填土荷载对邻近桩排影响的有限元分析

建立了填土荷载对邻近桩排作用的三维有限元模型,分析桩顶边界条件和桩-土接触变化时桩基的不同性状,探讨了桩-土间土拱效应,分析了桩身挠曲、桩侧土压力和桩身轴力同填土荷载之间的变化规律。结果表明,填土荷载作用下,桩身挠曲与填土荷载成非线性关系,可以用三折线模型来模拟;桩顶自由时,桩前的土压力介于朗肯主动土压力和被动土压力之间,呈非线性分布。同种土中,桩侧土压力沿桩身呈线性分布,但比Ito理论和沈珠江理论求得的极限土压力都小。桩-土间设置接触单元能更实际地模拟桩基负摩擦力。所得结论对研究被动桩桩-土相互作用以及桥台桩基的设计和施工提供参考。     

不同配筋形式下微型桩的桩顶变形量研究

基于对微型桩力学特性的研究,建立其桩顶水平位移的力学模型,分析同一外力作用下不同配筋形式微型桩桩顶变形情况。研究表明:不同配筋形式微型桩桩顶变形量主要取决于总配筋材料截面惯性矩的大小,两者成反比关系。理论计算分析得到桩周配筋桩的桩顶变形量最小,钢管桩的桩顶变形量最大;桩心配筋桩的配筋率虽等同于桩周配筋桩,但其桩顶变形量明显大于桩周配筋桩和锚筋桩。最后,通过数值模拟对理论计算分析进行了验证,结果基本一致,桩周配筋桩抗弯、抗变形的效果远甚于其他配筋形式微型桩,是锚筋桩和钢管桩的有效组合形式。     

基于特大型岩溶空洞下桩基施工技术研究

以广那高速公路K0+110大桥24-1号桩基出现的特大型岩溶空洞为例，针对岩溶空洞影响下的桩基安全性进行分析，提出采用“钢筋混凝土+浆砌片石”双层护壁的施工方法。利用有限元分析软件，建立桩-岩溶-岩土体相互作用模型，通过分析护壁前后桩基的桩顶沉降、竖向承载力、桩端承载力及桩侧摩阻力等参数，验证该施工方法的可行性，为类似工程提供借鉴经验。     

岩溶地区桩基承载力分析

以某高速公路内岩溶区桥梁桩基建设为研究背景,探索各因素与桩基承载力的关系情况。选取ANSYS软件平台搭建相对标准化的三维模型探索工况情况、溶洞高度、溶洞跨度、桩身弹性模量等4个因素依次变化时桩基荷载与沉降位移变化关系。最后得到如下结论:(1)岩溶会削弱桩基承载力,桩基施加于溶洞顶板的影响大于桩基贯穿溶洞的情况。(2)桩基贯穿溶洞时桩基最大承载力与溶洞高度、跨度均呈线性负相关关系,溶洞高度的影响大于跨度。(3)桩身弹性模量与桩基最大承载力呈正相关关系,若弹性模量大于30. 0 GPa时增长幅度逐次减小。     

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

多雨冲沟区桩基础所处环境特殊,冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性,通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台,最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态,尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程,科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下,横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律,提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数,给出相关工程技术建议。研究结果表明:随着桩长的增加,桩基的横向承载力逐渐增大,但桩长越长,承载力变化幅度越缓;桩长相同的情况下,坡度越大,桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式,实践时需考虑不同坡度对应的折减系数;坡度增大,相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大,增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议:复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时,需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离,必要时进行边坡专项防护,并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时,需适当提高距桩顶(20%～30%)桩长范围内的桩基配筋率,坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护,保证桩基施工安全及后期正常使用。     

基于离散单元法的下伏溶洞上方桩基承载力研究

为研究下伏溶洞对其上方桩基承载力的影响，以广州市白云机场北某道路工程为依托，采用PFC^2D颗粒流软件，建立灰岩地层下桩基+溶洞离散元模型，研究下伏溶洞的径长、顶板厚度、溶洞形态与溶洞偏桩位移对其上方桩基承载力的影响。结果表明：1)在桩基下伏单溶洞的情况下，增加溶洞径长、洞高或洞宽均会降低桩基极限承载力；2)相较洞高，洞宽对桩基承载力的影响更加显著；3)增大溶洞顶板厚度会提高桩基极限承载力；4)当偏桩位移超过6倍桩径时，基本可忽略其对桩基承载力的影响。该研究结果可供类似工程设计参考。     

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。     

桩侧溶洞对桥梁桩基沉降和桩端受力影响分析

以处于灰岩地区的某桥梁工程为依托,建立桩基-溶洞三维仿真模型,分析不同荷载下桩侧溶洞关键尺寸大小对岩溶区桥梁桩基桩顶位移和桩端反力的影响。结果表明：桩侧溶洞高度的增加会导致桩顶位移增大,但对桩端反力影响较小;桩侧溶洞跨度的增大对桩顶位移和桩端反力影响不大;桩侧溶洞跨度相同时,桩顶荷载及高跨比的增大会引起桩基沉降量和桩端反力值增加;桩侧溶洞高度及高跨比较大时,建议增大桩基嵌岩深度,以确保相邻桩基差异沉降量满足要求,桩侧溶洞高度为4～6 m时,可考虑采用强度较低的桩端持力层。     

隧道开挖对既有桥梁桩基承载力影响数值分析

依托成都地铁13号线隧道近距离穿越娇子立交桥桩基工程,建立有限元模型,研究隧道开挖对于托换桩基剩余承载力的影响,并分析了桩基与隧道净距、断桩长度比两个因素.结果 表明:进行断桩处理的既有桩基的承载力发生明显的承载力损失,主要为桩侧承载力损失.实际施工过程中,可根据桩基与隧道净距、断桩长度比确定剩余承载力占比取值区间.     

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。     

水平加筋与散体材料桩组合型复合地基承载力计算

研究了单层水平加筋与散体材料桩组合型复合地基的承载力计算方法。在同时考虑水平向加筋体的约束作用及桩土接触面存在剪切力的基础上,依据极限平衡条件推导出水平向加筋和散体材料桩双向组合型复合地基承载力计算公式,可以同时考虑水平加筋以及桩体和土体重力对地基承载力的贡献。通过工程实例,探讨了土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角以及水平加筋对复合地基承载力的影响。分析结果表明,提高土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角等可以提高复合地基承载力;其他条件相同时,桩顶设置水平加筋层后,地基承载力可以得到较大提高。     

参数变化对多元复合地基承载力的影响

结合室内模型试验和理论研究成果,考虑土的弹塑性和桩、土接触的高度非线性行为,建立比较合理的多元复合地基数值模型;通过改变设计参数(桩径,桩长,桩模量,褥垫层厚度,褥垫层模量),对多层地基多元复合地基承载力作了较系统的研究,有利于推动多元复合地基工程设计及理论研究的发展。     

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。     

水泥搅拌桩-网复合地基变形影响因素分析

双向水泥搅拌桩因其可充分利用地基土，对地基扰动小，可减少下卧层沉降，同时因加固形式多样，造价低廉，污染小，被广泛应用于滨海地区吹填土地基处理。双向水泥土搅拌桩与加筋褥垫层构成的复合地基，可以增强土体的抗剪强度，提高地基稳定性。由于复合地基承载力和变形特性受多种因素影响，其影响效果也有较大差异。为此，以唐山—曹妃甸新建铁路TCSG-3标段双向水泥搅拌桩-网复合地基为研究对象，运用PLAXIS有限元软件对其进行分析，结果表明:桩间土弹性模量的提高可有效控制复合地基沉降及侧向位移。     

地铁车辆段软弱地层PHC管桩现场试验

在软弱地层上修建地铁车辆段，由于后期土方填筑量大、列车运行振动等影响，若地基加固不到位，常常导致沉降过大甚至坍塌等问题。依托杭州软弱土层某地铁车辆段地基加固工程，现场开展PHC管桩单桩静载荷试验，研究PHC管桩在软弱土层地铁车辆段地基加固中的应用情况，验证了单桩承载能力。结果表明:PHC管桩静载荷试验中，沉降变化较均匀，Q-s曲线为缓变型曲线；单桩竖向极限承载力大于1976 kN，满足设计及结构要求；静载荷试验前后桩身的完整性较好；PHC管桩在地铁车辆段地基加固中具有较好的效果。     

基于Midas-GTS的刚性网格-小型桩复合地基变形特性研究

刚性网格-小型桩复合地基是一种利用张拉网、格梁、小型桩与土体协调作用而形成的一种复合地基,其中张拉网和格梁的协调作用优化了复合地基中应力传递机制,进而提高了地基的承载能力。基于Midas-GTS分析了刚性网格-小型桩复合地基的承载变形情况。结果表明:张拉网和格梁能有效调节复合地基中应力分配,进而充分发挥土体和桩体的承载能力;刚性网格-小型桩复合地基能明显提高地基承载能力,减小地基的沉降变形;张拉网和格梁能够直接或间接地提高地基的抗侧向变形能力,进而提高地基的整体性。     

冻土层上限下移对桥梁桩基轴向承载性能的影响分析

在气候变暖和人类活动的共同作用下,多年冻土层上限逐渐下移.现依托青海某高速公路上的一座中桥,在不同冻土层上限位置方案下对其桩基轴向承载性能进行数值模拟,通过将模拟计算出的桩基轴向承载性能指标进行对比分析,得到多年冻土区桥梁桩基轴向承载性能指标随冻土层上限下移的变化规律.其成果可为多年冻土区桥梁桩基的设计、施工与加固处理提供一定参考.     

京石客专路基声屏障桩基础受力特性试验研究

用现场静载试验的方法,利用预埋钢筋计和土压力盒,进行了高速铁路路基声屏障桩基础在竖向荷载作用下的桩身应力和桩底反力的测试。重点分析声屏障桩基础在荷载作用下的沉降量和桩身内力。结果表明:对于声屏障的桩基础,采用试验时的桩长、桩径和桩身混凝土,桩基的承载力很大,桩顶荷载主要由桩周土的侧摩阻力来承担,并分析了此类桩基础承载力的影响因素,为今后进一步改进声屏障桩基础的设计提供了可供参考的试验数据和经验积累。     

柔性基础下刚性桩复合地基的工作性状

采用数值方法,考虑复合地基、垫层和基础之间的共同作用,对柔性基础下刚性桩复合地基桩侧摩阻力、桩身轴向应力、桩端刺入变形等工作性状进行了研究;讨论了基础弹性模量、基础高度、基础宽度、桩体弹性模量、置换率、土体弹性模量等因素对复合地基工作性状的影响;最后通过归一化分析提出了可反映基础相对刚度的量纲一的参数K,并讨论了不同基础相对刚度下桩端上刺变形的变化趋势。结果表明:基础弹性模量并不是区分柔性基础与刚性基础的惟一指标,采用"基础相对刚度"的概念比仅考虑基础自身刚度的概念更具有合理性。     

水泥搅拌桩在软土地基中的沉降分析

在复合地基工后沉降计算中,加固区域采用复合模量法;而下卧层则采用应力扩散法计算层顶附加应力,再用分层总和法计算沉降。同时利用计算结果分析路基工后沉降与桩长和压缩模量的关系。通过水泥搅拌桩软土地基的沉降和承载力计算,验证水泥搅拌桩处理软土地基的正确性、合理性。