自平衡试桩Q-s曲线理论解析方法研究

为实现自平衡试桩理论方法更好地应用于基桩承载力测试,提出一种适用于层状地基中单桩承载力自平衡法测试的理论解析转换方法。基于自平衡上、下段桩加载受力模型,假定桩侧荷载传递函数符合理想弹塑性模型,推导出层状地基中上、下段桩弹性和塑性状态的荷载传递矩阵。再用MATLAB编程得到上、下段桩各微段处轴力、侧摩阻力及竖向变微量,代入精确转换公式中将自平衡试桩结果转换成传统静载测试Q-s曲线,并利用等荷载法求解其极限承载力。结合青岛胶州湾大桥工程试桩实例,采用锚桩法和自平衡法2组试桩工况结果验证该理论解析方法的准确性。研究结果表明：自平衡理论解析计算上、下段桩身各点轴力和侧摩阻力与锚桩法实测数据比较均在误差允许范围内;与传统静压测试、简化转换法相比,该解析转换法Q-s曲线与传统静压试验吻合效果明显优于简化转换法;同时对比2种转换法得到承载力值,简化转换法对于准确测定单桩承载力偏于保守,且不能分析桩身内力特征及承载能力,解析转换方法求解结果精度提高约12.3%。因此,证实了该理论解析方法在实际工程层状地基中有很大的适用性,可在基桩承载力自平衡测试工程中大量推广与应用。     

铁路桥梁大直径预应力管桩单桩试验

为验证大直径预应力管桩设计参数和施工工艺的可靠性,以京雄城际铁路固霸特大桥为工程背景进行了试桩试验。对于所选取的试桩,经低应变反射波法和高应变法检测桩身结构完整性,判定为Ⅰ类桩。通过单桩竖向抗压及水平承载力试验得到了单桩抗压荷载-沉降曲线及抗压极限承载力、单桩水平荷载-位移曲线及水平极限承载力,推定了地基土抗力系数的比例系数;并通过桩头与承台的连接可靠性试验得到了桩头与承台连接的破坏荷载。     

成层软土地基中轴横向组合受荷桩内力与位移分析

成层软土地基中,桩基础在竖向与水平荷载联合作用下桩身内力与位移的计算为一复杂非线性问题.同时获取单桩桩顶的各向位移对多向荷载下的群桩计算有重要意义.采用侧阻软化模型、端阻双曲线模型和p-y曲线模型分别描述桩侧土、桩端土的竖向与水平向荷载传递性状,利用挠曲线微分方程将荷载传递法与p-y曲线法结合,建立轴横向受荷桩的分析模型,通过有限差分法求解挠曲线方程以获得桩身内力与各向位移.工程实例分析表明,结合荷载传递法与p-y曲线法的轴横向受荷桩分析方法能准确计算桩身的P-Δ效应,并能同时准确地获得桩顶竖向位移与水平位移的大小.     

自平衡法静载试验在北部湾海域超长大直径桩基中的应用

本文以北海市西村港跨海大桥项目为依托,针对超长大直径桩基竖向抗压极限承载力检测,选取自平衡法静载试验方法作为研究对象,探讨该方法在北部湾海域桩基工程应用的可行性。通过对测试系统、荷载箱埋设位置等关键参数选取,以及加载过程中荷载与向上、向下位移对应关系,绘制荷载-位移(Q-s)曲线、位移-时间对数(s-lgt)曲线,并进行曲线特征分析。结果表明,本工程3根试桩单桩竖向抗压承载力特征值均满足设计要求。研究成果可为北部湾海域同类工程施工提供一定借鉴。     

考虑泊松效应的单桩竖向承载变形特性研究

单桩在承受上拔或下压荷载时,其桩侧极限摩阻力相差较大,桩身泊松效应是重要的影响因素之一.考虑泊松效应对桩-土界面法向应力的影响,推导得到上拔与下压荷载作用导致的桩侧极限摩阻力改变量的表达式;根据双曲线荷载传递模型,得到考虑泊松效应的的τ-z曲线;在位移协调法的基础上,通过迭代更新桩底位移使桩顶轴力与桩顶荷载相等,提出各...     

考虑桩侧初始剪应力的层状地基中单桩沉降计算简化解析

针对现有侧阻双曲线模型参数计算较困难的问题,提出一种考虑桩侧土初始剪应力以及侧阻软化特性的简化侧阻三折线模型;并结合桩端位移与桩端承载力的非线性发挥关系,采用双曲线模型模拟桩端荷载传递性状。进一步在上述桩侧和桩端荷载传递模型基础上,提出一种获取单桩荷载-沉降关系的简化递推分析方法。实例分析表明,本文所提简化模型与计算方法应用于单桩沉降计算具有较好的精度,且分析模型参数获取容易、计算便捷,研究成果可为设计施工提供有益参考。     

风化软岩地区嵌岩桩承载力自平衡试验研究

为研究风化软岩段桩基侧摩阻力承载特性和桩基安全性,采用自平衡试桩法对某工程水稳性较差的风化软岩段3根试桩进行测试分析。结果表明:自平衡法试桩荷载箱上部桩与传统静载法试桩的桩身受力方向相反,前者比后者端阻力发挥更充分;在2倍设计荷载作用下桩顶等效竖向位移较小,桩身侧摩阻力、端阻力大部分未充分发挥,实测桩侧摩阻力可能比勘察提供的侧摩阻力值大;按照经验法和简化法得到的3根试桩的计算安全系数差别较小,均大于2.2,验证了试桩的安全性和自平衡方法的可靠性。     

珊瑚礁地区混凝土管桩承载特性模拟分析

珊瑚礁质砂土由于孔隙比高、易破碎、颗粒形状不规则等特点，导致管桩在珊瑚礁地区的承载特性与一般土质中存在明显区别。结合南亚一座大桥项目中钻孔灌注桩的试桩数据，建立同等地质条件下的混凝土管桩模型，采用数值模拟的方法对管桩的承载特性进行研究，并与钻孔灌注桩的试桩结果进行对比分析。结果表明：混凝土管桩在珊瑚礁地区的承载特性为突进型，荷载与位移曲线大部分呈现陡降型发展趋势；管桩相对于钻孔灌注桩其最大侧摩阻力较小；管桩的桩端阻力随位移变化规律与钻孔灌注桩基本相同，在相同荷载下管桩的位移显著低于钻孔灌注桩，但两者的桩端极限阻力相差不大；随着管桩直径的增加，桩端承载力贡献比例呈现不断减小的趋势。对于较长的管桩，桩侧摩阻力发挥主要作用，随着桩径的增加，桩侧摩阻力在极限承载力中的占比逐渐减小。     

刚性承台超大群桩承载性状的三维有限元分析

为了了解超大群桩基础的承载性状,用有限元分析程序ABAQUS,对土体采用莫尔-库仑模型,对桩土界面采用非线性弹簧模拟荷载传递,对超大直径超长桩组成的群桩基础的承载性状进行了参数分析。具体分析了桩数、桩距、桩长、桩径、土变形模量、土内摩擦角、土粘聚力等因素对群桩的荷载-位移曲线以及桩顶轴力分布的影响规律。     

半解析半数值法层状地基上高承台桩基础沉降的计算

用半解析半数值方法计算层状地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解（荷载和位移之间的关系）及实现其数值计算。地基基本解有2种分析模型：一种是求解土的基本解,然后将其代入基础的有限元控制方程,这种模型得到的地基柔度矩阵很大,数值计算存在困难;另一种是将土和桩视作地基,用基本解表示,它由轴对称有限元法按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩效应求得,然后将地基基本解代入墩台的有限元控制方程并求解,即可得到高承台桩基础的沉降,这种模型得到的地基柔度矩阵元素相当少,适合数值计算。基于轴对称有限元法的半解析半数值方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少工作量,计算效率高。算例结果表明,该分析方法和三维有限元法在分析桩的沉降时结果符合很好。     

考虑应力路径基坑变形计算及支护性能研究

基于半无限大弹性空间在条形荷载作用下应力的Melan解,首先根据基坑开挖过程应力状态的变化,建立基坑开挖问题的平面力学分析模型。利用Duncan-Chang曲线模型中的参数计算方法,推导加载和卸载模量公式,进而结合平面应变问题的物理方程和几何方程,建立平面应变问题的本构方程,得到基坑开挖后土体位移计算方法。然后建立土压力与支护结构位移的正弦和幂函数关系曲线,提出土压力计算方法。最后将理论成果应用于工程实践,将土体位移和土压力的理论值与实测数据进行对比分析。研究结果表明:该计算模型得到的基坑变形位移与实测结果吻合较好,验证了土压力与位移计算方法的合理性,同时由监测数据得到锚索预应力随时间的三阶段变化趋势,以及深层水平位移和坡顶竖向位移的匙形分布特点。     

120 000 kN钻孔灌注桩静载荷试验

采用自平衡试桩法对润扬长江公路大桥南塔120 000kN(桩径2.8 m)特大吨位钻孔灌注桩进行了静载荷试验,同时进行了2根1.2 m模拟桩静载荷试验.根据现场试桩资料,分析了桩的荷载传递机理,将试验结果转化为传统堆载试验曲线,原型桩与模拟桩转换结果相吻合.     

抗拔桩荷载一位移曲线的荷载传递法解析

本文采用荷载传递法,假定桩侧土荷载传递函数符合弹性—应变硬化—理想塑性三折线模型,考虑桩身自重的影响,推导出抗拔桩桩项上拔荷载-位移曲线的解析算式,适用于多层地基中的抗拔桩.应用本文方法,同时可以得到抗拔桩桩身轴力和桩侧摩阻力沿桩长的分布.通过对实例的拟合验证了本文方法的合理性,为抗拔桩荷载传递机理提供了一种理论依据,并可用于指导抗拔桩的设计和检测.     

铁道车辆缓冲器弹性胶泥粘弹性参数的数值反演

研究弹性胶泥的基本物理参数。提出以弹性胶泥简单的静压试验和动力试验反演复杂的三维粘弹性本构参数的数值方法。依据弹性胶泥松弛模量的物理意义,建立三维粘弹性本构模型。依据静压试验的静压力和观测点位移试验数据,建立以弹性有限元为基础的弹性位移反演模型,优化求解该模型可得到泊松比、杨氏模量。根据弹性力学本构关系的基本原理,通过泊松比、杨氏模量可得到粘弹性模型所需要的剪切平衡模量和体积平衡模量。依据动力试验的激振力和观测点位移的时程曲线,建立以粘弹性大变形动力有限元为基础的粘弹性参数反演模型,利用改进的遗传算法对其余和时间相关的粘弹性参数进行优化求解。以重载货车用新型胶泥缓冲器为实例,对弹性胶泥的基本粘弹性参数进行数值反演。反演结果和试验结果吻合较好。     

粘弹塑性地基中的竖直受力桩分析

从地基土的流变特性出发分析桩土体系的共同作用，地基土体采用粘弹塑性流变本构模型，为适应地基实际的层状结构，采用有限元法分析；桩采用弹性杆有限元分析，根据位移协调原则，得到体系平衡方程，应用“时步－初应变法”获得了不同时刻的桩土位移解。通过分析得到了地基参数对竖直受力桩达到沉降相对稳定所需时间T及桩顶始末位移变化比Rs等因素的影响。     

深部缩径缺陷桩的透明土模型试验研究

针对传统室内模型试验无法了解缩径桩桩周土体内部位移场的缺点,利用透明土和粒子图像测速技术研究深部不同缩径参数对单桩承载特性和桩周土体位移场的影响.通过对比分析完整桩和缩径桩的荷载-沉降曲线以及桩周土体位移场发现:缩径径向尺寸对基桩极限承载力的影响大于缩径长度;当荷载达到极限承载力时,桩端土出现扇形的位移面,桩顶周围的桩...     

基于桩帽尺寸调整的桩网复合地基沉降控制方法研究

为研究桩网复合地基沉降控制中的桩帽尺寸优化调整问题,采用楔形土拱模型和荷载传递理论分析桩帽尺寸对桩网复合地基桩土荷载分担及沉降变形的影响规律,依据桩土总沉降位移和沉降差控制标准,提出基于桩帽尺寸调整的桩土沉降控制方法,给出桩帽尺寸确定原则。研究结果表明:桩帽的设置可有效提高桩体分担荷载,并进一步引起桩体沉降位移的增加和桩间土沉降位移的减小,且桩顶位置桩土沉降差随桩帽尺寸增加保持递减趋势。研究成果可为铁路和公路工程中的桩网复合地基布桩参数确定及桩帽尺寸优选提供必要技术支持。     

大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性现场试验研究

通过无锡市地铁1号线高架桥段钻孔灌注桩试桩工程的现场静荷载试验及其桩身应力测试结果,分析层状地基中大直径超长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律。试验结果表明:大直径超长钻孔灌注桩的荷载-沉降曲线无明显拐点,属缓变型;桩端承载力仅分担了桩顶最大加载值的6.8%,该试桩承载特征为典型的摩擦桩;桩身侧摩阻力与桩端阻力并不是同步发挥的,且两者之间相互影响;桩侧摩阻力呈由上而下逐步发挥的变化趋势;在具有相似物理力学特征的土层中,埋深对桩侧摩阻力的影响较显著,部分土层中桩侧摩阻力的实测值与规范的推荐值有明显差异。     

用预埋钢丝法测定桩底沉降

本文介绍某工程钻孔灌注桩的试桩中,采用桩底预埋钢丝法测定桩底沉降,并按惯用办法同时测定桩顶沉降,通过测得的桩顶及桩底两条P—S(荷载—沉降)曲线,较易计算出桩侧土的极限摩阻力和桩底土的极限支承力,解决了过去单靠一条桩顶P—S曲线,难以将这两种力划分开的问题。这种采用钢丝以测定桩底沉降划分桩侧土的极限摩阻力和桩底土的极限支承力的新方法,直观简易,它将给试桩测定、研究与分析工作开创一条新路。     

泥石流冲击作用下无砟轨道桥梁的动力响应

研究目的:泥石流冲击作用使桥上无砟轨道产生附加变形,进而可能对桥上高速列车的运行产生影响。确定泥石流荷载模型及其影响是研究该问题的关键之一。为此,本文首先提出一种泥石流荷载简化模型,其综合考虑了泥石流浆体压力、大块石冲击和龙头龙尾效应;然后以成兰铁路上一座多孔简支梁桥为案例,采用有限元法建立无砟轨道-桥梁三维有限元模型,分析泥石流冲击作用引起的墩顶横向位移、梁体跨中横向位移和相邻梁端两侧钢轨支点横向相对位移;最后通过参数分析,讨论泥石流荷载参数对各动力响应的影响规律。