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。     

基于三维蠕变模型的基坑开挖长时位移预测

针对流变性软土地层大型深基坑开挖扰动位移的时效特性及长时位移的预测计算,开展系统研究。提出了融合基坑开挖卸载弹塑性动态位移、土体蠕变位移及其相互作用模式的长时位移计算概念化本构模型并建立了相应力学表达式;分析了软土蠕变模型的适用性并推导了长时位移计算关键参数--蠕变位移时效系数的计算公式。基于FEM与地层蠕变模型的时间增量法,建立了基坑开挖卸载位移和土体蠕变位移相结合的基坑开挖长时位移统一计算方法。研究成果适用于软土地层任意形式基坑工程设计阶段、施工阶段、基坑挖方完成等土体扰动长时位移的预测计算。工程实例的比较分析表明,计算方法具有良好的可靠性和工程适用性。     

桩身设计参数对大直径空心桩承载性状影响的仿真分析

考虑桩周土体及接触的非线性,建立了空间轴对称有限元模型,通过与工程实测结果比较,证明模型合理;在此基础上系统分析了桩长、桩径对大直径空心桩承载性状的影响,结果表明:大直径空心桩存在临界桩长;空心桩从短桩变化到长桩,其承载特性从端承桩变化为端承摩擦桩;桩端沉降与桩顶沉降之比Se与长径比有关,其值在0.75 -0.99之间,说明大直径空心桩的沉降以桩端沉降为主。     

软土地基摩擦桩承载特性的有限元方法研究

利用有限元方法建立了软土地基中摩擦型桩基础桩土相互作用的轴对称模型,在考虑桩与土摩擦作用的基础上,分析了摩擦桩随桩长变化的承载力特性、摩擦桩桩侧摩阻随桩长的变化特征以及桩身沉降对桩周土体塑性变形的影响.在对软土地基摩擦桩的承载特性进行深入研究的基础上,提出了工程实际中摩擦桩设计合理桩长的概念,为工程师进行桩基方案设计提供了理论依据.     

基于荷载传递法的单桩沉降简化计算方法

基于荷载传递法,考虑桩侧土体软化特性,提出一种单桩沉降预测的简化算法。采用内接三折线模型模拟桩侧阻力与桩土剪切位移间非线性关系及软化特性,采用双曲线模型模拟桩端阻力与桩端位移的非线性关系。根据桩侧及桩端荷载传递模型,利用简化递推方法可由桩端位移获得桩顶沉降。给定一系列桩端位移,即可绘制单桩荷载-沉降曲线。最后,结合实际工程案例,对上述方法进行验证。     

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。     

黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载特性影响研究

为全面了解黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区桥梁桩基有限差分模型,分析了桥址水毁对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩端阻力、桩侧摩阻力变化规律。研究结果表明:随着桩基水毁外露长度增大,桩基竖向承载力减小;桩顶回弹量变大,桩长越长,桩顶回弹效应越明显;随着水毁进一步深入,桩侧土体通过不断的应力调整达到新的平衡状态;水毁深度与桩端阻力呈负相关,桩侧摩阻力变化随水毁外露长度增加呈线性减小趋势。     

深厚卵石层后压浆灌注桩承载性能研究

为研究深厚卵石层后压浆灌注桩的承载性能,以湖北观音寺长江大桥为背景,通过现场自平衡静载试验进行后压浆灌注桩承载性能研究。采用分布式后压浆技术,通过试桩现场试验获取压浆前、后深厚卵石层桩土接触界面桩侧摩阻力τ～桩土相对位移s、桩端阻力q_u～桩端位移s_u关系曲线,揭示后压浆对桩土接触界面剪切力学特性的影响,通过压浆前、后的桩侧、桩端初始刚度变化揭示压浆效应对深厚卵石层桩基承载能力增强的作用机理。结果表明：卵石层灌注桩采用分布式后压浆可以有效提高桩基的极限承载力,减小桩顶沉降;压浆后灌注桩桩侧摩阻力、桩端承载力得到提高,桩侧、桩端初始刚度得到增强,承载性能明显改善;现场实测桩基各承载性能指标约为理论值的1.1倍;压浆后桩基各承载性能指标为压浆前的1.8～2.0倍。     

黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全影响研究

为全面了解黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区高陡边坡地形桥梁桩基有限差分模型,分析了高陡边坡水毁崩塌对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力及有效桩长变化规律。研究表明:随着临坡距的减小,桩基承载力不同程度降低,临坡距越小,桩基承载力影响越大;桩基承载力降低主要是由于桩侧土体缺失导致桩侧摩阻力无法完全发挥,桩端阻力影响不大;临坡距越小,斜坡失效桩长越大,有效桩长变短;高陡边坡水毁显著改变了摩擦桩的承载特性,危及桥梁下部结构及运营安全。     

基于Vesic圆孔扩张理论的桩周土抗力计算方法研究

随着目前城市建筑物容量的增大,对作为其主要承载构件的桩基础的承载性能提出了更高的要求.桩-土相互作用问题是桩基水平承载性能研究中必须考虑的重要内容,该问题的研究对于完善桩基础设计理论和指导工程实践具有重要意义.基于Vesic圆孔扩张理论,分析水平荷载作用下桩侧土体的实际受力状态,根据桩身产生水平位移后桩周土应力为近似椭...     

沉降控制复合桩基承载力发挥性状研究

基于前人的研究成果提出改进广义剪切位移法,结合以往学者的研究成果和实测数据,对沉降控制复合桩基的极限承载力发挥性状做了分析.另外,还通过考虑桩土相对滑移的三维弹塑性有限单元法,分析了桩端持力层刚度对沉降控制复合桩基承载力发挥性状的影响.分析表明,沉降控制复合桩基的极限承载力大小可认为与承台底土极限承载力和群桩极限承载力之和大小相当;桩端持力层刚度对复合桩基的承载力发挥起显著影响作用,桩端持力层刚度越高,桩的极限承载力越难以完全发挥,沉降控制复合桩基的极限承载力将小于群桩极限承载力与承台底土极限承载力之和.     

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     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算

针对刚性桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,通过拟合桩土单元体竖向相对位移分布函数,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形以及中性点和桩土界面变形协调,对桩土相对位移变形形式、桩侧摩阻力变化规律、桩端土反力模型作一定的简化,建立出刚性桩桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算方法。最后,采用该沉降计算方法对模型试验及工程实例进行分析。结果表明,柔性基础下与刚性基础下刚性桩复合地基变形模式与桩土应力比有很大的差异,沉降计算值及桩土应力比与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,能够对刚性桩复合地基沉降量计算提供参考。     

水平循环荷载下饱和软土地基单桩基础模型试验研究

通过水平循环加载装置对某工程饱和软土地基单桩基础开展了水平循环荷载模型试验研究,探讨单桩基础的水平承载力和循环变形特性。结果表明:①桩周地基土体有不同形态的裂缝,桩周土软化后上部地基土会丧失部分承载力,危及桩基及上部结构的安全;②随着循环次数增加,桩身位移逐渐增大,建立了一种新的桩基位移预测计算模型,可根据该模型推算循环荷载条件下的桩基位移;③桩身最大弯矩值也随着循环加载次数的增加而显著增大,最大弯矩点出现于桩身的（3～4） D深度处。建议在设计规范中应充分考虑桩身弯矩的循环累积增大效应,在设计时应有足够的安全系数。     

基于双曲线切线模量法的饱和尾矿砂单桩沉降计算

提出一种以地基非线性沉降计算的双曲线切线模量法为基础,结合荷载传递法的单桩沉降计算模型,将单桩沉降计算分解为桩底土体变形和桩身弹性压缩两部分。采用双曲线切线模量法对桩底土变形进行计算，相应参数由原位试验得到，能较好地反映原状土特性又能合理考虑其单桩的非线性沉降。利用此计算模型对饱和尾矿砂地基单桩的非线性沉降进行计算，结果表明:计算结果与实测结果较为接近，可为相同类型饱和尾矿砂地基单桩的沉降计算提供参考。     

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。     

GFRP管桩与钢管桩的承载性能模型试验研究

为掌握GFRP管桩的竖向承载性能,进行了泥炭质土条件下GFRP管桩静载荷模型试验研究,对桩侧摩阻力和端阻力分布进行分析。结果表明:GFRP管桩的极限承载力较同等尺寸的钢管桩稍大,同时桩顶沉降也稍大;由于GFRP管桩桩身较大的压缩变形量使得桩身下部桩土相对位移较小,相应的侧摩阻力得不到充分发挥;GFRP管桩的端阻力基本可以忽略不计,不宜作为端承桩使用;GFRP管桩作为承重桩使用的关键是减小桩身压缩变形量。     

新型低扰动双向搅拌粉喷桩复合地基承载特性研究

基于连云港灌云试验段现场试验和长期监测,分别对复合地基孔隙水压力、深层水平位移、桩土荷载分担及路基沉降进行分析,研究低扰动新型双向搅拌粉喷桩复合地基承载特性。结果表明:新型双向搅拌桩施工扰动影响范围为4～5倍桩径距离,且桩体0.5 m范围内土体强度先减弱后增强;智能化参数控制施工可显著提高桩身强度,桩土应力比可达3.0～4.0;该区域1.2 m桩间距布置在稳定性控制和经济性上具有较大优势。     

许漯高速公路微型夯扩碎石桩加固路基变形的弹塑性分析

应用弹塑性有限差分法,考虑桩土相互作用及协调,建立许漯高速公路微型夯扩碎石桩加固路基的三维弹塑性有限差分计算模型,研究微型夯扩碎石桩加固路基的变形特性。分析了桩间土模量、桩长及面积置换率等参数的变化对复合地基沉降、桩端沉降及桩土应力比的影响。通过计算获得了微型夯扩碎石桩复合地基的沉降规律,为微型夯扩碎石桩加固高速公路路基的设计和沉降计算提供必要的前提条件。