水平荷载作用下单桩承载力影响因素分析

依据现场实测资料合理确定数值计算方法,据此对湿软地基条件下影响管桩单桩水平承载力的主要因素进行了控制分析.计算结果表明:数值计算结果与实测资料具有较高的吻合度,计算方案合理可行;桩径和桩周土体刚度是影响单桩水平承载力的主要因素,其次为桩长、桩身壁厚、桩体刚度和土体黏聚力值,土体密度和土体内摩擦角的影响相对极小;推荐采用增大桩径、表层土体改良和设置垫层等措施提高单桩水平承载力,其中桩周土压缩模量提高推荐范围为≥15 MPa,表层土体改良深度推荐范围为2～3 m,垫层设置厚度推荐范围为1～2 m.     

柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

螺杆桩承载机理及承载力计算方法研究

依托昌景黄高铁螺杆桩地基处理工程,通过数值模拟,对比研究直桩和螺杆桩竖向承载特性,分析极限荷载下不同螺距螺杆桩桩周土体破坏模式,并对螺杆桩单桩承载力计算方法进行探讨.结果表明:与同直径直桩相比,螺杆桩极限承载力提高约30％;螺距的大小对桩周土体的破坏形式有所影响,螺距较小时,桩周土体形成圆柱形剪切破坏面,螺距较大时,桩...     

桩柱式高桥墩桩基稳定性分析

基于桩柱式高桥墩桩基与一般桩基的差异,以及高桥墩桩基中桩、柱和土体共同工作的原理,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。假设桩侧摩阻力随土层变化均匀分布,并假定桩侧土体地基反力系数随深度线性增加,由能量法得到了考虑高桥墩桩基中桩、柱材料和几何特性差异的桩土体系总势能,利用势能驻值原理导出相应的屈曲临界荷载和稳定计算长度。计算结果表明,通过改善土体性质,可提高桩柱式高桥墩桩基的稳定性能,但在柱桩刚度比较大,埋深较小时,其效果是有限的;高桥墩桩基的无量纲稳定计算长度随桩埋深的增加而增大;桩柱式高桥墩桩基可能存在一最优的柱桩刚度比,此时柱、桩、土三者共同作用体系最为协调。经与有限元数值分析结果比较发现,两者吻合很好。     

基于Mindlin解的劲性砂桩芯桩轴力分布规律研究

劲性砂桩是一种新型复合材料桩。基于弹性半无限空间的Mindlin位移解及复合材料力学原理,对劲性砂桩中混凝土芯桩轴向应力分布进行理论分析研究,得到劲性砂石桩芯桩轴力分布函数,讨论了不同荷载、混凝土芯桩标号、砂土弹性模量情况下芯桩轴向应力分布规律,并与现场芯桩轴向应力测试结果进行对比分析。研究表明:该理论分析结果与现场试验所显示的规律基本一致,验证了理论研究的合理性。该研究对于了解劲性砂桩的荷载传递规律和工作机制具有一定的理论价值。     

桩筏连接形式对劲芯复合桩地震响应影响试验研究

为揭示桩筏连接形式对可液化地基中劲芯复合桩地震响应的影响规律,采用1g振动台开展了连接式和非连接式复合桩桩筏基础的模型试验研究,对比分析了2组试验工况中模型体系的固有频率和阻尼比、试验场地宏观现象、土体的超孔压和加速度、上部结构的加速度和位移、桩身弯矩等动力响应。2种工况中均输入不同地震动强度的El Centro地震波。试验结果表明：非连接式桩筏（DPR）工况中模型体系的固有频率小于连接式桩筏（CPR）工况的固有频率,而DPR工况的阻尼比大于CPR工况;采用DPR基础可减轻地基土体的液化程度,其超孔压比峰值比CPR工况最大可减少19.3%;在不同地震动强度下,中粗砂垫层的隔震效应使得DPR工况中地基土体和上部结构的加速度反应均低于CPR工况,0.4g El Centro波输入时,DPR工况中上部结构加速度放大系数比CPR工况减少13.5%;DPR基础的整体性和刚度相对较差,导致DPR工况上部结构侧向位移和筏板沉降均较CPR工况增加50%以上;地基液化导致桩身弯矩急剧增大,CPR工况中复合桩的最大弯矩出现在桩头,而DPR工况中桩身弯矩峰值出现在距桩头1/3~1/2桩长处,且DPR工况中桩基弯矩峰值较CPR工况减少近50%。因此,桩筏连接形式差异对劲芯复合桩地震响应影响显著,研究成果可为液化土层中劲芯复合桩桩筏基础的抗震设计与研究提供参考。     

能量桩桥面除冰融雪的能源需求与供给能力案例分析

基于能量桩的桥面除冰融雪技术，克服了传统融雪剂对桥面板结构的腐蚀问题，且具有节能环保等技术经济优势。能源需求与能量桩供热能力的计算是能量桩桥面除冰融雪系统设计的关键。为达到除冰融雪目的，桥面板表面温度需维持在0℃以上；基于桥面板的热响应试验与除冰试验得到桥面板温度与换热效率、流体温度的关系，根据热传导定律，推导出桥面除冰融雪所需的换热效率与流体温度的计算公式；探讨了能量桩热泵系统的供热能力。计算得到换热管埋深和间距分别为14 cm和25 cm的桥面板，在环境温度为-1℃～0℃时，系统的热有效率(有效热流密度与换热效率的比值)约为50%,系统的热有效率随着环境温度的降低而降低。选取3座具有不同板桩比(桥面板面积与能量桩总长比值)的桥梁为案例，进一步分析了环境温度-10℃～0℃,降雪量水当量0.1～1.0 mm·h^-1范围内，能量桩的供热比，以及满足融雪需求入口流体温度的计算表达式。结果表明：能量桩的供热比与环境条件和桥梁的板桩比有关，板桩比为0.7 m²·m^-1时，环境温度为-5℃,降雪量不大于0.4 mm·h^-...     

桩土摩擦系数取值方法对桥桩单侧开挖模拟结果的影响规律

在与现有航道相邻的双排六桩群桩基础的T构桥桩基础附近进行航道的升级改造工程,航道开挖将对桩基使用带来不利影响.不同工况和桩土摩擦系数条件下的有限元数值模拟分析表明,当采用土体内摩擦角计算的摩擦系数扩大1.5倍时,墩顶水平位移减小25％,竖向位移减小10％,而桩基轴力增加22％,弯矩减小24％,这与侧壁阻力反算的摩擦系数结果接近.结合数值模拟分析和桥梁实际运行条件,推荐采用根据侧壁阻力反算桩土摩擦系数的方法.同时,不同的荷载施加顺序对模拟结果具有影响.为考虑应力历史的影响,推荐采用桥桩施工全流程数值模拟的方法,对航道开挖引起的桩基变形规律进行分析,并建议在后期设计施工中加强现场监测.     

公路扩建工程管桩贯入过程桩土位移特征

PHC管桩被广泛应用于软基处理中。近年来高速公路改扩建项目较多,基于中-江高速公路改扩建项目,开展了PHC管桩挤土效应现场试验研究,实时监测沉桩时桩周土与既有管桩桩身不同深度及不同水平距离处的水平位移,分析管桩的沉桩挤土位移。试验结果表明：管桩沉桩引起的土体位移随距离增大而减小,群桩引起的挤土位移呈现顶部大、底部小的分布形式,X、Y方向位移量差值大;既有桩体桩身位移分布在桩身的1/3～2/3处,影响范围为4倍桩距;既有路基对管桩挤土位移有明显的约束作用。     

群桩-土-承台结构共同作用的数值计算研究

群桩承载性状的数值计算,是在模型试验的基础上,为研究桩-土相互作用,采用一种既简单又符合土体成层、非均质实际情况的有限层计算模型。该文论述的计算模型不仅能满足工程实际的弹性计算要求,还研究了桩周土体的非线性特性。同时,还综合应用弹性理论法和荷载传递法的优点模拟桩的承载性状,利用有限元分析软件ANSYS建立其力学模型进行计算。数值计算结果与实测结果吻合良好,表明有限层方法计算超长群桩基础是可行的。     

浅埋隧道段地表高压旋喷桩抗渗效果评价研究

选取桩间土透水率降低率、桩体透水率降低率、围岩孔隙水压力降低率作为评价指标,建立了基于熵权法的定量和定性效果评价模型,评价地表高压旋喷桩在隧道浅埋段的抗渗效果。通过某山岭隧道现场压水试验和围岩水压力监测得到评价指标实测值和熵权法分析的原始数据,完成了该隧道浅埋段地表抗压旋喷桩抗渗效果的评价,评价等级为“较好”;现场开挖揭露的情况与评价结果较为吻合,表明评价模型的可靠性。     

深厚软土中粉喷桩复合地基承载力和沉降的数值分析

粉喷桩复合地基是深厚软土地基加固处理的有效手段之一.采用数值分析方法对这种地基的承载力和沉降进行分析.分析中将粉喷桩复合地基加固区等效为均匀各向同性的介质,建立包括复合地基区域及周围软土区域的分析模型.通过改变桩长和布桩区域大小研究这种地基的加固效果.研究结果可以加深人们对粉喷桩复合地基加固机理的认识,为工程应用提供理论依据.     

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。     

水利工程中双排钢板桩支护结构性状研究

某水闸基坑工程中采用带拉杆的双排钢板桩结构解决单排钢板桩支护位移过大问题。运用有限元软件模拟排间距及被动区土体加固长度对支护结构及周边管道位移的影响,结果表明,双排钢板桩支护结构前、后排桩及桩间管道水平位移均随排间距的增大而减小,桩间管道竖向位移随排间距的增大先增大、后减小,竖向位移最大时对应的排间距与桩间土体破坏面宽度有关。支护结构及管道位移均随土体加固长度的增大而减小。通过设置合适的排间距及土体加固长度,基坑开挖变形满足规范要求并可限制桩间管道位移,供类似工程设计参考。     

土质边坡板椅式桩板挡墙工作机理数值计算分析

板椅式桩板挡墙是深厚斜坡软土地段路基边坡的一种新型支挡结构,亟需对其工作机理进行深入分析.运用ABAQUS有限元软件,建立了板椅式桩板挡墙的三维数值模型,对结构的内力变形、岩土体作用及主要影响因素进行了分析.结果表明:内力极值出现于桩梁交接处与岩土交界面附近,横梁需作为特殊构件设计;现有土压力分布假定基本能满足结构计算要求;覆土模量大于100 MPa或基岩模量大于10 GPa时,可不计岩土体参数对结构内力变形的影响;副桩布设于主桩内侧可有效降低椅式桩内力、转换桩基拉压属性,桩梁刚度比需控制在1～3范围内.     

软粘土中挤土桩桩周土重固结沉降计算分析

挤土桩在沉桩过程中,由于挤土效应将引起桩周土体产生较高的超孔隙水压力,随着桩周土体中孔隙水压力的缓慢消散,土体会出现较大的重固结沉降,对周围的建筑物产生不利影响。由于软粘土中挤土桩的重固结沉降包含有几何非线性和材料非线性又涉及三维的渗流固结问题,计算较为复杂。基于ADINA有限元程序和三维Biot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,按照圆柱形空腔体扩张理论来模拟沉桩过程,分析了打桩完成后粘性土超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况,得出了一些初步成果。并与软粘土中某挤土桩工程的地表实测沉降结果进行了比较,结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟挤土桩重固结沉降过程,为挤土桩的进一步研究奠定基础。     

冻土地区桥梁桩基冻结强度试验研究

该文通过木桩、钢管桩及混凝土桩三种模型桩模型试验,研究了恒定负温度下桩基受竖向荷载作用下,温度、含水量、土颗粒组成、基础材料分别对冻结强度的影响,探讨了冻土中桩—冻土体系荷载传递机理,以期为冻土地区桥梁设计和施工提供参考。     

盾构穿切过程中单桩复合地基动态响应的研究

为探究盾构直接穿切复合地基对复合地基承载性状的影响规律,依托郑州地铁5号线某区间盾构穿切水泥土群桩复合地基工程,对盾构穿切单桩复合地基进行现场试验研究。分析盾构切桩全过程中地表沉降、桩顶压应力和桩间土应力的变化规律。同时,在与现场试验分析结果进行对比验证的基础上,利用数值模拟进一步对桩身轴力和桩侧摩阻力进行补充分析。主要结论如下： 1）在盾构穿切单桩复合地基全过程中,加载板沉降发展规律大体分为盾构切桩前、刀盘切桩、盾体穿越残桩、盾体脱离残桩、同步注浆层填充与凝结、残桩脱离盾尾6个阶段。2）桩土应力比随着切桩施工过程先减小后增大;桩身轴力随着整个切桩过程发生变化,最终阶段轴力值相比切桩前有所增大。3）由于残桩桩长变短,桩身应力重分配比使得桩身出现2个中性点,中性点以上为正摩阻力,桩体受压;中性点以下为负摩阻力,桩体受拉。4）与最终的累计量相比,各阶段加载板沉降增幅比分别为20%（盾构切桩前）、60%（盾构切桩—注浆层凝结）、20%（盾构远离残桩复合地基）;桩土应力比增幅分别为-8%、-16%、-53%、3%、25%、66%。     

包裹碎石桩影响范围的模型试验分析

为了研究包裹碎石桩受力时的影响范围,进行了三组不同直径的包裹碎石桩和一组未加固地基的模型试验。通过在承压板之上及其周围土体表面布设百分表,得到了承压板及其周围土体表面的位移;在桩体和桩周围土体内不同深度布置土压力盒,监测了桩体和土体内的应力分布。试验分析结果表明:包裹碎石桩改善了土体的承载力性能,减小了土体表面的位移量,包裹碎石单桩复合地基相比于未加固地基(河沙)的极限承载力约提高了32%;在距离包裹碎石桩中心两倍承压板直径范围之外,基本上没有变形和应力的分布,即包裹碎石桩影响范围的宽度约为四倍承压板直径;包裹碎石桩受力主要影响深度在三倍桩径范围内。     

多桩型复合地基在深厚软土地区铁路地基处理中的应用

以深厚软土地区某铁路工程为例,对搅拌桩、管桩及两者结合的地基加固方案进行分析比较,介绍了多桩型复合地基加固在深厚软土地区的应用。其复合地基承载能力可达250 kPa,而且工后沉降满足设计要求。