岩溶陡坡地区公路桥梁桩基极限承载力研究

岩溶和陡坡是影响桩基础极限承载力的关键因素。为研究在不良地质条件下桩基础极限承载力影响因素和防治措施,利用有限元软件建立了桩基础模型并依据相关规范验证了其有效性,针对5种不同坡度和4种岩溶顶板厚度进行了正交模拟试验,分析了不同工况下桩基承载力的变化和桩体承载形式。结果表明：溶洞会造成更大的沉降,地基沉降与岩溶顶板厚度呈反比,3倍桩径为岩溶地质对桩基的最大影响范围。大于45°的陡坡会造成更大的地基沉降进而减少桩基的极限承载力,应极力避免坡度45°以上的陡坡在实际工程中的使用。当无法避免时,应重点考虑其对桩基承载力的影响。溶洞和陡坡降低桩体极限承载力的方式主要表现为降低桩体侧摩效应,桩体承载形式由摩擦桩转变成端承桩。     

盐沼泽腐蚀对公路桥梁桩基础竖向极限承载力影响的数值模拟研究

依托在建的青海省德香高速公路盐沼泽区的桥梁工程,以MARC有限元软件为平台,采用室内腐蚀试验参数,构建盐沼泽区桥梁桩基受腐蚀有限元模型,分析不同桩长和桩径的情况下,桩基受腐蚀后的剥落厚度和腐蚀深度对桩基竖向极限承载力的影响。研究结果表明,桩基受腐蚀后其竖向极限承载力呈现降低趋势,相比桩基混凝土剥落厚度来说,桩基受腐蚀的深度对桩基竖向极限承载力的影响较大。研究结果还表明,剥落厚度不大于6cm时,增加桩长能够有效提高桩基竖向极限承载力;剥落厚度大于6cm时,增加桩径能够有效提高桩基竖向极限承载力。     

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。     

铁路岩溶地区多变量作用下的桩基承载特性分析

依托汉巴南铁路某桥梁桩基础工程,采用FLAC3D软件建立岩土-溶洞-桩基础三位一体的计算模型,分析岩溶地区桩基础在溶洞跨度、顶板厚度及溶洞形态多变量共同作用下的承载特性。结果表明：厚跨比不变时,顶板厚度的变化对桩基承载力的影响更为显著;长方体和圆柱体溶洞形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为1,而椭球体形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为2/3。通过顶板厚度对桩端承力影响曲线、顶板厚度对桩侧摩阻力影响曲线进行拟合,得到修正后的影响因子,进而对桩基经验公式进行修正,由修正后的经验公式所计算出的桩基极限承载力更贴合岩溶地区的实际情况。     

深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性

为了探明深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性,采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维空间模型,分析了不同工况下桩基础的竖向极限承载力、桩端阻力及桩侧阻力的变化规律。研究结果表明:随着软土厚度的增大,桩基竖向极限承载力逐渐减小;当桩端位于非软土层时,随着软土厚度的增大,桩侧阻力减小显著,但桩端阻力无明显变化;当桩端位于软土层时,随着软土厚度的增大,桩端阻力与桩侧阻力均减小,桩侧阻力占极限承载力的比重逐渐增大;当桩基穿越软土层,且桩长大于40m、桩径大于1.2m时,表现出超长桩和大直径桩的特性。     

高速铁路桥梁桩基极限承载力预测研究

利用高速铁路桥梁单桩竖向静载试验数据,应用灰色理论建立GM(1,1)模型,在此基础上编制预测程序FPS预测桩基极限承载力。对比分析实测值和预测值,二者吻合较好,验证了GM(1,1)模型进行桩基极限承载力预测有较好的精度和实用性。GM(1,1)模型可作为预测高速铁路桥梁桩基极限承载力的可行方法。     

下伏岩溶与桩基耦合作用研究

为探求下伏岩溶与上方桩基之间的耦合作用,对岩溶顶板与桩基作用体系进行抽象概化,建立8种力学模型,基于弹性力学薄板理论及材料力学梁理论进行理论力学分析,并结合工程实践对比分析各力学模型下岩溶顶板安全厚度及桩基极限承载力。计算结果表明：不同力学计算模型适用于不同实际工程;同一条件下各力学模型计算结果差别较大。因此,合理选择适合于实际工程的溶洞顶板及桩基作用体系力学模型至关重要。     

桩基竖向抗压静载试验及理论研究

依托海南产业园项目,开展了单桩竖向抗压静载试验及理论研究。首先依据规范计算单桩极限承载力的理论值,并依据CASE法承载力计算,得出桩基极限承载力测试理论值;然后给出地基土以及单桩试验检测参数值,对S-1、S-7、S-11、S-15、S-17、S-22等6根基桩进行试验研究;最后分析基桩在静载作用下承载力的变化规律,将理论值与试验值进行对比。基桩的极限承力均满足要求;在基桩桩径相同,入土深度不同的情况下,基桩沉降量随入土深度的增加呈减小趋势;桩基极限承载力理论计算值与试验值基本吻合,CASE法计算桩基极限承载力具有较高的可靠性。     

溶洞顶板极限承载力计算方法及试验研究

针对下伏溶洞顶板极限承载力问题,提出了一种计算下伏溶洞顶板极限承载力的方法。假定冲切体为一母线未知的旋转体,且破坏面与底面夹角为45°-φ/2,由极限分析法求出其母线表达式及溶洞顶板极限承载力计算公式。同时进行了下伏溶洞顶板及相应的基岩极限承载力室内模型试验,得到了1~5倍桩径的顶板厚度下溶洞顶板以及相应基岩的极限承载力,实测结果与本文理论吻合良好。研究表明:当溶洞顶板厚度为1~3倍桩径时发生冲切破坏,顶板厚度为4倍桩径时呈现冲切+撕裂复合破坏,顶板厚度为5倍桩径时,发生洞顶撕裂+桩端塑性复合破坏;同一跨径比条件下,溶洞顶板厚度为1~4倍桩径时,溶洞顶板的极限承载力随其厚度的增加呈线性增长,达到5倍桩径时溶洞顶板承载力与基岩基本一致。     

后压浆法对桥梁单桩承载力增强效应研究

鳌江特大桥北引桥9~#桩基施工中遇到不良地质,采用桩底后压浆施工方法提高其基底承载力,并通过单桩竖向抗压静载荷试验判定压浆处理是否满足设计要求,研究桩底后压浆法对桩基基底承载能力的增强效应。结果表明,经桩底压浆后单桩竖向极限承载力达6 000 kN,满足设计要求,桩底后压浆法对桩基承载力具有增强效应。     

基于岩溶顶板冲切破坏的桥梁桩基承载力分析

张家界至花垣高速公路是位于我国西部山区。工程建设中,遇到大量的岩溶问题,结合张花高速岩溶区桥梁桩基承载力问题,考虑桩端下伏岩溶顶板冲切破坏模式,对岩溶顶板对桥梁桩基的承载性能的影响进行了分析,提出了桩端下伏岩溶顶板厚度与桩体承载力的关系,并结合十标段大岩屋1号桥3#墩处桩基资料,给出了评估结果,并在算例基础上进行了参数分析,结果表明增大桩径可使桩体承载力提高,但并不明显,顶板岩体强度与人为设定的安全系数K对桩基承载力影响较大。     

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...     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

英标钻孔桩单桩承载力及沉降计算方法研究

不同于国标的桩基承载力计算， 英国标准计算单桩承载力是一种半经验-半计算法， 目前应用较多的为有效应力法和标准贯入度值(SPT)法，而这2种计算方法需要结合土工试验参数或者原位试验结果， 并按照规范给出的经验系数进行计算。分析表明: 英国标准中的有效应力法对土工试验参数较为敏感， 计算得到的极限承载力变异性较大； SPT法计算得到的极限承载力值较为稳定， 且与试桩结果较为符合， 在工程设计中建议结合SPT计算法， 对有效应力法结果进行修正。     

考虑溶洞空间形态的岩溶桩基稳定性分析方法

岩溶桩基的应用随岩溶地区交通工程建设的快速发展而越来越普遍,如何评价桩端岩溶顶板稳定性成为岩溶桩基设计的关键问题之一,针对目前桩端岩溶顶板稳定性分析平面假设的不完善性,考虑溶蚀作用形成的溶洞所具有的空间形态特征进行岩溶桩基稳定性分析。首先,将基桩作用下的岩溶顶板分别简化为固支梁、抛物线拱、圆拱与固支双向板等承载模型,采用结构力学与双向板分析理论建立不同模型的桩端岩溶顶板抗弯最小安全厚度计算方法;其次,通过计算结果对比分析,揭示岩溶顶板最小安全厚度随矢高的变化规律;在分析岩溶顶板冲切破坏与剪切破坏形式的基础上,探讨桩端岩溶顶板破坏模式的控制因素及其影响规律,进而获得桩端荷载、石灰岩抗拉强度、溶洞跨度与矢高等因素对桩端岩溶顶板承载特性的影响规律;然后,基于溶洞钻孔探测所得地质勘查信息构建岩溶桩基稳定性分析流程,提出考虑溶洞空间形态特征的岩溶桩基稳定性分析方法;最后,通过工程案例具体分析桩端岩溶顶板最小安全厚度及其破坏模式随矢高的变化规律。研究结果表明：桩端岩溶顶板破坏模式不仅与溶洞跨度、桩径有关,而且与溶洞形态及其矢高也密切相关,此外,石灰岩抗拉强度对岩溶顶板稳定性的影响同样较大,详细全面的工程勘察资料能使桩端岩溶顶板稳定性分析结果更接近实际情况。     

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。     

盾构切桩后桩基对管片作用力确定及控制措施

为获得盾构切除桥梁桩基后残桩对管片的竖向荷载及残桩的承载力,评估切桩后桥梁和盾构隧道结构安全,开展残桩对管片作用力的计算分析。首先,分析盾构切桩后残桩对管片作用力的影响因素,包括桩长减短、施工扰动及桥桩竖向刚度变化等。然后,在考虑这些因素影响的基础上建立残桩承载能力和所受竖向荷载计算公式,并以具体工程为例进行计算对比,结果表明： 本工程残桩承载力无法满足所受竖向荷载,需进行残桩周围地基加固;通过对地基注浆加固计算,残桩承载力可满足竖向荷载,能够保证管片和上部桥梁结构安全。最后,根据理论和实例分析,提出减小残桩对管片受力影响的施工控制措施,包括减小施工扰动、提高桩侧摩阻力及加强管片配筋和螺栓强度等。