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.     

支盘桩抗压承载性能试验研究

文章结合国道主干线宁波绕城高速公路东段工程建设项目,针对特殊地质条件,研究特有区域地质条件下挤扩支盘桩的承载性能。运用两种静载试桩法(自平衡法、堆载法)对单桩承载性能进行现场试验,并在挤扩支盘桩的同一场地进行了等截面桩的对比试验。通过对比试验分析支盘桩的承载性能,得出支盘桩的支盘发挥的作用占总承载力的40%左右,支盘桩单方混凝土承载力可以提高30%～40%左右,其研究成果可为今后支盘桩的设计和施工提供科学的设计依据。     

竖向荷载作用下挤扩支盘桩承载性能分析

为了解挤扩支盘桩在竖向荷载作用下的承载性能,以荣乌(荣成—乌海)高速公路新线桩基工程为背景,通过ABAQUS软件建立三维桩-土模型,模拟分析竖向荷载作用下普通圆形灌注桩、挤扩支盘桩的桩顶沉降、桩身轴力和荷载承担状况。结果表明,同等条件下,挤扩支盘桩的承载能力优于普通圆形灌注桩;支盘设置在荷载较大位置时承力效果更明显,且下盘承力大于上盘承力。     

桥梁挤扩支盘桩受力分析与承载能力研究

围绕广东潮汕环线项目,依托环线高速公路工程开展常规桩以及支盘桩现场试桩试验,对挤扩支盘桩的受力机理进行了研究并分析了挤扩支盘桩的承载性能。结果表明:不同于传统的等截面灌注桩,当挤扩支盘桩支盘腔成孔时,周围土体受到挤压,进一步提升桩周土体的模量以及承载力;同时支盘桩的支盘结构体发挥作用承载,对应的Q-S曲线为缓变型,桩的支盘处轴力有显著变化,呈现多支点端承摩擦桩受力特征,支与盘的荷载分担比可达60%左右;相同土层条件下,极限承载能力明显强于一般的常规桩,同等设计荷载下挤扩支盘桩的桩长更短;支、盘、桩端、桩侧荷载分担比受地质条件、荷载大小影响明显,随着竖向力的增大,支盘力的发挥具有明显的时序性,盘的承载力增长潜力远大于支结构,且由上至下逐步发挥承载作用。     

挤扩支盘桩承载特性及其应用发展

挤扩支盘桩是带有多分支和(或)承力盘结构的承载桩,是一种发挥土的承压承载特性,利用土的压硬承载特征,通过挤扩工艺和设备,获取土的承载性能以及检验支盘承载力的新结构桩型。支结构、盘结构分别发挥不同土层的优良特性而表现为支盘桩承载能力高、变形小;挤扩压硬提高土体承载性能,挤扩支腔盘腔自然稳定;高性能承载可大幅度缩短桩长、减小桩径,实现原材料以及造价节省。在全国各地各行业得到广泛应用的同时也逐渐获得了业界的一致认可。对挤扩支盘桩技术研究现状进行调研,总结分析利用支盘桩承载特性得到的支盘桩结构构造、设计方法、工艺及装备、检测评定等方面的研究成果,提出支盘桩群桩结构技术、抗沉降技术、抗拉锚固技术、长期承载性能、支盘体成品检测等方面需要进一步深入研究的核心技术,用以解决基桩泥皮沉渣、高铁沉降、海上风电、边坡锚固等承载问题。     

超大群桩竖向承载群桩效应试验研究

根据竖向荷载作用下超大规模群桩的模型试验研究结果，分析群桩的承载性状和群桩效应，试验结果表明，在本试验条件下，群桩效应系数大于1，与按规范公式计算得出值基本一致，并得出一些对该类工程设计和施工具有指导意义的结论。     

挤扩支盘桩地震动力特性数值分析

挤扩支盘桩主要通过桩基中部多个挤扩支盘机构来大幅提升桩基在复杂荷载作用下的抗拔、抗剪性能。对这种新型桩基的研究目前较少,特别是在地震荷载作用下的力学响应研究更少。基于有限元方法,对挤扩支盘桩基-承台结构展开局部及整体精细建模,根据已有的加速度时程曲线,对挤扩支盘桩的动力响应展开分析,获得了其在多种工况下的变形特征以及内力包络图,并与非扩盘桩结构展开了对比。本研究成果可辅助工程设计人员进一步了解挤扩支盘桩结构在动力作用下的响应特性,从而优化其配筋设计,提升结构的动力安全性能。     

桥梁挤扩支盘桩沉降分析与抗变形能力

挤扩支盘桩抗变形能力主要依赖于挤扩过程中支盘周围土体模量的增长、挤扩增大端承面积实现应力扩散、桩长缩短减小桩身压缩量等几个因素。对潮汕环线11组静载试验(6组常规桩、5组支盘桩)的Q-s曲线进行了分析,支盘桩表现为小变形、缓变型、高回弹率等特征。选取了典型的试桩结果进行了反分析,得出挤扩作用使得周围土体模量增长约1倍左右的结论。在此基础上,对桩端变形与桩端应力分布规律、桩身压缩量变化规律进行了分析,弹性受力阶段,桩身压缩量约占支盘桩总沉降的40%～50%。通过潮汕环线现场沉降监测的初步数据,说明了挤扩支盘桩的变形控制能力:箱梁架设完成后支盘桩的观察时间为60～120d,沉降为3～6mm;常规桩观察时间约30d,沉降为5～9mm,支盘桩的沉降小于常规桩,变形控制能力更强。     

桥梁挤扩支盘桩施工工艺与智能化装备

桥梁挤扩支盘桩是在传统钻孔灌注桩工艺上通过增加挤扩工序形成的新桩型,施工工艺及施工质量控制是该桩型成功的前提和保证。介绍了挤扩支盘桩的施工工艺流程及施工控制要点:(1)支盘桩相对于普通桩,增加了变孔径桩钻孔、挤扩支盘、扫孔-清孔-检测程序;(2)桩成孔护壁泥浆宜采用优质泥浆,严格控制泥浆比重,比重一般控制在1.05～1.25,当穿过易塌孔土层时,增大至1.20～1.35;(3)根据地层情况,采用不同的挤扩压力值和相应的施工设备。此外,结合现有的挤扩支盘设备,对未来的智能化装备进行了展望。     

填海地层挤扩支盘桩抗压抗拔静载试验研究

为探讨填海地层挤扩支盘桩的承载机理，依托深圳市滨海大道下沉隧道桩基工程，开展了挤扩支盘桩抗压、抗拔现场静载试验，分析了挤扩支盘桩桩顶位移规律、桩身轴力分布规律、支盘结构承载情况及分担比例等。结果表明，支盘桩达到桩顶极限荷载量时，仍具有较大的承载潜力；支盘桩桩身轴力分布在支盘位置发生突变，且盘位置突变量值高于支位置；埋深较深处盘结构与埋深浅处盘结构相比，发挥承载能力时具有明显的滞后效应；抗压支盘桩桩顶受荷较大时，支盘结构发挥主要承载功能，桩端及桩侧发挥辅助承载功能；设计时应将支盘结构设置于力学性质较好的土层，以充分发挥桩身范围内各土层承载能力；支盘结构的施作对支盘周土体具有挤扩压硬作用，提高了支盘周土体的承载能力。     

考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法（双语出版）

为求解出支盘桩受压时扩径体处相关力学性状,并预测桩基沉降,结合圆孔扩张理论求解出扩径端力与位移关系,并对支盘桩应用荷载传递法。将支盘桩在竖向受压扩径体向下挤土位移的过程,看作土体中的圆孔扩张课题,在合理假定的基础上,分析受压时扩径体与相邻土体的相对位移,推导出扩径体水平内压力与竖向位移的关系,对扩径体下侧面进行力学分析,得出桩土接触作用面A'C段的变化规律及扩径端阻力与竖向位移的关系,并对其进行参数研究。在此基础上,选择桩侧荷载传递函数为双曲线型,桩端为线弹性,对支盘桩应用荷载传递法,得到桩顶沉降曲线及桩体内力。研究结果表明：以圆孔扩张理论推导出扩径端阻力与竖向位移关系的方法,充分考虑了扩径体的几何构造特点和挤土效应,扩径端阻力能充分体现对挤扩角的敏感性,更加符合工程实际;扩径体水平内压力在倒圆台形下侧面呈现非线性分布,随着初始孔径的增大而逐渐减小,随着竖向位移的增加,水平内压力分布的非线性愈加明显;水平内压力值随着竖向位移的增大而增大,随着挤扩角的增大而减小;考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法能有效地求解支盘桩沉降及相关力学性状,且对于支盘桩而言,挤扩角引起的扩径端阻力变化比单纯的侧阻变化更能影响最终承载力。相关方法和结论可以为工程设计提供参考。     

锚杆抗滑桩体系的群桩、群锚效应研究现状分析

对锚杆抗滑桩系统的群桩效应、群锚效应的研究现状进行了分析。虽然锚杆抗滑桩体系和预应力锚索抗滑桩体系近年来在工程中大量应用,但其设计计算理论研究远远滞后于工程应用。将桩-锚作为一个系统来研究抗滑桩的群桩效应和锚杆或预应力锚索群锚效应的论文至今很少见到,国外对于群桩效应的研究主要集中在圆形截面桩上,对于矩形截面桩的研究成果则不多见。对于群锚效应问题,也存在理论远远落后于工程实践的情况,为了避免群锚效应的发生,只能给出一些建议性的措施,因此,加强对锚索抗滑桩系统的群桩效应、群锚效应的研究,不仅是十分必要的,也具有重要的理论意义和应用价值。     

液压挤扩支盘钻孔灌注桩的设计与施工要点

介绍了液压挤扩支盘桩的特点,通过挤扩支盘桩的设计原则以及计算对挤扩支盘桩进行了设计;通过工艺流程、工艺特点、经济效益分析并结合工程实例对钻孔灌注桩施工进行了阐述;最后,给出了影响分承力盘成型形状的因素,对类似工程具有借鉴价值。     

浅谈桥梁挤扩支盘桩施工质量控制

桥梁挤扩支盘桩具有工后沉降变形小、承载力高、施工进度快、节省工程造价及良好的环保效益等特点。结合潮汕环线高速公路桥梁挤扩支盘桩应用情况,系统阐述桥梁挤扩支盘桩施工质量控制要点、成桩质量检测,并总结项目实施过程中质量控制经验,希望为挤扩支盘桩技术在公路行业的推广应用提供参考。     

FLAC~(3D)在超长桩群桩效应分析中的应用

以某超长群桩基础为算例,运用有限差分软件FLAC3D进行超长群桩效应的数值计算,分别得出低承台超长群桩桩身轴力、桩侧摩阻力及桩身沉降的特性,并将其与超长单桩的计算结果进行对比,初步探讨超长群桩的群桩效应.     

夯扩碎石桩群桩承载性状研究

对2个初始直径为0.76m、桩长为2.79m和5.10m的夯扩碎石桩群桩进行载荷试验,并采用三维拉格朗日有限差分程序建立数值模型,模拟其夯扩和载荷试验分级加载过程,并分析了桩土应力比、群桩效应和桩间土单元的应力路径。结果表明:数值分析很好地模拟了夯扩碎石群桩的夯扩过程,群桩夯扩成桩后最大垂直位移位于桩间土中心且表现为地面隆起;计算和实测的荷载-沉降曲线基本一致;2个不同桩长的夯扩碎石桩群桩在各级荷载下的桩土应力比都比较接近,其值在3.8～6.5之间;群桩效应跟桩长与承台宽度比L/Bc相关,群桩负效应随L/Bc的增大而减弱;2个不同桩长的群桩桩间土单元在夯扩过程中其水平应力大于垂直应力,单元应力处于临界破坏状态;夯扩作用在桩间土中产生预应力,提高了土体刚度和夯扩碎石桩的承载能力,靠近桩端的土体单元预应力受桩端夯扩效应影响而增大。     

考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法

为求解出支盘桩受压时扩径体处相关力学性状,并预测桩基沉降,结合圆孔扩张理论求解出扩径端力与位移关系,并对支盘桩应用荷载传递法。将支盘桩在竖向受压扩径体向下挤土位移的过程,看作土体中的圆孔扩张课题,在合理假定的基础上,分析受压时扩径体与相邻土体的相对位移,推导出扩径体水平内压力与竖向位移的关系,对扩径体下侧面进行力学分析,得出桩土接触作用面A′C段的变化规律及扩径端阻力与竖向位移的关系,并对其进行参数研究。在此基础上,选择桩侧荷载传递函数为双曲线型,桩端为线弹性,对支盘桩应用荷载传递法,得到桩顶沉降曲线及桩体内力。研究结果表明:以圆孔扩张理论推导出扩径端阻力与竖向位移关系的方法,充分考虑了扩径体的几何构造特点和挤土效应,扩径端阻力能充分体现对挤扩角的敏感性,更加符合工程实际;扩径体水平内压力在倒圆台形下侧面呈现非线性分布,随着初始孔径的增大而逐渐减小,随着竖向位移的增加,水平内压力分布的非线性愈加明显;水平内压力值随着竖向位移的增大而增大,随着挤扩角的增大而减小;考虑圆孔扩张理论的支盘桩荷载传递法能有效地求解支盘桩沉降及相关力学性状,且对于支盘桩而言,挤扩角引起的扩径端阻力变化比单纯的侧阻变化更能影响最终承载力。相关方法和结论可以为工程设计提供参考。     

桩端土层性质不同对超长群桩的影响分析

超长桩的承载变形机理与普通短桩不同,其设计存在理论与实际之间的矛盾。通过运用有限差分软件对不同桩端土层情况进行数值计算,得出了超长群桩桩侧阻力、桩端阻力与沉降的关系,探讨了桩端土层不同对超长群桩效应的影响。     

潮汕地区桥梁挤扩支盘桩旁压试验分析

旁压试验是获得土体原位应力—应变关系的重要手段。利用PY-5型预钻式旁压仪,对潮汕地区某高速公路项目中的不同土层进行了系统的旁压试验。试验结果表明,通过采取一定的孔内护壁措施,旁压试验均能成功实施,所测得的旁压模量、旁压剪切模量能有效反映土体的力学性状及地基承载力特征值。通过旁压模量、旁压剪切模量与桥梁挤扩支盘桩挤扩压力值之间的相关性分析,推导出了挤扩压力值的换算公式。本研究成果为潮汕地区提供了丰富的旁压试验数据,并为该地区挤扩支盘桩的设计提供了依据。     

挤扩支盘灌注桩承载力影响因素的数值模拟研究

运用PLAXIS有限元软件,基于岩土弹塑性本构关系的数值计算理论,建立桩-土轴对称模型,模拟支盘形状、位置、大小、数量和距离软弱层高度等参数条件下的桩基承载力特性及变化规律,分析在竖向荷载作用下挤扩支盘灌注桩对桩基承载力的主要影响因素。研究结果表明:支盘形状对于承载力没有明显影响;桩基承载力随支盘位置向下移动而逐渐提高,但是当支盘距桩底部距离小于L/3(L为桩长)时,支盘位置下移对桩基承载力影响不显著;桩基极限承载力随着支盘半径和支盘数量的增加逐渐提高;当支盘与软弱层间距小于4倍夹层厚度时,桩基承载力随支盘与软弱层距离的逼近而逐渐降低。研究结果可为挤扩支盘桩的设计参数选取提供参考,为支盘灌注桩的工程设计和优化提供技术支持。