打入桩荷载-沉降性状的时间效应分析

关于沉桩结束后打入桩承载力的时效性现象，目前已经开展大量的研究。然而，有关试桩荷载-沉降曲线时效性的模拟方法却鲜见报道。首先，简要分析打入桩时效性的产生机制。然后，基于荷载传递法，提出一种估算沉桩后单桩荷载-沉降性状时效性的新方法。2个量纲一的时间效应系数被加入到传统的荷载传递函数中，以分别描述桩侧摩阻力和桩端阻力随时间的变化。修改后的荷载传递函数可考虑沉桩后任意间歇期的单桩荷载-沉降性状。采用该方法对一个工程实例的打入桩荷载-沉降性状进行验证分析，计算结果与试桩荷载-沉降实测曲线吻合较好。     

考虑软岩剪胀效应的嵌岩桩荷载传递机理分析

嵌岩桩在竖向荷载作用下,桩-岩结构面剪胀效应对侧阻力的发挥过程具有重要影响。首先,根据软岩中嵌岩桩桩-岩结构面的一种非平面剪切破坏模式,利用滑移线场法求解了发生剪切破坏时的荷载值及剪切位移值,建立了桩-岩结构面剪切函数,并通过现有的室内模型试验验证了该剪切函数的合理性。其次,基于桩-岩结构面剪切函数,建立了考虑软岩剪胀效应的嵌岩段桩身荷载传递方程,导得了嵌岩桩桩身荷载传递表达式。在此基础上,进一步分析探讨了桩-岩结构面粗糙度、岩石力学性质及桩-岩结构面法向刚度等因素对塑性阶段侧阻力分布的影响。最后以某实际工程为例,计算得到了桩身荷载传递曲线,并将其与实测曲线进行对比发现计算曲线与实测曲线吻合较好,验证了计算方法的适用性。     

预测单桩竖向极限承载力的生长曲线模型探讨

用生物学领域生物生长的理念去研究单桩的静荷载曲线,引入4种生长曲线模型,并将其用于单桩荷载-沉降曲线的拟合和竖向极限承载力的预测,结果显示,生长曲线模型可以对桩的Q-S曲线进行拟合。结合工程试桩的实测资料分析认为,Richards生长模型拟合桩的静荷载曲线的适用性更广。     

桩在轴向荷载下的荷载——沉降数值模拟计算

利用士力学及弹性理论导出了确定层状士中桩轴向荷载-沉降关系，按位移协调法求出桩顶荷载-沉降的关系曲线，通过工程试桩进行了计算对比，指出其计算值与实测值比较吻合，从而表明本方法的可行性。     

描述抗拔桩荷载-位移曲线的幂函数模型

1　引　　言 目前 ,工程上准确确定单桩垂直承载力必须通过现场静载荷试验 ,对于一级建筑 ,试桩数量不宜小于总桩数的 1 % ,且不应小于 3根[1] 。而静载荷试验就是为了测取桩顶荷载与桩顶位移的关系曲线 (简称Ｑ -ｓ曲线 ) ,利用Ｑ -ｓ曲线可以确定桩的极限荷载标准值和极限位移。实际上 ,Ｑ -ｓ曲线是桩土体系的各种因素 (桩侧阻、桩长、桩径等 )的综合反映。在实际应用和理论分析中 ,需要对Ｑ -ｓ曲线进行数学描述。例如当试桩未能加载至破坏状态时 ,可以利用Ｑ -ｓ曲线的数学描述公式预测极限荷载[2 ,3] ;在对单桩进行非线性弹性分析时 ,可用数学模型确定桩的刚度和极限荷载[4]     

基于指数荷载传递模型的单桩承载力特性分析

在桩基模拟试验的基础上提出一种指数型桩身荷载传递模型,该指数模型所需参数只有两个,且物理意义明确。引入该指数模型,并基于桩端荷载-位移关系为双曲线的假设,推求了桩-土共同作用的微分方程,经过对方程进行求解,得到了单桩桩身荷载与沉降关系的解析解,进而得到桩顶的荷载-位移曲线,可用于确定桩的承载力。工程实测结果与本文解析解结果的对比表明,较为吻合。     

嵌岩桩摩阻力数值分析法工程应用研究

以自平衡试验实际工程为背景,对嵌岩桩侧摩阻力进行数值模拟分析,提出确定嵌岩桩承载力的新方法。将嵌岩桩桩-岩摩擦假设为库仑摩擦模型,通过确定与模型相关的粘结力c、摩擦系数μ、切向接触刚度k参数,求解并绘制各级荷载作用下Q-s(荷载-桩端位移)曲线、Q-σ(荷载-指定截面应力)曲线,通过对比各参数变化对曲线形态的影响来调整模型参数,以使求解的曲线与试验实测的曲线相符合,即可认为所模拟的桩—岩模型与实际嵌岩桩相符合,最后可通过对模型施加桩顶荷载确定嵌岩桩的承载力。该应用研究表明可通过确定的粘结力c、摩擦系数μ、切向接触刚度k参数用数值模拟方法计算出同一岩层场区内不同桩径及不同嵌岩深度的嵌岩桩承载力,具有工程指导意义。     

考虑负摩阻力作用的超长桩荷载传递计算

基于超长桩试验资料,采用考虑负摩阻力作用的广义双曲线荷载传递模型反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土体的非线性变形特性,并且引入Mindlin解以考虑桩侧摩阻力在桩端处产生的桩端位移,从而建立了层状软土地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的桩侧阻力、沉降以及极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。通过工程实例计算与实测对比分析,可知计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,因此该理论可作为确定桩承载力的依据。该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

竖向荷载作用下单桩三维模型参数分析

运用大型数值分析软件GTS,通过设置摩擦接触单元来模拟桩与土之间的共同作用,对桩-土进行三维有限元模拟;分析了桩-土模量比、桩的最终剪力、剪切模量、法向刚度、桩端承载力等因素对桩荷载-沉降(p-s)曲线的影响。分析结果表明:在竖向荷载作用下考虑桩-土间接触与非接触对桩顶竖向位移影响较大;接触面最终剪力、剪切模量、桩端弹簧刚度及土体的弹性模量都会对单桩在竖向荷载作用下荷载-沉降曲线产生显著的影响,而桩端承载力和接触面法向刚度不会对桩荷载-沉降(p-s)曲线产生影响。     

机械连接竹节桩在沿海软土地基中的应用

分析总结了普通预应力管桩在沿海软土地基工程应用中出现的主要问题,介绍了机械连接竹节桩的特点,并通过工程实例,对机械连接竹节桩在软土地基中用作抗压和抗拔工程桩时,其与普通预应力管桩的承载性能进行对比分析。从现场静载试验所得的荷载-沉降曲线可以看出,普通预应力管桩的荷载-沉降曲线均出现明显拐点,而机械连接竹节桩的荷载-沉降曲线属于缓变型。相比普通预应力管桩,机械连接竹节桩的环状凸肋使得其抗压和抗拔承载力提高20%以上。     

桩底土的成层性对桩体纵向刚度的影响

 为了确定桩底土(桩底与基岩间的土体)的厚度和分层情况对桩体刚度和阻尼的影响,使用锥形虚土桩模型对单桩纵向振动进行求解。桩底应力以一定扩散角度传递至基岩表面,将扩散锥面内部土体看作虚土桩。由虚土桩底部的位移限制条件和阻抗传递法得到桩底和桩顶的复阻抗。将桩底土层的参数转换为虚土桩的参数,通过分析这些参数的变化,进而判断桩底土层对桩体刚度和阻尼的影响。分析结果表明：桩底土层厚度小于5倍的桩体半径时,桩体刚度明显提高,阻尼减小;桩底土层存在软夹层,则桩体刚度会相应降低,阻尼增大,若存在硬夹层,结论相反。桩底土存在不同土层时,若只使用第一层土体的参数估算桩底刚度,误差较大,尤其对处于准静力状态的桩体。     

小钻孔灌注桩的试验研究

实践证明,钻孔灌注钢筋混凝土桩（灌注桩）是一种较理想的水闸基础。但由于灌注桩在我国应用的历史较短,其计算方法还不够完善,故在一些重大的工程中不得不进行现场试验确定灌注桩基的承载能力。水闸桩基均为群桩,桩数多,承载力大,做现场原型群桩试验困难较大,故一般是做现场单桩试验,然后用单桩资料推求群桩承载能力。大家知道,单桩和群桩在结构和工作机理方面差异较大,两者的可比条件不充分。单桩资料不能较准确地反映群桩承载能力和工作状态,特别是桩距变化时,这种情况更明显。为克服群桩试验的困难,我们进行了小钻孔灌注桩试验,用小桩对单桩、双桩、群桩进行了研究。在试验的基础上,我们建议将现行的单、群桩关系,改为双、群桩关系。     

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。     

关于夯实水泥土桩承载力的两个问题

夯实水泥土桩承载力的确定是夯实水泥土桩复合地基设计中的最关键问题,通过理论推演和简化分析,结合工程实践找到了夯实水泥土桩侧摩阻力和桩侧土层天然地基承载力标准值之间的理论关系。夯实水泥土桩单桩极限承载力标准值除以分项系数为单桩（容许）承载力标准值,通过上部结构荷载分项系数分析,得出结论,单桩承载力分析系数应采用1.65而不宜再采用2.0。     

刚性荷载下现浇X形桩复合地基桩侧摩阻力数值分析

作为异形截面桩,现浇X形桩承载特性主要受侧摩阻力特性的影响.采用有限元软件ABAQUS建立了三维X形桩和圆形桩单桩复合地基计算模型,对比分析了两种桩型的侧摩阻力分布特点和侧阻承载能力的差异.分别分析了X形桩侧摩阻力沿桩周和桩长的分布特性.结果表明X形桩侧摩阻力和侧阻承载能力都优越于等截面积的圆形桩,在理想成桩条件下,X形桩侧摩阻力在0.9倍桩长深度处比圆形桩侧摩阻力有较大的提高.在水平方向,由于土拱效应,X形桩凸出段侧摩阻力为凹弧段的1.5～3倍.深度方面,X形桩凸出段侧摩阻力与凹弧段侧摩阻力比值沿深度逐渐增大.这些结论为X形桩的承载力设计计算提供了一定的理论依据.     

联结式排桩隔振系统及其数值模拟

在低频入射波作用下,传统的自由式排桩结构的隔振效果并不理想。基于此,提出了一种新型的排桩隔振结构,即联结式排桩,并建立了数值模型对其隔振效果进行数值模拟。为了建立联结式排桩的隔振计算模型,利用序列Fourier变换及边界元方法,建立了波数域内桩-土耦合的边界元模型。基于上述边界元模型,利用桩顶和梁端的联结条件,波数域内的周期性条件及上部联结梁的传递矩阵,建立了波数域内联结式排桩的计算模型。对排桩波数域内的解进行序列Fourier逆变换,即得空间域内排桩的解。基于所建立的模型,本文研究了在圆形载荷作用下,单排及双排联结式排桩的隔振效果。数值结果表明,联结式排桩的隔振效果要明显优于自由式排桩,因此,联结式排桩是一种更为有效的隔振设施。     

排水刚性桩单桩抗液化性能的振动台试验研究

排水刚性桩是一种将竖向排水体与刚性桩相结合的新型桩基。为研究抗液化排水刚性桩的单桩抗液化作用效果,采用振动台试验对排水刚性桩在动力荷载作用下的排水效果、地基孔压响应、加速度响应以及在上覆荷载作用下桩顶的侧向永久位移等动力响应进行了研究,并与不设排水体的普通桩作了对比。结果表明:抗液化排水刚性桩是一种有效的抗液化措施。在排水刚性桩桩身1倍桩径范围内,土体的喷砂冒水现象得到有效控制,普通桩试样中喷砂冒水现象严重。距离桩身排水通道0.5倍桩径处,排水桩超孔压比峰值约为普通桩超孔压比峰值的50%,排水桩可以更快地消散地基内的超孔压,超孔压比从峰值减小为0.7时,排水刚性桩用时6 s,普通桩用时17 s。排水刚性桩距排水体0.5倍桩径处加速度峰值为0.2g,相同测点处普通桩加速度峰值为0.09g,与排水桩相比,减少约100%。随加载过程的持续,排水桩桩顶震荡幅值基本不表现,在惯性力作用下,振动荷载初始时间段内(3 s时间内),桩身发生轻微震荡。普通桩桩顶水平震荡幅值为0.6 cm,且震荡时间持续整个加载过程中(10 s),普通桩桩顶的侧向永久位移约为排水桩的3倍。     

扩底桩深度效应及临界桩长分析

研究桩基的深度效应是为了得到较好的技术和经济指标。扩底桩一直被视为大直径桩进行研究,然而,由于有扩大头,扩底桩的受力变形性能、破坏状态与普通大直径桩既有相同点又存在较大差异,参照大直径桩方法研究扩底桩深度效应不适合。研究扩底桩的深度效应,应针对扩底桩的特点,考虑桩长对端阻力发挥的影响。本文采用数值方法分析桩长对扩底桩技术经济指标的影响,统计合肥地区95根扩底桩试验数据,分析统计结果,得到端阻力分配比例与桩长的关系,提出扩底桩临界设计桩长建议值,最后通过一组扩底桩试验数据验证该建议值的有效性。     

浅析水平荷载作用下单桩承载力影响因素

分析了影响单桩水平承载力以及位移的主要因素—桩长、桩径、竖向荷载、桩身抗弯刚度、桩身截面积、桩顶形式等。在影响单桩承受水平荷载作用性状的诸多因素中,桩长的影响相对较大。在单桩的桩长范围内,桩长越长其水平承载能力越高。通过分析比较,为改进和提高桩基础结构设计的安全性和经济性提供了依据,可供工程应用参考。     

砂土地基中静压桩沉桩及其承载特性室内试验研究

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关,沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小,但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%;桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力,其主要与沉桩对土体挤密作用有关,且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用;桩周侧压应力存在显著的“退化”现象,并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外,基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式,并结合朗肯被动土压力理论,提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式,可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。