基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩–岩侧阻力修正计算方法

利用二维Hoek-Brown(2002)破坏准则为岩石破坏标准,基于“小孔扩张理论”模拟嵌岩段桩侧摩阻力的“剪切–滑移–膨胀”发挥机理,综合考虑了桩体单元受到桩径发生改变后由于岩体的径向约束作用而产生的法向应力,以及土、岩体由于重力的作用产生的竖向应力导致的桩体表面的水平向法向应力,对已有文献推导出来的桩侧极限摩阻力计算进行了修正,并通过算例分析讨论了桩身轴力、岩石强度模数、岩体抗拉强度系数、岩桩刚度比、桩径以及嵌岩比等因素对极限侧阻力的影响。结果表明：嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩石强度模数和岩体抗拉强度系数相关;嵌岩段极限侧阻力与岩桩相对刚度呈正相关;桩径的增加,桩极限侧阻力减小;随嵌岩比增大,传递到桩端的荷载减小,嵌岩段极限侧阻力减小。     

竖向荷载作用下嵌岩桩桩顶沉降分析

通过ANSYS建立了一个桩土(岩)接触面体系的三维有限元模型,模拟嵌岩桩的荷载—沉降曲线,通过改变嵌岩深度、桩身弹性模量、岩石强度分析其对嵌岩桩承载性状的影响。计算结果表明,随着嵌岩深度的增大,桩顶沉降减小,当嵌岩深度达到3D时,继续增大嵌岩深度对减小沉降作用不大。桩身弹性模量越大、岩石强度越强,桩顶沉降越小,但当桩身强度及岩石强度达到一定范围后,继续增大其强度对减小桩顶沉降并不明显,也不经济。     

考虑横向惯性效应时楔形桩纵向振动阻抗研究

 基于Rayleigh-Love杆模型,研究考虑横向惯性效应时成层土中楔形桩的纵向振动问题。首先,根据桩周土的成层性并考虑楔形桩的变截面特性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法,在平面应变条件下推导得到成层土中楔形桩纵向振动时桩顶复阻抗的解析解。最后,采用参数研究方法,在低频范围内分析楔形桩设计参数对桩顶复阻抗的影响,并将同体积时的楔形桩与均匀截面桩的桩顶复阻抗进行对比。结果表明：(1) 楔形桩其他设计参数不变时,动阻尼随着楔角的增大而增大,动刚度也随着楔角的增大而增大,但增大的幅度会随着频率的增大而逐渐减小;(2) 楔形桩其他设计参数不变时,动刚度随着桩长的增大而减小,动阻尼随着桩长的增大而增大;(3) 对等体积的楔形桩与均匀截面桩,当桩长相同时,楔角越大,动刚度越小,动阻尼越大;当桩端截面积相同时,楔角越大,动刚度越大,动阻尼先增大再减小。     

饱和土中大直径缺陷桩水平振动响应研究

为了研究成层饱和土中存在缺陷的大直径灌注桩的水平振动响应问题,基于Boit理论和严格的平面应变假设建立缺陷桩-饱和土横向耦合振动简化模型。引入势函数并利用算子分解法、分离变量法得到桩周饱和土对桩的水平作用力,再利用桩土接触面耦合条件及刚度矩阵传递法得到桩顶复阻抗;最后,通过模型对比与退化对比验证本文解的合理性。研究结果表明:(1)扩径对提高桩顶复阻抗起到的作用相对较小,但是缩径的出现将明显降低桩顶复阻抗;(2)桩顶动刚度和动阻尼对桩身缺陷大小和长度的敏感度不同,动刚度较动阻尼更为敏感;(3)桩顶附近缩径缺陷会导致桩顶复阻抗显著降低,而桩中部和端部附近缩径缺陷对桩顶复阻抗的影响相对较小。     

嵌岩桩的有限元分析

本人通过ANSYS有限元建立嵌岩桩模型,对有代表性的方面如桩长、桩径对竖向承载力的影响,不同嵌岩深度下的位移、应力、应变等值线图,推荐赣州地区嵌岩桩最佳嵌岩深度为2D.     

桩底后压浆的长大嵌岩桩承载性能试验

根据1根长大嵌岩桩桩底压浆前后的试验数据,对比分析了桩底压浆对嵌岩桩桩端阻力和桩侧摩阻力发挥特性的影响。结果表明：桩底压浆有效地改善了嵌岩桩桩底沉渣的受力特性,增大了沉渣的强度和变形模量,同时在水泥浆液压力作用下对桩侧泥皮进行置换填充,在一定程度上渗透、挤密桩周泥岩,增强了桩身与桩周、桩端整体的嵌固能力,嵌岩桩整体承载力提高幅度达14%;该试验研究成果可直接用于工程桩基设计,同时为类似嵌岩桩基设计施工提供了参考。     

嵌岩桩桩底沉渣在桩基检测信号中的反映

简介桩基检测基本原理,用实例说明嵌岩桩桩底沉渣在桩基动测信号的反映,为桩身质量的诊断提供依据。     

大直径嵌岩桩承载特性的现场试验分析

嵌岩桩是一种钢筋混凝土现场灌注桩,桩身弹性模量与岩石地基弹性模量相接近,当桩身嵌入岩层后,能牢固地结合成为共同受力的整体结构.通过现场试验(静载荷试验和动测试验)分析,得出嵌岩桩的承载特性:嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关;大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩;嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力;嵌岩桩的侧阻力与桩土摩阻力都是桩的侧阻力,但二者破坏机制、分布规律完全不同,桩土摩阻力沿桩的深度方向是均匀分布,而嵌岩桩侧阻力则是典型的非线性分布.     

确定嵌岩灌注桩竖向承载力的荷载传递法

以荷载传递解析法研究嵌岩灌注桩桩周及桩底荷载传递性状，并针对实际工程中桩周土体的加工软化和加工硬化型土的不同情况，建立了各种土体与岩层的衙载传递统一模型。对于桩端荷载传递机理，考虑嵌岩灌注桩桩端沉渣的影响，采用桩端阻三折线模型。在此基础上，充分考虑桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度，导出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式，由此可通过控制桩顶沉降量来确定嵌岩灌注桩的桩顶竖向承载力。最后，以试桩结果检验了该方法的可行性。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

高强度基岩上桥梁嵌岩桩嵌岩深度的确定方法

深入探讨了嵌岩桩的受力机制,对目前所采用的几种确定嵌岩桩嵌岩深度的方法进行了分析。针对这些方法在高强度基岩基础上确定嵌岩桩深度的不足,提出了基于桩身能力的确定方法。计算分析了各因素对嵌岩深度的影响,得到高强度基岩基础上桥梁嵌岩桩嵌岩深度的最大值。     

桩外跨孔超声波法探测摩擦桩桩长和嵌岩桩嵌岩状况

介绍在桥梁下部结构已完成施工的情况下．如何利用桩外跨孔超声波法探测摩擦桩桩长和确定嵌岩桩的入岩深度、沉渣厚度及持力层性状等的方法技术。     

嵌岩桩的若干问题探讨及工程实例分析

针对嵌岩桩设计中的承载力和嵌岩深度两大问题进行分析,着重探讨了嵌岩桩承载机理与单桩承载力计算模式、嵌岩深度,以及考虑钢筋受压的桩身承载力,介绍了《建筑桩基技术规范》JGJ94-94最新修订情况,最后结合某工程实际介绍了嵌岩深度的选取方法。     

红砂岩嵌岩桩桩–岩界面摩阻特性试验研究

针对红砂岩嵌岩桩桩–岩界面的摩阻特性进行了现场模型试验。试验研究表明,红砂岩嵌岩桩侧摩阻力呈现上大下小的分布模式,并随着岩石节理裂隙、钻孔质量等因素呈现波动,破坏时桩身上部的侧阻力远大于下部侧阻力值。随着桩长的增加,桩侧摩阻力的发挥效率降低,极限侧摩阻力减小;桩周红砂岩的软化会明显降低极限侧摩阻力和承载力,并改变红砂岩嵌岩的破坏模式;随着桩端刚度的增加,侧阻力分担比变小,发挥速度加快;增加桩长或桩端刚度使侧阻力有向桩身上部集中的趋势。根据现行规范确定的红砂岩嵌岩桩承载力存在较大的安全储备。     

深长大直径嵌岩桩单桩承载性状的有限元分析

采用线弹性与弹塑性模型,运用有限单元法对深长大直径嵌岩桩单桩的承载性状进行了分析。分析表明:桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量是影响单桩承载力及沉降的主要因素;当嵌入软质岩石时,嵌岩深度可适当加深。     

大直径嵌岩灌注桩承载性状的试验研究

通过对大直径嵌岩灌注桩的竖向、水平静载现场试验 ,并结合对其桩身的应变测试、低应变桩身完整性检测 ,分析了填土较厚区域大直径嵌岩灌注桩的承载力性状及其影响因素。试验结果表明 ,具有一定嵌岩深度的嵌岩灌注桩 ,桩顶竖向荷载主要由嵌岩段桩侧摩阻力承担 ,桩身强度是影响水平承载力的主要因素。     

嵌岩桩及较破碎岩石桩基影响系数探讨

纵观以往对嵌岩桩的研究,主要是针对嵌岩桩(嵌入完整、较完整岩石)的承载性状的研究,而对端阻、侧阻影响系数和综合影响系数的研究较少。国内外笔者通过256根嵌岩桩静载试验资料,对嵌岩桩的3个影响系数进行统计分析,并对其影响因素进行探讨,得到3个影响系数与抗压强度和深径比的关系。在贵阳地区分布有大量较破碎岩石,然而目前对于嵌入较破碎岩石上桩的影响系数的研究尚缺乏,这给桩的设计带来一定的问题。由14根嵌入较破碎岩石中桩体的静载试验,本文对桩端阻、侧阻影响系数以及综合影响系数进行了探讨,为在较破碎岩石上设计的桩体提供一定的参考。最后结合相关规范、科研成果和本文试验数据,将端阻、侧阻影响系数和综合影响系数进行较为全面、详细的划分,并给出一张同时考虑岩性和完整性的影响系数建议取值的表格。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

嵌岩桩的承载特性与计算模式的认识

嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的,在计算嵌岩桩承载力时,过去常忽略覆盖层的侧阻力,将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待,荷载全部由桩端承担。本文通过对嵌岩桩的长径比大小、上覆土层特性、嵌岩段的岩性及成桩工艺(有无沉渣)等分析,得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念,从而改变了人们对嵌岩桩承载特性的认识。即认为嵌岩桩的长度越长,长径比越大,上覆土层越硬、嵌岩深径比越大、嵌入岩体越深,嵌岩桩的承载性状越表现为摩擦型桩,而离端承桩也越来越远。并对现行的几种嵌岩桩承载力的计算模式进行了分析。