

结合消阻护筒的试验桩桩侧摩阻力和桩端阻力试验研究

石家庄地铁人民广场站试桩采用静载试验方案加载测试,设计要求除进行承载力测试外,还需确定桩侧各土层的分层极限侧摩阻力和桩端土的端阻力,以及桩侧摩阻力和桩端阻力占单桩极限承载力和承载力特征值的比例。利用消阻双护筒消除无效土层的侧摩阻力,通过桩身应力观测,利用弹性力学公式推算桩身轴力、桩侧摩阻力及端阻力的分布及变化规律,为设计提供依据。结果表明:1)双护筒消阻装置可直接消除无效土层段的侧摩阻力,使试验桩真实反映工程桩的实际承载力、侧摩阻力、端阻力及沉降值;2)达到极限承载力时,桩侧总阻力占比65%~66%,桩端总阻力占比34%~35%;达到承载力特征值时,桩侧总阻力占比76%~80%,桩端总阻力占比20%~24%;试桩承载力类型均为端承摩擦桩;3)局部范围内土层桩侧摩阻力表现为应力和位移的软化特征;4)桩端持力层主要为卵石层,对承载力的贡献平均占比约30%。     

软岩地区桥桩竖向承载力计算

在54根桥梁工程软岩嵌岩桩承载力和桩身内力测试数据的基础上,主要分析了软岩嵌岩桩承载力推荐公式中的土层侧阻力、嵌岩段侧阻力、端阻力的发挥参数及它们与长径比、嵌岩比等的关系,给出了合理的参数建议计算公式。依托青岛海湾大桥工程,对用3种不同计算公式得出的计算值和工程实测值进行了比较,结果显示:该推荐公式的计算结果更接近试验值。     

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。     

摩擦型桩的轴向抗压承载力研究

根据大型钻孔灌注桩原位测试结果,分析了摩擦型桩的承载力工作机制,提出了在粘性土层中单桩的桩侧土层以及桩土接触面上,有效应力-排水状态占优的观点.根据这一观点,分析了桩侧粘性土应力水平对其极限侧摩阻力的影响.根据粘性土层的物理力学指标及物理状态指标间的差异性,讨论了桩侧极限摩阻力规范取值方法中存在的问题.所陈述的观点,对今后摩擦型单桩的极限承载力分析计算及相关规范的修正具有参考价值.     

水泥搅拌桩复合地基现场试验研究

结合南京地铁四号线某车站地基加固工程,对水泥土搅拌桩复合地基进行了单桩承载力、复合地基承载力、桩侧摩阻力和桩土应力等多项室外试验研究,得出水泥土搅拌桩复合地基附加应力的主要集中范围、竖向应力沿着水泥土桩的状态分布和水泥土复合地基的加固机理。试验结果可为水泥土搅拌桩复合地基的承载力和沉降变形的计算打下基础。     

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。     

基于神经网络的混凝土预制桩单桩竖向极限承载力参数分析

应用BP神经网络，对混凝土预制桩单桩竖向极限承载力进行预测，并分析了各种参数对单桩竖向极限承载力的影响。通过影响因素分析，确定了桩径、桩长、入土深度、桩侧摩阻力加权平均值、桩端阻力平均值等参数对单桩竖向极限承载力有影响。对混凝土预制桩单桩静载试验资料进行分析和取样，将包含上述参数的样本与单桩竖向极限承载力形成数据对，采用三层神经网络进行训练，输入层为各参数，输出层为单桩竖向极限承载力，建立了混凝土预制桩单桩竖向极限承载力预测模型。研究表明，所建立的模型能够有效地预测混凝土预制桩单桩竖向极限承载力，通过参数分析，能够得出各参数对单桩竖向极限承载力的影响规律，从而确定比较合理的单桩设计参数。     

大直径阶梯型变截面桩竖向承载力计算方法研究

通过分析阶梯型变截面桩-土体系的荷载传递过程，综合考虑桩侧土体侧摩阻力及端桩承载力的发挥情况，并考虑一定的安全储备，提出了基于变形协调原则的变截面桩基竖向承载力和沉降的计算理论和公式，该方法克服了规范法中桩基竖向承载力和沉降不相关的缺陷，并以某深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩为例，分别采用变形协调原则法和规范法对该桩基进行计算和对比分析，结果表明:变形协调原则法计算出来的桩基竖向承载力小于规范法计算值。     

基于修正的Kerisel法桩基负摩阻力计算研究

负摩阻力问题广泛存在于软土场地的桩基工程中,若处理不当,将导致严重的桩基功能失效。因此,深入探讨桩基的负摩阻力分布规律及其计算方法,具有重要的工程实际意义。通过对修正的Kerisel法负摩阻力计算公式的分析,验证了该公式的有效性,可为工程设计中计算桩基负摩阻力值提供参考。     

抗滑桩设计锚固长度影响因素分析

文章分析了岩层地基横向容许承载力[σH]、土层地基系数随深度变化的比例系数m、土层内摩擦角φ及地面横坡对抗滑桩锚固段长度H2的影响程度和影响规律,对工程设计中相关参数的确定和计算方法的选取提供了参考依据。     

基于摩擦拱的抗滑桩间距计算模型研究

基于桩间摩擦拱效应,考虑坡面倾角对抗滑桩桩间距的影响,并以此建立计算模型,分别得到了相应的桩间距计算方法。通过考虑摩擦拱顶部和拱脚处土体强度,得到了相应的计算桩间距公式,并在一定条件下以此为临界点来最终确定桩间距的计算结果。通过工程实例,进一步验证了考虑斜坡倾角情况下抗滑桩桩间距的计算模型比较合理,并分析了桩间距与土体内摩擦角以及桩间距与斜坡倾角之间的关系。     

一种改进的单桩计算弹性理论法

弹性理论法是单桩计算的经典理论方法。然而在单桩计算的弹性理论法中,假定桩周各桩段所受的侧摩阻力为均匀分布,这与实际工程存在较大的差异。该文针对该问题,引入桩侧各桩段的侧摩阻力为线性分布的基本假定,根据桩土界面位移协调条件,推导了相应的单桩理论计算公式,为桩基计算提供理论参考。     

CFG单桩复合地基室内模型试验研究

利用几何相似准则,建立CFG单桩复合地基室内模型,通过平板载荷试验,分析不同褥垫层厚度在荷载作用下桩身轴力随深度的分布特征,总结了荷载沿桩身传递的一般规律,得出了桩身不同深度处桩侧摩阻力作用的发挥规律。并通过对比分析得出不同褥垫层厚度桩端阻力、桩土应力比随荷载的变化规律,进而为CFG桩复合地基在沿海地区吹填土加固中的广泛应用提供依据。     

浸水状态下湿陷性黄土场地螺旋灌注桩负摩阻力与土体湿陷规律试验

为深入揭示大厚度黄土地区黄土湿陷特征、水分入渗规律、湿陷范围以及黄土湿陷对长螺旋灌注桩与双向螺旋挤土灌注桩负摩阻力变化的影响等问题,在兰州榆中大厚度湿陷性黄土场地进行了4组双向螺旋挤土灌注桩与2组长螺旋灌注桩浸水载荷试验。试验结果表明:浸水试坑内与试坑外浅标点的湿陷沉降量与时间变化规律基本一致;土体湿陷具有明显的阶段性,并非整体一次完成;土体在不同深度处发生湿陷的时间、湿陷总量各不相同,且深标点整体的湿陷沉降较浅标点发生更加充分;径向与竖向水分入渗速率整体呈函数型衰减,竖向入渗速率是径向的1.5~3.0倍,提出了通过水分入渗速率确定湿陷范围的计算方法,并与试验结果进行对比;土体湿陷竖向深度在24 m范围内,径向在10 m范围内,建议湿陷性黄土地基处理时将竖向24 m、径向10 m作为参考范围;同一工况下双向螺旋挤土灌注桩受到的负摩阻力明显大于长螺旋灌注桩,确定双向螺旋挤土灌注桩桩侧负摩阻力大小时,应将距离桩心0.75D为半径的圆周范围内丧失湿陷性的土体考虑进去,且受力面积按1.5倍桩侧表面积等效放大。     

钻孔灌注桩桩端破坏模式及极限承载力研究

在Mindlin解的基础上,采用数值积分的办法,计算了桩端的应力状态。根据莫尔-库仑破坏准则得出了桩端的破坏面形状以及极限端阻力。并具体分析了桩端破坏面形状以及极限端阻力与桩长、桩径、土性等因素的关系:桩端埋深越大,桩端破坏面稍偏大,对应的极限端阻力越大;桩径越大,破坏面越大,但是,桩端极限承载力却越小;内摩擦角越大,破坏面越大,桩端极限承载力也越大;粘聚力越大,破坏面越小,桩端极限承载力越高;泊松比越大,破坏面越大,桩端极限承载力越大。拟合了一个包含上述影响因素在内的极限端阻力简化公式。最后通过一些工程实测结果分析出了经验系数的取值范围。     

考虑径向位移时柔性桩荷载传递机理研究

基于李海芳竖向位移模式,考虑桩体径向位移,根据轴对称弹性理论,分析柔性桩的荷载传递。根据桩侧摩阻力条件,导出有效桩长的计算式,进而获得桩身应力、桩侧摩阻力的计算式。通过对比分析,验证计算式的合理性,并对相关参数的影响进行了分析。     

软土地区盾构施工对既有单桩工作性状的影响分区研究

为研究既有桩基位于拟建隧道周围不同位置时,隧道开挖对桩基产生的受力与变形规律,依托天津地铁3号线北站至铁东路站左线盾构区间项目,利用ABAQUS软件将隧道周围软土按照桩端径向、切向位置的不同划分为8个区,建立考虑软土修正剑桥本构关系的二维有限元模型,探讨隧道开挖后桩基分别处于设计荷载和极限荷载下的桩侧摩阻力和桩身位移变化规律,并建立隧道开挖对邻近单桩工作性状的影响分区。计算结果表明： 1）隧道开挖会使桩基近隧道侧产生负摩阻力,负摩阻力最大值随桩到隧道径向距离的减小而逐渐增大,随桩长的增大而逐渐增大; 2）隧道开挖会导致桩身极限侧摩阻力降低,当桩端位于隧道两侧分区时降幅较大,在10%~15%; 3）桩端分别位于隧道两侧、底部、顶部分区时,依次对桩身倾斜率、桩身挠曲变形和桩顶沉降的影响最显著; 4）提出能够对隧道开挖后既有单桩工作性状分区进行评价的指标,当桩端位于3区时,盾构隧道开挖造成单桩的综合影响程度最大,应加强施工监控措施。