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。     

南京地区大直径后注浆嵌岩桩静载荷试验研究

桩基静载荷试验是研究桩基承载力性能和工艺参数最为可靠的试验方法。基于4根直径1.2m桩端桩侧联合后注浆嵌岩钻孔灌注桩单桩静载荷试验,得到了试验桩的荷载位移曲线、桩身轴力分布特性、桩侧摩阻力分布特性和桩身承载力特性。试验表明:该4根试桩极限承载力均不小于50 000 kN,桩顶位移变形量均小于45 mm,位移控制能力表现较好;通过桩身轴力和桩身断面位移变形参数分析可知,桩顶位移变形主要来于非嵌岩段的桩身压缩变形,占总变形量的88%～92%;桩身轴力及侧摩阻力曲线表明嵌岩段的侧阻力并未充分发挥,端阻力占总承载力的比例相对较小,为6%～7%左右;桩基承载力主要由侧摩阻力承担,表现为摩擦桩。     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数

建立了一种考虑桩侧土应变软化的荷载传递函数,其参数的物理意义明确,取值简单,应用简便。并根据浙江地区的工程经验,给出不同土层中软化系数c的建议值。该应变软化函数的特征中,软化系数c越大,软化现象越显著,即残余强度越低;参数τu决定应变软化函数的极大值,即极限摩阻力;参数s u决定应变软化函数的驻点(临界点),即极限位移。该应变软化函数的特征:当相对位移小于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而增大,且增大速度不断减小;当相对位移等于极限位移时,桩侧摩阻力达到最大值;当相对位移大于极限位移时,桩侧摩阻力随着相对位移的增大而减小。应用应变软化函数和双曲线荷载传递函数对所收集的工程桩实测资料及离心试验资料进行拟合,结果表明此应变软化传递函数比双曲线荷载传递函数更适合于反映桩侧土软化的应力应变关系。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

粉砂地层中超长桩承载特性室内模型试验研究

通过室内模型试验,研究了粉砂地层中超长桩的荷载-沉降(Q-s)关系、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩身压缩、桩端阻力、桩土相对位移等承载性状及荷载传递规律。结果表明,超长桩的Q-s曲线为缓降型,与端承摩擦桩的Q-s曲线相似。随桩顶荷载的增加,桩侧摩阻力沿桩身分布逐步由一个峰值转变为两个峰值,桩身压缩主要发生在桩身上部,桩侧摩阻力随桩土相对位移增加基本符合双曲线发挥规律。桩端阻力随桩顶荷载增加变化可分为缓慢增长段、加速增长段和减缓破坏段,荷载较小时,桩端阻力与桩端位移基本呈线性关系,随荷载增大,桩端位移加速增长,极限荷载后,桩端出现刺入变形。     

桩土界面荷载传递双曲线函数的一种确定方法

围绕桩刚度计算中荷载传递函数的参数取值问题,进行了系统的研究。首先介绍了桩刚度计算方法位移协调法的原理,并自编了VBA计算程序。利用VBA计算程序分析了荷载传递双曲线模型桩侧土起始剪切刚度、极限桩侧摩阻力以及桩端土起始抗压刚度和极限桩端阻力等4个参数对桩刚度曲线的影响。结果表明,起始剪切刚度和起始抗压刚度控制着桩的前期刚度,而极限桩侧摩阻力和极限桩端阻力影响着桩的后期刚度,且桩侧土的起始剪切刚度、极限桩侧摩阻力对桩刚度的影响远比桩端土起始抗压刚度和极限桩端阻力的大。最后,对汉口滨江国际商务区地下环路工程12根试桩进行了桩的刚度计算,结果显示桩的计算刚度一般较实测结果小,并推断其原因在于依据规范确定的起始剪切刚度偏小。为此依据设计经验,合理地选取了试验数据,得到桩刚度实测值K_(st)与对应各级荷载下桩刚度计算值K的散点对,并进行了线性拟合,依据拟合结果,给出了一种简便的参数标定方法。该研究成果将对武汉地区桩基设计提供一定的依据。     

变截面柔性桩与地基相互作用的非线性分析

对桩侧土采用双曲线荷载传递函数 ,对桩端土采用线性荷载传递函数。提出了变截面柔性桩与土非线性相互作用的增量传递矩阵法。并通过切线迭代法 ,得到了桩顶荷载 沉降关系、桩身轴力随深度变化的关系。同时 ,得出了变截面桩侧摩阻力比等截面桩侧摩阻力大 ,采用变截面柔性桩能有效地提高柔性单桩及其复合地基的承载力的结论。为验证本文方法的可行性 ,笔者将模型试验结果与本文计算结果进行了对比 ,表明此方法有较好的精度     

均质砂土中高喷插芯组合桩多界面剪切特性对比试验研究

采用大型桩基模型试验加载系统,砂雨法施工,对4种不同组合形式(上组合、下组合、分段组合I、分段组合II)的高喷插芯组合桩(简称JPP桩)进行抗压与抗拔承载性能对比模型试验研究,并对不同组合形式的JPP桩进行界面剪切试验研究,分析桩与桩周土、芯桩与水泥土界面剪切规律。研究结果表明：(1)不同组合形式对承载力有较大影响,抗压试验中分段组合II的极限承载力最高,抗拔试验中下组合抗拔承载能力最高,可见JPP桩实际工程设计时宜分段组合,且组合段宜放在桩体的中下部。(2)抗拔极限承载力为抗压极限承载力的10%～15%,抗拔荷载下的平均侧摩阻力为抗压下的13%～20%。(3)抗压与抗拔荷载下的桩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,均呈现出双曲线分布;抗拔荷载下的桩侧摩阻力达到极限值时所需要的位移约2 mm,抗压荷载下的桩侧摩阻力达到极限值时所需要的位移约7 mm。(4)芯桩与水泥土界面剪切,加载初期,在很小的相对位移下界面摩阻力迅速增加,界面剪切刚度趋于无穷大;随着荷载的增加,界面剪切刚度变小,相对位移增大,进入弹性工作阶段;随着荷载的进一步增加,界面摩阻力增长又加快,并很快达到剪切破坏。(5)...     

西宁火车站地下空间抗浮桩抗拔承载力试验研究

抗拔桩的应用愈来愈广泛。在进行抗拔桩设计时,通常是以桩的抗压侧摩阻力乘以折减系数λ_i(抗拔系数)作为抗拔侧摩阻力去计算桩的抗拔承载力。但由于抗拔系数λ_i的影响因素较多,取值区间较大,可能造成抗拔侧摩阻力的不准确性。利用原型试验测试抗拔桩的极限承载力是最直观、最准确方法。本文选择三根试桩进行破坏性静载试验,最大加载量为8 000 kN,得到抗拔桩的极限承载力,为设计提供客观参考。根据静载试验得到的Q-S曲线,运用MATLAB软件采用最小二乘法分别拟合出三种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,提出了适合该地区的抗拔桩极限承载力预测模型。     

上拔与水平力组合作用下单桩静载试验

通过现场单桩水平静载荷试验及上拔与水平力组合作用下单桩静载试验,分析了水平荷载作用下不同桩身抗弯刚度灌注桩的变形特性和承载特性,探讨了有、无上拔荷载作用两种情况下单桩水平承载力及变形之间的差异。结果表明:桩身抗弯刚度的大小是影响单桩水平承载力及水平位移、桩顶转角的一个重要因素;当水平荷载较小时,与水平荷载同时作用的上拔荷载对桩的水平位移及桩顶转角无较大影响;而当水平荷载较大时,上拔荷载的主要影响在于降低桩周土体的强度,使得土体的水平位移增大。     

西北地区光伏支架微型抗拔类基础优化设计及试验研究

为了解决西北地区光伏支架基础的设计和应用问题,在传统抗拔类基础之上提出了微型锚杆复合桩。通过在西北某光伏电站砂砾石场地的现场足尺试验,由竖向位移观察装置及埋设在不同深度处的应力计对加载过程中各试桩的位移变形和轴力变化情况进行了全时动态监测,对比分析了传统抗拔基础和微型锚杆复合桩的承载特性及相关工程应用问题。结果表明:传统抗拔类基础的荷载 位移曲线形态因桩型不同而异,微型锚杆复合桩呈现缓变型;传统抗拔类基础的极限承载力普遍低于15 kN,而微型锚杆复合桩普遍高于60 kN,承载能力大幅度提高,但微型锚杆复合桩承载力随桩长提高方面存在临界长度（4 m）;微型锚杆复合桩抗拔承载特性优化参数分别从承载力、位移变形及复合优化效果3个方面定量表征了相近桩基尺寸下微型锚杆复合桩的优越抗拔工作性能;建议在西北砂砾石场地适度推广应用微型锚杆复合桩作为光伏支架抗拔基础,其中桩长设计可控制在4 m以内。     

超长大直径变截面钢管复合桩竖向承载力算法

变截面钢管复合桩的受力性能较好,在工程中应用较多,但是其理论研究却较为滞后。对该桩型竖向承载力计算方法进行研究,分析了其荷载传递规律,选取桩基受力极限状态,考虑钢管作用与变截面处承载力,利用桩土位移协调关系推导了超长大直径变截面钢管复合桩竖向极限承载力计算公式,并用该方法和现行规范计算方法对鱼山大桥37号桩基进行竖向承载力计算,与试桩自平衡试验实测值进行对比。研究结果表明:试桩自平衡试验曲线平缓无陡降,单桩竖向极限承载力试验值为120 056 kN,利用现行规范公式计算值与实测值相比偏差过大,而本文推导方法计算结果与实测值较为接近,验证了本文方法的可靠性。     

西安地区单桩荷载传递双曲线模型与工程应用

选用双曲线荷载传递函数分析单桩的荷载传递规律。通过分析各参数对传递函数的影响,认为桩土间的极限位移是双曲线传递函数的主要参数。然后以西安地区的26个工程钻孔灌注桩的现场试桩资料为基础,利用Matlab提供的优化工具箱对荷载传递函数中的参数进行了优化,得到各工程中的传递函数的参数,同时发现桩土间极限位移离散程度在各参数中最大,这与理论分析相一致。最后与工程实例进行了对比验证,结果表明,把利用该优化方法得到的双曲线荷载传递函数的参数作为西安地区的经验参数是可靠的。     

黄土地基中抗拔桩与抗压桩对比试验研究

通过对4根相同桩长、桩径、位于同一场地的灌注桩在竖向的拔力和压力作用下的对比试验,研究分析黄土地基中的抗拔桩和抗压桩的承载能力和位移特性,并对抗拔桩桩周地表的变形进行分析。结果表明,在相同的桩顶荷载作用下,抗拔桩桩顶上拔量大于抗压桩桩顶沉降量,当抗拔桩的上拔荷载大于1 100 kN后,侧阻力迅速退化。随着荷载的增加,抗拔桩上部侧摩阻力变化较小,而在桩身下部,侧阻增长较快。抗拔桩在2 900 kN的上拔荷载下,在距试桩中心3.667倍桩径处,地表仍有0.2 mm的隆起变形。     

利用荷载传递法计算扩底抗拔桩的位移

国内外关于扩底抗拔桩的承载力研究较多,而对扩底抗拔桩的位移研究较少。根据荷载传递理论提出了一个预测扩底抗拔桩非线性变形的分析方法,使用双曲线函数模拟桩侧和桩端反力和位移之间的非线性关系,并给出了详细的分析程序。通过与模型试验和现场试桩试验的结果进行对比,提出的分析方法可以合理地预测扩底抗拔桩的位移,理论预测结果和实测结果是相当吻合的。     

软土软化对钢管桩承载力影响的模拟分析

考虑桩周土层的软化硬化特性,采用修正的指数曲线模型作为荷载传递函数,应用MATLAB语言编制矩阵位移法分析桩身荷载传递特性的程序,假定不同的桩、土参数和加载工况,模拟分析了上海地区软土软化对钢管桩荷载传递机理的影响,其结果显示当桩长超过一定限度后再增加桩长,桩的承载力增加不明显,对应的桩顶刚度还会有一定下降.     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。     

软土地区大直径中掘扩底法管桩承载性能现场试验分析

基于软土地区大直径中掘扩底法管桩静载荷试验,分析软土地区大直径中掘扩底法（简称中掘法）管桩承载特性,研究成果表明：在等桩径等桩长条件下,中掘扩底法管桩的单桩极限承载力较常规锤击法管桩低10%左右,但较钻孔灌注桩可提高30%以上;中掘法管桩桩顶荷载沉降曲线均呈现缓降型,单桩竖向桩基极限承载力应根据桩顶沉降量确定;在桩顶达到极限承载力时,中掘法管桩桩端阻力有明显提高,桩端阻力可占桩顶荷载40%~50%,呈现为端承摩擦桩,竖向承载能力得到明显提高。文中研究成果可为软土地区大直径中掘扩底法管桩的理论研究和工程应用提供参考价值。