斜拉荷载作用下扩底桩的工程性状

扩底桩在地下构筑物的抗浮和作用较大弯矩的建(构)筑物的基础设计中广泛应用.抗拔桩和抗压桩的工作机理是不同的,斜拉荷载作用下扩底桩的工程性状研究还很粗浅.笔者分别从抗水平力和抗拔两个方面,综合分析扩底桩的力与位移关系、桩身荷载传递规律、破坏模式、承载力与变形计算及其研究方法,包括现场试验、模型试验、理论分析、数值模拟等.     

被动倾斜桩应用研究与展望

特定倾斜方向的倾斜桩比竖直桩具有更好的水平承载性能,但其工作机制尚不十分清楚,相应设计标准没有形成,制约了倾斜桩水平承载能力和稳定性能的应用和发挥。该文从模型试验、数值模拟和理论分析方面,综合分析侧向卸载、侧向加载条件下被动倾斜桩及其组合体的桩土相互作用规律、水平移动与承载机制,并提出研究前景,以期推动被动倾斜桩及其组合体的深入研究和工程应用,有望根治土体滑移。     

竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律试验（双语出版）

施工不当或者侧向堆载、开挖常常导致桩身倾斜，扶正难度较大，且目前对倾斜桩复合地基的变形性状缺乏相关研究，其可能导致新的工程病害，基于此，设计模型箱和加载装置，对竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律开展试验研究。结果表明：循环加载过程中，倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移均随荷载增大而增大，其增长率随荷载增大而增大、随加载次数增大而减小；卸载过程中，卸载初期的倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移变化不明显，最后1～2级低压力时才出现弹性变形；相同荷载作用下，桩顶沉降量随倾斜角增加而增大，倾斜桩存在“沉降临界倾斜角”（试验前3次加卸载循环其值为6°），随土体密实度提高而降低，倾斜角小于该临界值时，倾斜对桩的沉降影响不大，反之，桩顶沉降量随倾斜角增加而快速增大；倾斜桩存在“侧移临界倾斜角”（试验为9°），为侧移峰值对应倾斜角；倾斜角度小于该临界值时，桩顶侧移随倾斜角增大而增大，反之，桩顶侧移随倾斜角增大而减小，“侧移临界倾斜角”大于“沉降临界倾斜角”；相同荷载作用下，倾斜桩复合地基的沉降大于倾斜桩沉降，而侧移比倾斜角6°桩大，比倾斜角12°桩小，桩身倾斜时，倾斜桩与复合地基的侧移量远比其沉降量小，但是侧移比沉降更为敏感。工程中，应尽量减少桩身倾斜，降低倾斜桩及其复合地基的沉降量和侧移量。     

成层地基中倾斜荷载作用下桩的受力研究

在现行“ｍ”法假设基础上，给出了成层地基中倾斜荷载作用下柔性桩的内力及位移分析解，并以铝管在砂箱内进行了不同倾角的倾斜荷载作用下室内模型桩实验，实验结果表明，理论与实测值吻合良好，具有一定的实用价值。     

倾斜偏心荷载下基桩内力位移分析

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P - Δ效应并计入桩身自重、桩侧摩阻力和桩体微倾的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的单桩计算分析的幂级数解答.结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值,并得出结论:桩体倾斜对桩基受力性能有显著影响.     

倾斜偏心荷载下基桩内力位移分析

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足（mz＋C）的线性增长规律,考虑P - Δ效应并计入桩身自重、桩侧摩阻力和桩体微倾的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的单桩计算分析的幂级数解答.结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值,并得出结论：桩体倾斜对桩基受力性能有显著影响.     

竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律试验

施工不当或者侧向堆载、开挖常常导致桩身倾斜,扶正难度较大,且目前对倾斜桩复合地基的变形性状缺乏相关研究,其可能导致新的工程病害,基于此,设计模型箱和加载装置,对竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律开展试验研究。结果表明:循环加载过程中,倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移均随荷载增大而增大,其增长率随荷载增大而增大、随加载次数增大而减小;卸载过程中,卸载初期的倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移变化不明显,最后1～2级低压力时才出现弹性变形;相同荷载作用下,桩顶沉降量随倾斜角增加而增大,倾斜桩存在"沉降临界倾斜角"(试验前3次加卸载循环其值为6°),随土体密实度提高而降低,倾斜角小于该临界值时,倾斜对桩的沉降影响不大,反之,桩顶沉降量随倾斜角增加而快速增大;倾斜桩存在"侧移临界倾斜角"(试验为9°),为侧移峰值对应倾斜角;倾斜角度小于该临界值时,桩顶侧移随倾斜角增大而增大,反之,桩顶侧移随倾斜角增大而减小,"侧移临界倾斜角"大于"沉降临界倾斜角";相同荷载作用下,倾斜桩复合地基的沉降大于倾斜桩沉降,而侧移比倾斜角6°桩大,比倾斜角12°桩小,桩身倾斜时,倾斜桩与复合地基的侧移量远比其沉降量小,但是侧移比沉降更为敏感。工程中,应尽量减少桩身倾斜,降低倾斜桩及其复合地基的沉降量和侧移量。     

PHC管桩承载特性分析研究

单桩承载性状是分析群桩基础及其他复杂桩基础性状的重要理论依据,单桩侧阻力沿桩身分布的预测精度不高。基于某电站新建工程场地基桩工程,对该场地30根PHC管桩进行抗压载荷试验和146根PHC管桩进行高应变检测。通过高应变拟合获得PHC管桩的轴力分布和极限侧阻力分布,采用DoseResp模型对归一化荷载传递函数进行非线性回归分析。结果表明:对高应变检测结果拟合得到的极限承载力与单桩静载试验结果接近;DoseResp模型对归一化荷载传递函数的拟合优度均大于0.99,能够较好反映抗压桩荷载传递规律;DoseResp模型中拟合参数A2土性参数无限接近于1,拟合参数α_(x0)和A1存在线性关系,拟合参数A1、α_(x0)和p与端阻分担比有关;根据拟合荷载传递函数确定的单桩极限承载力与实测结果的最大相对误差小于9.0%。     

成层地其中倾斜荷载作用下桩的受力研究

在现行“ｍ”法假设基础上，给出了成层地其中倾斜荷载作用下柔性的内力及位移分析解，并以铝管在砂管内进行了不同倾角的倾斜荷载作用下室内模型桩实验，实验结果表明，理论与实测值吻合良好，具有一定的实用价值。     

软土地基上刚性桩一路堤共同作用分析

针对桩承式路堤工作性状比较复杂、对路堤—桩—土之间共同工作机理的认识还不是十分清楚的问题，建立了考虑土桩路堤变形和应力协调的平衡方程，分析了三者协调工作时路堤、桩、土的荷载传递特性，获得了路堤的土拱效应、桩土荷载分担、桩和土的沉降等结果。将本文的方法与弹塑性有限元计算结果进行了对比，验证了该计算模型的合理性，同时应用所提出的方法，对杭甬高速公路拓宽工程进行了分析。     

扭转荷载下群桩基础的承载机理及特性研究

在前人研究的基础上,结合某大桥的转体工程实际,采用理论分析和数值模拟技术相结合的手段,对群桩基础的受扭承载特性、荷载传递机理展开研究,探讨扭转荷载对于中心桩、边桩、角桩承载特性的影响,分析得到各桩基扭矩的变化规律、扭矩沿桩身传递规律、转角沿桩身传递规律、扭矩与转角的变化规律,并进一步验证了前人的研究成果。     

水平荷载桩的试验研究

以南通一船坞工程为例,通过现场试验分析水平荷载桩的受力特性,得出了在各级荷载作用下,桩顶水平位移与水平荷载之间的关系和桩身的位移、转角及弯矩分布规律。通过桩身应力测试。研究了水平荷载桩的应力分布规律。     

倾斜 PHC 管桩的处理方法及剩余承载力研究

已完成施打的PHC管桩,由于疏于保护等因素,使桩承受了非能预见的水平荷载,桩身通常会出现一定程度的倾斜,它会使PHC管桩桩身产生裂缝、断裂、弯曲或倾斜,使PHC管桩承载力降低或者失效,对工程质量及安全产生重大的影响.通过某工程的PHC管桩受基坑滑坡影响造成倾斜处理实例,从现有理论分析成果出发,结合工程实际处理的对策,得出对于工程实际中具有指导意义的结论,为类似工程缺陷桩的处理提供一个有效的方案.     

缺陷桩的工程性状与处治措施

工程中,桩身缺陷难以避免。该文分析缺陷桩的形成原因,总结不同缺陷桩的ps曲线特点、轴向荷载传递规律、桩侧阻力和桩端阻力分布规律、弯矩和剪力分布特征以及桩身缺陷位置对桩的影响,介绍缺陷桩的处理方法,促进缺陷桩的深入研究。     

波纹塑料套管煤矸石CFG桩复合路基承载试验

CFG桩身外侧套上内径合适的波纹塑料套管形成统一整体,能较好改善耐久性和表面受力特性,采用理想弹塑性荷载传递函数,提出了一种竖向受荷桩顶荷载与位移比计算方法。在此基础上,依托某矿区周边CFG桩工程,按照相似理论设计完成天然路基、煤矸石CFG桩复合路基、波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基、土工格栅+波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基4组模型试验,得到复合路基在加载过程中的沉降、桩土应力比、土工格栅拉应变等变化规律,初步探讨波纹塑料套管和土工格栅对CFG桩复合路基受力特点和变形规律的影响。研究结果表明：波纹塑料套管包裹桩身,能提高复合路基承载能力,降低桩土应力比和桩土荷载分担比,其中桩土应力比峰值降低29.5%,桩土身荷载分担比峰值降低7.8%,桩端阻力比与荷载呈负相关,且荷载越高,相关程度越显著;土工格栅作用于碎石垫层,桩土应力比提升幅度为10.7%～23.5%,桩土荷载分担比提升幅度为2.9%～8.4%,路基整体沉降、桩端阻力比进一步降低;随着荷载不断增加,土工格栅拉应变提升幅度越来越快,其中桩顶土工格栅拉应变最大,四桩区域中心最小,验证了土工格栅的张拉膜效应。     

计入时效的桥台基桩负摩阻力解析计算方法研究

桥台地基土在填土荷载作用下产生的固结沉降,常引起基桩负摩阻力问题,深入研究其发展规律及计算方法十分必要。首先探讨了基桩负摩阻力特性及桩土相对位移计算方法,结合桥台工程特点,选用一维固结理论模拟桥台填土过程对地基土沉降量的影响。在此基础上,考虑桩土相互作用及土体的分层特性,基于荷载传递法导得基桩负摩阻力分段解析解,以此建立出可考虑时效的基桩负摩阻力计算方法。最后,结合某工程实例进行了计算分析,结果表明,该方法可较好描述地基土沉降发展过程及桩身荷载传递性状。     

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。     

复合地基荷载传递规律及变形计算

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩-土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推导出了路堤荷载作用下复合地基加固区桩及桩周土压缩量计算的解析式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析式。为验证该方法的可行性,通过算例将该方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型试验结果进行了比较。算例及模型试验结果均表明:该方法在分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形时具有足够的精度,且该方法计算工作量小,便于工程应用。     

Research progress of Bearing Characteristics of Pile Column at Steep Slope in Mountain Areas

针对中国西部山区复杂工程地质条件下施工与运营过程中,陡坡桥梁桩柱承受复杂荷载作用的受力特点,首先阐述了陡坡地段常用嵌岩桩的抗滑性能及影响桩侧摩阻力与桩端阻力发挥的多种因素,着重从室内模型试验和现场试验研究及计算机数值模拟分析等方面讨论了其水平承载性状的理论计算方法与在复杂荷载条件下的应力分布与变形性状,并研究了嵌固深度的计算方法;其次对多数学者认可的陡坡双桩柱的门式框架计算模型进行了探讨,该模型争议较多问题是岩(土)体的压力分布问题;再者对长桩屈曲、桩柱高墩的稳定性与桩基陡坡的稳定性等已有的研究成果进行了分析;最后指出了山区陡坡地段桩柱需要进行深入研究的一些问题,为其工程设计与理论计算的研究及试验发展提供参考.     

竖向加卸载下邻近双端约束倾斜桩侧移规律试验研究

深厚软基上修建高路堤时,路基经常发生不均匀沉降、滑移甚至垮塌,必须探索有效控制措施。基于倾斜桩和竖直桩工程特性,提出在坡脚设置倾斜桩、桩顶部设置连梁方案。采用室内模型试验,对承压板进行3次循环加卸载,测试承压板侧面处顶端设置连梁、底端约束的倾斜双排桩的水平位移,研究高路堤荷载作用下坡脚倾斜桩水平位移变化规律。结果表明:加载过程中,桩顶和桩身水平位移均随地基侧向荷载增加而增长,增长率随加载次数增加而降低;第2次加载超过首次加载最大压力时,加载曲线沿第1次加载曲线的延长线发展,水平位移随着荷载的增大继续增加;卸载的初、中期,桩身的回弹变形均不敏感,卸载到0时才产生明显的回弹变形,说明加载所产生的变形均主要为塑性变形;桩顶与桩底回弹量均小于桩身中部,说明桩顶连梁、桩底约束嵌固约束了水平位移;地基侧向荷载一定时,在0°～9°范围内,桩顶和桩身水平位移均随倾斜角增加而减小;相同荷载作用下,负斜桩顶侧移小于竖直桩,与负斜桩主动承受桩顶水平荷载作用下桩顶水平位移大于直桩相反;实际工程中,坡脚桩采用底部嵌岩、顶部设置连梁的倾斜桩,更有利于抵抗滑移。