淤土地基灌注桩水平承载特性试验及数值计算

针对淤土地基灌注桩水平荷载作用下桩体受力特性,通过现场水平承载力破坏性试验,对不同桩长、桩径和桩基上部土体的两个试验区进行对比研究,由现场实测得到的桩体桩身轴力与弯矩分布情况,得知桩径增加和桩基上部土体改善有助于提高水平承载力,但桩径的增加对水平承载力的提高效果更为显著;利用ABAQUS数值计算对水平承载特性进行研究,并与现场试验结果进行对比分析,对比表明:现场实测数据和数值模拟的拟合程度较好,说明有限元在桩基水平承载能力研究方面具有合理性,为进一步利用有限元研究桩体水平承载力提供了一定的理论基础.     

不同成桩工艺对单桩竖向承载特性影响的现场试验研究

由于成桩工艺不同,桩基的承载机理和工作性状会有明显差异。通过现场试验,研究了泥浆护壁钻孔灌注桩和全套管护壁钻孔灌注桩两种施工工艺对单桩竖向承载特性的影响,以及两种施工工艺对桩身轴力和桩侧阻力发挥的影响规律,同时分析了两种工艺导致的桩基承载力差异。结果表明:全套管全回转钻孔灌注桩的极限承载力是泥浆护壁钻孔桩的1.25倍,桩顶沉降前者比泥浆护壁钻孔桩减小了36%,全套管全回转桩的施工工艺相较于泥浆护壁钻孔灌注桩可以提供更高的桩基承载力。     

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。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

钻孔灌注桩后压浆技术研究

在目前的桩基础中常用的有预应力管桩、钻孔灌注桩基人工挖孔桩等,其中在高层建筑及桥梁工程中主要的基础形式是钻孔灌注桩,但是对于传统的钻孔灌注桩,因其在成孔的时候容易导致桩底出现沉渣,桩侧容易出现泥皮等问题,导致桩端摩擦力及桩端阻力大大减小。为此本文为改善桩土间的相互作用,提高桩基的承载力,对钻孔灌注桩中的后压浆技术通过试验进行研究,希望能对桩基工程领域有所帮助。     

复杂荷载下斜坡桩基承载力数值模拟研究

针对斜坡桩基受陡坡作用影响桩基前后土体不对称,侧摩阻力有所不同,容易产生安全隐患问题,对复杂荷载下斜坡桩基承载力进行数值模拟研究。在复杂荷载作用下获取水平受荷桩的挠度微分方程,采用有限单元法确定桩周土抗力及与其对应的桩身位移关系;建立数值分析模型,对桩基模型实施网格划分,计算出桩体和土体的各项参数,分析不同坡度、邻坡距和桩长条件下桩基极限承载力的变化规律和影响因素,利用数值模型确定极限上拔承载力。结果表明:在复杂荷载下,获得不同位置桩身弯矩和土体模量对桩身弯矩的改变,可通过改善土的模量提高桩的水平承载力。     

挖孔桩与钻孔桩的经济技术比较及挖孔桩技术应用的探讨

以山西太原至祁县高速公路人工挖孔桩施工技术工作为例,从桩基容许承载力方面入手对人工挖孔桩与钻孔灌注桩进行了经济技术比较,同时对人工挖孔桩关键技术、施工组织安排作了探讨,并对挖孔桩进行了技术经济性评价。     

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     

人工挖孔桩施工技术在桥梁工程中的应用

以几座桥梁工程为例，介绍在不同水文地质条件下采用不同护壁措施的人工挖孔桩的成功经验，包括边开挖边现浇混凝土护壁成孔；双液注浆止水后现浇混凝土护壁开挖；插打钢护简护壁开挖；倾斜钢围堰内压浆封底人工挖孔桩的具体做法。并讨论桥梁工程中如何科学合理采用人工挖孔桩的方法。     

桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能影响研究

桩基主要依靠桩侧和桩端土体提供承载力。大直径超长桩基的受力特性复杂,受土体性质、桩基类型、桩顶反力等诸多因素影响,尤其是泥浆护壁施工工艺形成的侧壁泥皮的影响,其桩基承载力发挥离散性大。为研究桩侧泥皮对大直径超长钻孔摩擦桩承载及受力性能的影响,基于现场取样获得的泥皮强度,采用有限元数值方法,从荷载沉降、桩身压缩、荷载分担比等角度,定量分析研究了大直径超长钻孔灌注桩受泥皮影响的规律。结果表明,大直径超长钻孔灌注摩擦桩承载力主要由桩侧摩阻力提供,泥皮效应对单桩极限承载力折减显著,其极限承载力仅为不考虑泥皮效应的38.5%,随着泥皮强度降低,桩侧土体侧摩阻降低,相同桩顶反力时沉降增大,单桩极限承载力降低。在实际工程中,泥皮的存在客观上很难避免,对于以桩侧摩阻力为主来提供承载力的大直径超长摩擦桩,宜采取措施降低泥皮含量,或增加泥皮强度,以保证桩基承载力正常发挥。     

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。     

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验

旋挖挤扩灌注桩在桩身上通过旋挖挤扩技术形成多个承力盘,承力盘有效的扩大了承载面积,盘上表面阻力能有效提高桩的抗拔承载力。同时由于承力盘位于桩身,与扩底桩的扩大头位于桩底不同,在桩身位移较小的条件下承力盘就能发挥较高的承载力。本文通过室内砂箱模型实验,对于旋挖挤扩灌注桩的抗拔机理进行了初步的实验研究。对比了不同位置单盘、双盘旋挖挤扩桩以及直孔桩的抗拔承载力。在此基础上,利用有限元对实验过程进行了同步模拟,对实验成果进行了验证。     

公路锚索桩板墙锚固桩承载力施工措施与研究

锚索桩板墙高效的结合了岩土锚固技术与传统支挡结构的优势，能有效降低施工成本，提高施工效率，在山区高速公路高填方路基中应用广泛。锚索桩板墙锚固桩的承载力是影响整个预应力锚索桩板墙支挡效果的关键因素之一。基于桩土体系的荷载传递规律，文章介绍了公路工程锚索桩板墙锚固桩的承载能力计算模式，总结了锚固桩的锚固承载能力影响因素，结合实际工程特定地质条件下锚索桩板墙人工挖孔锚固桩的施工工艺与质量控制，提出了基于锚固桩尺寸、基于桩身强度的施工质量控制措施。研究成果对公路工程锚索桩板墙人工挖孔锚固桩施工质量的控制及承载能力的研究具有一定的借鉴。     

桩端沉渣对钻孔灌注桩承载性能影响数值模拟研究

为研究桩端沉渣对钻孔灌注摩擦桩承载及受力性能的影响,基于有限元数值方法,建立有桩端沉渣的钻孔灌注单桩桩土相互作用有限元数值模型,分别以桩端沉渣厚度、沉渣模量作为变量,从荷载沉降关系、桩身压缩、荷载分担比等方面,定量分析研究普通钻孔灌注摩擦型桩基承载特性受沉渣影响的规律。研究结果表明,沉渣的厚度及模量对桩基承载力具有显著影响,桩端沉渣越厚,或沉渣模量越低,则桩端土体刚度越小,桩端土体可提供的承载能力越低,桩基极限承载力越低。实际工程中,宜从提高清渣工效、降低沉渣厚度,并适当改善桩端沉渣力学性能来提升并保证钻孔灌注桩安全性能。     

多年冻土区灌注桩的人工冷却试验研究

多年冻土区灌注桩修筑过程中，混凝土携带的热量和水化热会对周围冻土产生强烈的热扰动，由于基础在回冻前承载力非常小，因此桩基的快速回冻已成为该地区基础设施建设中备受关注的问题。为解决该问题，创新性地提出人工冷却法在多年冻土区灌注桩中的应用，以实现基础的快速降温和回冻，并在青藏高原北麓河进行现场人工冷却灌注桩试验。试验结果表明：人工冷却降温效果显著，试验进行到第2天，基础周围土体温度已经降至天然场温度以下；随着冷却试验的继续进行，基础和周围土体的温度会进一步降低；人工冷却有效降低了土体温度，并增加了桩基周围土体的冷储量，冷却试验结束后的第7个月试验桩的平均界面温度为-0.6℃，无冷却措施桩对应的平均界面温度为-0.37℃。承载力计算结果表明：人工冷却可以快速、大幅提高桩基的承载力，通过该措施的应用，试验桩的承载力可提高至2 231 kN，而无冷却措施桩对应时刻的承载力仅为549 kN；该措施有效缩短了冻土区灌注桩施工的后续等待时间，经过人工冷却的桩基承载力很高，冷却结束后即可进行上部荷载的施工。人工冷却可作为冻土地区桩基快速施工中的一种重要方法和有效途径，其不仅能够解决灌注桩对冻土产生热扰动这一难题，还能够有效缩短工程的建设周期，具有很高的工程应用价值。     

黄土地区桥梁灌注桩承载力试验

依托吴定高速公路建设,对试验区土体开展物理力学性质试验,得出了试验区土样界限含水率、压缩系数及抗剪强度指标。通过桩基静载试验,得到了桩基的Q~s曲线、桩身轴力曲线和桩侧摩阻力分布曲线。试验结果表明,试验区旋挖桩孔灌注桩表现为比较典型的摩擦桩,且单桩的Q~s曲线表现为陡降型,最终确定单桩极限承载力为9000kN。研究结果可为依托工程桥梁桩基设计提供依据。     

超长钻孔灌注桩竖向承载特征试验研究

通过对钻孔灌注桩现场静载试验和桩身应力实测资料的分析,讨论了持力层为卵石、强风化层灌注桩的承载特性和荷载传递机理,研究了桩端阻力、桩侧摩阻力和单桩压缩变形与桩-土的关系。结果表明:桩侧摩阻力和桩端阻力的作用时机存在先后顺序,桩周土摩阻力在极限承载力中占比很大。     

高压旋喷桩加固后桩基水平静载原位试验研究

浅层桩周土的性能对桩体水平承载力有很大影响,通过加固桩周土来提高桩体水平承载力是一种经济有效的手段,但目前国内其研究甚少。通过现场全尺度水平加载试验来研究、分析高压旋喷桩加固后灌注桩在软土中的水平静力加载性能,为进一步动力计算提供前提条件和基本依据。试验结果表明:将延深度5倍和7.5倍D(D为灌注桩桩径)范围内的土体进行高压旋喷桩加固后,灌注桩水平承载力分别提高了2/3和1倍,且其桩身弯矩显著下降,从而大大提高了旋喷桩的抗开裂性能,保证桩体能在较大水平作用力下截面混凝土不发生开裂。     

水平振动荷载作用下支盘桩承载性状研究

运用自行研制的桩-土动力相互作用模型试验装置,采用数字式变频仪控制输入荷载的频率,通过不同刚度系数的弹簧获得不同荷载级别,对支盘桩模型试件进行了荷载试验,分析了不同工况下桩身弯矩变化趋势及桩侧土压力变化状况。借助Abaqus软件对试验模型进行了数值模拟,对土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,桩-土相互作用的界面模拟采用接触面单元实现,考虑初始应力的影响,考虑桩-土间的脱开和滑移。分析结果表明:随着激振频率的增大,支盘桩的动力响应在整体上有减小的趋势且水平动承载力有所提高,承力盘设置在距离土体表面较近部位有利于支盘桩的水平动承载能力的提高;水平振动荷载作用下,支盘桩能与土体形成刚度较大的共同作用体系,与直径桩相比具有更高的抗变形能力,其承载力及变形特性受激振荷载大小、激振频率大小、承力盘位置、桩周土性状等因素的影响。     

深层搅拌桩在人工挖孔桩护壁中的应用

人工挖孔桩有工程造价低、施工工艺简单、成孔大等优点,然而在淤泥分布较厚地区用常规护壁法却难以推广使用。用深层搅拌桩作为护壁使得在淤泥分布较厚地区推广使用人工挖孔桩成为可能。