基于试桩实测规律的大直径钻孔桩荷载传递分析

为建立适合黄河中下游以中密~密实粉土、粉细砂及可塑~硬塑粉质黏土为主要冲积地层条件的大直径钻孔桩承载变形计算分析方法,基于郑州市三环快速路工程6个场地18根试桩现场试验结果,在分析桩侧摩阻力和桩端阻力随桩土相对位移和桩端位移发挥规律的基础上,建立大直径钻孔桩桩侧荷载传递模型和桩端承载模型,并给出计算参数取值;通过工程实例计算分析验证计算方法的可行性与合理性,在此基础上,改变桩径、桩长等参数,进一步计算分析该场地条件下大直径钻孔桩承载及变形规律。结果表明:大直径钻孔桩桩径越大,Q-s曲线拐点越明显;荷载较小时,增加桩径对提高大直径钻孔桩承载变形性能的影响更显著;大直径钻孔桩承载性能的提高幅度随桩长增大明显减小,通过增加桩长来提高大直径钻孔桩承载性能存在有效性之问题;未注浆大直径钻孔桩呈现较明显的刺入破坏模式,桩径越大,桩长越小,发生刺入破坏时桩顶沉降变形越小;桩端后注浆可提高大直径钻孔桩有效桩长,随桩长及桩径增大,提高单桩极限承载力量值越大。     

横轴向荷载作用下空心桩受力性状数值仿真

利用MARC软件,建立了空间三维有限元模型;对横轴向荷载作用下不同长、径比下空心桩的水平位移分布规律进行了分析,提出了大直径空心桩的刚性与柔性界定标准,并得到了桩身第一水平位移零点随桩长的变化规律,在同一桩长和桩径情况下,第一零点位置受荷载的影响很小。     

用三维有限元法对超长单桩承载性能的研究

为了研究超长单桩与普通单桩承载性能的异同,基于有限元-荷载传递联合法,利用通用有限元软件ABAQUS,对均匀土中超长单桩的承载性状进行了分析研究。具体分析了桩长、桩径对超长大直径桩承载性能的影响,桩长越长,单桩极限承载力越高,同样荷载条件下桩顶位移越小,但这种提高的趋势变缓;桩径越大,相应桩的极限承载力越低;桩顶荷载位移曲线基本呈缓变型。桩身压缩量随桩长增加而增加,随荷载增加的变化基本上呈线性变化,但是桩长越长,这种变化表现出非线性,即桩身压缩量随桩顶荷载增加的趋势变大。     

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。     

大直径支盘桩承载特性的有限元分析

桥梁支盘桩具有大直径、大桩长等特点,为研究支盘大小对大直径支盘桩单桩轴向承载力的影响以及桩间距对单排桩承载力、沉降变形的影响,针对依托项目建立了MIDAS/GTS有限元数值模型,对不同支盘直径、桩间距等工况进行分析。结果表明:大直径支盘桩支盘直径宜大于2.5倍桩直径,桩间距宜大于2.5倍支盘直径。     

关于超长桩有效桩长问题的探讨

超长桩的出现给桩基理论研究与工程实践提出了新的课题与挑战,针对工程中的实际情况对超长桩提出了有效桩长的问题。运用数学和力学知识,在假定计算模型的基础上,从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明,有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度及桩顶工作荷载有关。并运用有限元程序,对不同桩长的情况进行了数值模拟计算,进一步探讨了桩长对单桩承载性状的影响,结果表明,当桩长超过一定程度后,通过增加桩长来提高单桩承载力是十分有限的,因此无限制地增加桩长是没有意义的。     

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。     

大直径超长单桩竖向承载性能离心模型试验研究

通过单桩离心模型试验，获得了荷载与沉降关系曲线、桩身轴力分布，研究了大直径超长桩在竖向荷栽作用下，桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身压缩变形等变化规律，分析了桩端注浆对承载特性的影响，验证了设计参数。     

砂土地区超长钻孔桩承载性状研究

加蓬共和国Ogooué特大桥桥位处的地层为深厚砂土层,基桩均采用钻孔灌注桩,采用数值方法研究了桩长、桩径、桩土弹模比、桩端土与桩侧土弹模比对超长钻孔桩承载性状的影响,分析了各因素下桩顶位移-荷载曲线、桩端位移-荷载曲线、桩身轴力传递、桩身压缩以及桩侧摩阻力的承载特性。结果表明:在一定桩长范围内增加桩长可提高基桩承载力,超过一定长度后增大桩长并不能提高基桩承载力;超长基桩在达到承载力时桩顶位移大,其中桩身压缩量占较大的比例,在大吨位超长基桩设计时应选择合理的长径比来提高基桩承载力;提高混凝土强度等级对增加基桩承载力较小,但能改善桩顶的沉降特性,基桩混凝土强度等级可选用C30～C35;增大桩端土的弹性模量可改善桩顶荷载-位移特性;其研究成果为砂土地区超长钻孔桩的设计与施工提供了一定的理论参考依据。     

筒桩复合地基固结性状三维有限元分析

考虑了桩、土、土工格栅之间的相互作用及地基土体固结的影响,采用三维有限元方法研究了路堤荷载作用下,打穿软土层和未打穿软土层的固结特性、沉降特性和应力分布特性,并对桩长、桩间距等影响因素进行的分析。研究表明:应使桩长穿透软土可压缩层,以满足控制地基最大沉降量的要求;格栅最大拉应力分布于盖板边缘处,随着地基固结时间的增加,格栅拉应力逐渐增大;随桩间距的增加,复合地基桩端处超静孔压的消散速率变小,桩与桩间土的沉降加大;随着桩长的增加,下卧土层超静孔压消散速率明显加快;临界桩长范围内,桩长对地基沉降起控制作用。     

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.     

复合地基中桩帽作用数值分析及桩帽承载力计算

采用三维快速拉格朗日分析程序,依据某路基试验段的工程地质和设计施工情况建立了路堤荷载下带桩帽刚性桩复合地基数值分析模型,分析了桩帽直径变化对刚性桩复合地基沉降的影响,结果表明:桩帽直径的增大能够起到提高桩荷载分担比、减小复合地基总沉降和桩土沉降差的作用,桩帽直径的变化对下卧层沉降的影响较小。根据相关文献的研究成果,建立了路堤荷载下素混凝土圆板桩帽和倒圆台桩帽的承载力计算方法,并结合实例验证了承载力计算方法可靠性。研究成果可为路堤荷载作用下刚性桩复合地基中素混凝土桩帽的设计提供参考。     

黄土地基螺杆桩桩身参数对承载力影响研究

依托中兰客专引入兰州枢纽螺杆桩处理黄土地基项目，通过现场竖向静载试验确定单桩极限承载力，并与数值模拟结果进行对比验证，分析螺杆桩的荷载传递特性，研究螺杆桩桩身参数变化对其承载性能的影响。结果表明：螺纹段长度占比、螺距和螺牙宽度对承载力影响较为显著，螺纹叶片端部厚度对桩身承载力影响较小；螺杆桩最优螺纹段长度占比为0.6～0.7，螺距为0.35～0.40 m，叶片宽度为50～60 mm。     

不同群桩设计参数下桩基荷载的简化分析

通过对隧道群桩-衬砌支护联合承载体系和无地基改良下关键部位的受力及变形进行对比,经分析后提出隧底群桩荷载简化模型。研究结果表明:群桩-衬砌支护联合承载体系下结构竖向位移明显减小,其中拱顶和仰拱的竖向位移得到明显控制,且在隧道纵向中部位置的竖向应力有明显减小,整体受力更趋于均匀。所以,群桩-衬砌支护联合承载体系对改善隧道基底深厚软弱地层下的沉降和洞室关键部位应力有显著作用,同时,给出不同关键设计参数(桩长、桩径、桩间距)下隧底群桩荷载简化模型分布函数,可利用该分布函数进行桩顶荷载估算。     

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。     

软弱地层隧道不同桩基设计参数的对比研究

为了系统研究在隧道开挖、支护过程中不同桩基设计参数对地层力学行为的影响规律,运用数值分析方法,通过分别改变桩基的桩长、桩径、桩间距和桩土刚度比,对比分析地层竖向位移及应力变化规律,并对桩基设计参数进行比选优化。研究结果表明:在一定范围内,桩长越长,桩径越大,桩间距越小,相应的地层竖向位移越小且第一主应力也越小;在桩长、桩径、桩间距一定的情况下,仅考虑弹性模量对其影响时,桩土刚度比越大,地层竖向位移越大,桩基轴力增大趋势越明显。     

大直径灌注桩桩侧摩阻力试验研究

根据苏州地区4根大直径桥梁钻孔灌注桩桩侧摩阻力试验结果,给出了该地区主要土层的侧摩阻力及其极限摩阻力建议值。试验表明:相当一部分桩侧土层未能达到极限状态,只有54 5%～78 4%范围内的土层达到极限值;桩底沉渣直接影响桩顶沉降及极限承载力;随着长径比的加大,桩侧摩阻力发挥效率降低。     

桩间净间距对不同截面抗滑桩土拱效应的影响研究

选取圆形与矩形两种典型截面，运用PFC2D离散元程序，建立不同桩间净距比n的抗滑桩模型，并通过离心机试验与其中一组模型进行对比，研究桩间净距比对土体颗粒移动、力链网络分布、土拱最大承载力与桩土荷载分担比的影响。结果表明:矩形桩的土拱现象比圆形桩明显，且矢高较大；同一n时，圆形桩的土拱极限承载力是矩形桩的73%~84%，桩土荷载分担比是92%~97%；随n增大，土拱矢高减小，土拱极限承载力呈折线形下降，荷载分担比呈线性减小，截面形状作用影响减弱。     

螺旋钢桩现场抗压试验研究

针对太阳能光伏电站工程中的小型螺旋钢桩,完成了39根试桩的现场抗压试验,对螺旋钢桩各桩型参数（叶片间距、叶片直径、桩长等）与其极限抗压承载力的关系进行了研究。试验表明:叶片间距比的变化是影响钢桩极限抗拔和抗压承载力的一个重要因素。根据试验研究,叶片间距比S/D=3~4时桩的极限承载力达到最优。双叶片桩的抗压承载力随桩长和叶片直径增大而增加,并呈近似的线性关系。     

深厚嵌岩超长单桩承载性能研究

为了解深厚嵌岩超长单桩的承载性能,以戛洒江特大桥4号墩桩基(采用超长群桩基础,基桩嵌岩段超过50 m)为背景,采用FLAC3D仿真计算软件建立有限差分模型,计算桩顶竖向荷载作用下,不同桩长(71,81,91 m)和桩径(1.5,1.8,2.0,2.2 m)组合单桩的沉降、荷载～沉降变化规律以及竖向荷载分担比例.结果表明...