刚性基础下长短桩复合地基桩桩相互作用机制的模型试验

为了进一步了解刚性长短桩复合地基桩桩桩相互作用机制,本文通过室内模型试验,对比分析了单桩复合地基与四桩复合地基的荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比和桩顶上刺入的试验结果。单桩复合地基与四桩复合地基中,各桩在位于距桩顶1/3桩长处出现轴力拐点和桩侧摩阻力中性点。但由于长桩与短桩相互作用,四桩复合地基中长桩的轴力出现第二个轴力拐点和桩侧摩阻力中性点,而短桩受到影响较小,且随着荷载的增加,短桩对长桩轴力的影响逐渐减小。     

高填方夯实地基桩侧负摩阻力受力性状试验研究

对原为沟壑的场地,经回填全风化泥质粉砂岩形成高填方地基。对高填方地基采用3000kN·m能级强夯预处理后,打设钻孔灌注桩,通过在桩身钢筋笼主筋上安装应力计,在桩身截面和桩周土层分别埋设沉降杆、分层沉降仪,测试桩身轴力、桩身及桩周土层沉降变化情况,得到高填方夯实地基未处理填土层桩侧负摩阻力变化规律。试验结果表明,未处理填土层桩侧摩阻力沿深度呈现“负-正”变化的现象,随着固结时间的增加,端承桩负摩阻力区段大于摩擦桩。端承桩桩侧土层提供的最大负摩阻力约是摩擦桩的1.18~2.56倍,桩周土层密实度对桩侧最大负摩阻力有影响。采用一阶负指数函数拟合得到桩身下拉荷载预测模型,随着固结时间的增加,作用于桩身的下拉荷载趋于定值,作用于端承桩的下拉荷载比摩擦桩高41.2%~55.4%,从控制负摩阻力角度推导出高填方夯实地基摩擦桩桩长设计计算方法。桩身中性点位置均随固结时间增加而逐渐下移,端承桩中性点深度较摩擦桩平均大0.7m。     

基于光纤监测钻孔灌注桩承载性能研究

为了研究湖州软土地区钻孔灌注桩侧摩阻力的发挥,采用光纤监测技术获取试桩在现场载荷试验中桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降位移。通过对监测数据分析,结果表明：试验荷载下试桩为摩擦桩,摩擦桩的承载力提高主要由桩侧摩阻力决定,且随着桩顶荷载的增加各土层的侧摩阻力相应增加;上部的黏质粉土层侧摩阻力随着加载等级的增加相应增加并趋于极限,其他土层侧摩阻力也逐渐增加,其中桩承载力主要由中部粉质黏土层的侧摩阻力提供;在桩顶荷载较小的情况下,桩顶荷载由上部的土层侧摩阻力承担,轴力未传递到下部土层,下部土层对桩身侧摩阻力无发挥,桩端阻力为零。     

近海地基大直径PHC管桩竖向承载性状的试验研究

对某跨海桥梁近海软土地基的2根大直径PHC桩进行静载试验,并通过预埋的应变式钢筋计测试桩身轴力分布,结果表明桩侧土层刚度越大,桩顶荷载传递给该土层承担的比例也越大,桩身轴力减小也越显著,反之则桩顶荷载更多向下部土层传递;桩身上部土层侧阻力先于下部土层发挥作用,且较大的荷载将使上部桩土发生较大相对位移,从而导致淤泥层侧摩阻力发生软化现象;尽管大直径PHC桩桩身刚度较大,但在设计工作荷载下桩顶实测沉降仍主要由桩身压缩引起。     

大直径钻孔灌注桩负摩阻力试验研究

 针对大面积堆载情况下,周边土体的沉降使桩基产生负摩阻力从而导致桩基承载力特性变化的问题,以宁海电厂工程2组冲孔灌注桩的现场负摩阻力试验为例进行讨论。通过对原位试验结果的全面分析,探讨桩周土体固结沉降对桩身所受下拉荷载和中性点位置的影响。根据实测桩土沉降曲线确定的中性点与根据桩身轴力沿深度变化曲线确定的中性点位置大体相一致,位于可压缩土层下部,桩身最大轴力随固结时间而增大,中性点位置也随时间略有上移;分析桩侧摩阻力系数的大致范围以及施工工艺对负摩阻力的影响,现场试验得到的桩侧摩阻力系数为0.3～0.4,由于桩基施工的影响导致该值与规范相比略大,工程中应充分考虑成桩工艺对负摩阻力的影响;指出负摩阻力桩基的设计分析中沉降计算至关重要。得出的结论可指导同类工程的设计和施工。     

逆作复合桩基承载性能试验研究

逆作复合桩基作为一种新型的基础形式,对其承载性状、工作机理的研究很有必要。通过设计单桩、带台单桩及带台两桩系列试验,对极限荷载下逆作复合桩基的荷载与沉降关系、桩土荷载分担特性以及桩体受力性能进行了研究。结果表明:采用逆作复合桩基,先进行基础底板和部分上部结构的施工,而后继续进行上部结构、钢管桩压桩以及封桩施工能充分利用土体的承载能力,压桩前土体与基础底板保持严密接触,上部结构荷载全部由地基土承担;压桩后,使土体的刚度得到了改善了,沉降减小,承载力提高;封桩后,继续增加的荷载主要由桩体承担,直至桩达到极限承载能力,封桩时机的选择决定着桩土荷载分担的比例及基础沉降特性;由于承台的影响,使桩身上部轴力衰减平缓,桩侧摩阻力被削弱,同时使桩身中下部轴力衰减加剧,侧摩阻力发挥得到增强。     

深圳某工程大直径超长桩原位抗压静载试验

结合某软土地基中大直径超长桩的抗压静载试验,通过桩身钢筋笼上布设的钢筋测力计,测得了桩身轴力并推算出侧摩阻力,综合分析了软土地基大直径超长桩在设计荷载作用下的承载特性,明确了该工程基桩在设计荷载条件下的承载特性。试验依据沿桩长的侧摩阻力分布及桩土相对位移,结合场地地质状况,分析了各土层的侧摩阻力发挥情况。     

关于桩基负摩阻力产生及优化探讨

桩基础是软土地基处理中比较常见的一种软土地基处理方式,主要分为群桩基础,或是由柱与桩直接连接的单桩基础。在具体的工程中,桩基础承担着上部结构,承担上部结构的竖向荷载,进而把荷载传递至地基中,根据受力性状不同,桩基分为摩擦桩和端承桩。桩的承载力一般情况下由两部分构成,即桩身、桩周土层的摩擦阻力、桩端阻力。根据相应的特征分析可知,桩侧摩阻力是桩顶荷载与桩端阻力的差值。竖向荷载首先由桩侧摩阻力抵抗,大于桩侧阻力的部分由桩端阻力抵消平衡,本文首先分析了负摩阻力的产生,接着对减小负摩阻力的优化措施进行相应的阐述,希望给相关人士带来一定的借鉴意义。     

长螺旋钻孔压灌混凝土抗压抗拔构件承载性状试验研究

为了研究长螺旋钻孔压灌混凝土工艺制成的抗压桩与无自由段复合锚杆的极限承载力、轴力、侧摩阻力的分布规律以及两者之间的联系,在现场进行了两组足尺试验;通过在抗压桩和复合锚杆内设置钢筋计,测出各级荷载下桩身/杆身不同深度的应变,推算出其轴力和侧摩阻力,进而对抗压桩和复合锚杆的受力机理进行了分析。分析结果表明,抗压桩和复合锚杆的侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下部传递的,其中抗压桩桩端阻力对桩侧摩阻力表现出强化效应;复合锚杆的受力模式不同于普通的抗拔桩和抗浮锚杆,试验中杆身轴力峰值与张拉极限荷载的比值约为2/3。最后根据试验分析结果和《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008),提出了长螺旋钻孔压灌混凝土工艺下复合锚杆极限承载力的估算方法。     

柔性基础下刚性单桩复合地基性状研究

采用数值分析方法,对柔性基础下刚性单桩复合地基的中性点位置、桩侧摩阻力、桩身轴向应力、桩端刺入量等工作性状进行了计算分析,着重讨论了垫层模量、桩土相对模量、置换率、桩长等因素的影响,并指出了本文与《建筑桩基技术规范》所讨论的桩侧负摩阻力成因不同。     

海上四桩导管架基础水平受荷离心模型试验

导管架基础广泛应用于海上风力发电和油气开发,水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。通过离心模型试验针对饱和砂土地基中四桩导管架基础,研究其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配、桩周土反力差异和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,其下压基桩的桩顶剪力、桩顶负弯矩和桩身最大正弯矩均较上拔基桩大,但二者的桩身水平位移相差不大。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应及桩身上拔力降低了桩周土有效应力,沿边长加载时上拔桩在泥面下2.5倍桩径深度范围内的桩周土反力约为下压桩的60%,而沿对角线加载时上拔桩在该深度范围内的桩周土反力仅为下压桩的40%。沿对角线加载时下压桩与上拔桩在桩顶剪力、桩顶最大负弯矩、桩顶轴力及桩身最大正弯矩等参数之间的差别也明显大于沿边长加载情况。与单桩水平加载离心模型试验结果对比发现,同一深度处单桩的桩周土反力介于导管架基础上拔桩与下压桩的桩周土反力之间。     

软土地区桥台桩基负摩阻力试验研究

软弱土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是所谓的桩侧负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。通过软土地区桥台桩基的现场试验研究,获得了软土地区台背路基填土过程之中和之后的第一手资料,揭示了软土地区桥台路基填土时,桥台基桩内力和负摩阻力的变化规律。试验结果表明:台后填土对桥台基桩轴力的影响不仅发生在填筑施工期间,而且在施工完毕后相当长一段时间内仍有一定的影响;由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小,桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化。     

长短桩桩基础与其它类型基础的比较分析

采用三维弹塑性有限元方法对全短桩、全长桩、长短桩复合地基和长短桩桩基础进行了比较分析。筏板分析采用弹性薄板理论,土体采用莫尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟。针对不同基础类型,从沉降性状和桩顶荷载大小以及长短桩的桩身轴力分布规律方面进行了比较分析。得出长短桩桩基础的平均沉降小于全短桩基础和长短桩复合地基,但仍大于全长桩基础。长短桩桩基础中长桩的中性点位置比长短桩复合地基的要深一些,受到的负摩阻力稍大些。长短桩桩基础中短桩作用发挥要比长短桩复合地基的短桩充分,而且其长桩的最大桩身轴力相比也小。     

盾构开挖下邻近既有桩基的竖向响应分析

当桩顶作用有不可忽略的上覆外荷载时,通过桩身向周围土体传递的荷载必然会较大地改变桩周土体的应力状态,因此邻近隧道开挖引起的地层位移将会与自由场差别明显,为探究既有桩基在邻近盾构隧道开挖及桩基上覆荷载同时作用下的响应规律,结合两阶段法,通过引入Boxlucas1指数函数模型来描述桩土间的非线性作用,进而提出了在盾构开挖影响下,一种计算邻近既有桩基竖向响应的简化分析法,分析中考虑了当前研究中大都忽略的上覆外荷载作用,并分析了不同外荷载作用下的桩基响应规律。研究表明:当桩顶无荷载作用时,桩身轴力先增大后减小,最大轴力出现在隧道中心深度附近;当逐渐增加桩顶外荷载时,桩基下部的摩阻力先于上部到达极限,桩基轴力呈现出"先缓慢减小、再急剧减小、最后再缓慢减小"的"三段式"递减规律。     

酸性土腐蚀对钢桩基础承载性能的影响

土质酸性是导致钢桩腐蚀的主要原因之一。服役于酸性土中的钢桩将会被侵蚀,导致桩身材料劣化,影响了桩基的安全性和耐久性。为了了解腐蚀桩的承载性能,通过中性和模拟酸性土两种环境下的桩基室内模型试验,测得腐蚀前后承台沉降量和桩端阻力值随桩顶加卸载的变化规律以及地面堆载固结过程中各土层沉降量、桩端阻力值、桩身轴力值以及桩侧摩阻力的变化情况。研究表明,由于腐蚀钢桩表面产生大量疏松的锈蚀产物,使桩–土界面的黏着力大大降低。桩顶承台的沉降量较未腐蚀桩大,腐蚀桩的桩端阻力值比未腐蚀桩大。而在堆载固结条件下,由于堆载作用不仅加速了桩间土体的固结,桩–土界面再次挤密,单桩以及群桩中各桩的桩端阻力值减小。腐蚀桩的中性点位置明显下移,腐蚀率越大的桩,桩侧负摩阻力的增加值越大,腐蚀前后中性点位置处桩身轴力变化率越大。研究成果可以为腐蚀条件下各类桩基载荷性能研究提供参考。     

高铁桩网复合结构路基长期运营沉降模型试验研究

高铁路基沉降控制是保证列车安全性和舒适性的重要因素。随着高铁运营时间增长,软土地区高铁路基长期沉降问题越来越引起关注。针对京沪高速铁路徐沪段某试验段,开展了桩网复合结构路基长期循环动态加载物理模型试验,获得了路基沉降、桩土应力分担及桩身轴力分布的变化规律。试验结果表明:在初始1000次加载时,路基沉降随加载次数增加明显,之后达到稳定;桩上部位置土体变形大于桩身变形,桩侧呈现负摩阻力,中性点位于距桩顶约2/3桩长位置;桩身轴力随加载次数增加而增大,说明桩分担荷载增加,当达到4万次加载后,轴力随加载次数增加不再明显。     

复合地基侧向开挖上覆荷载影响规律离心机试验研究

进行了三组临近复合地基开挖的离心机模型试验,对比分析了相同开挖工况、不同上覆荷载下的桩轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比以及桩弯矩的变化规律。结果表明,当复合地基上覆荷载增加时:①桩轴力及其因开挖产生的增量明显增大,桩侧摩阻力数值增大,但方向不变;②桩土应力比及其增量明显增大,其变化趋势与桩轴力曲线一致;③各级开挖工况下的桩体弯矩也会相应增加,而且随着与基坑距离的增加,弯矩值逐渐变小,荷载的影响也逐渐降低;④随着复合地基上覆荷载的增加,高应力水平下的桩间土更容易受到临近基坑开挖的扰动,荷载更多地向刚性桩转移,桩轴力增加,同时伴随着更大的桩体弯矩,进而加快桩体的破坏趋势。研究成果可为既有复合地基临近基坑开挖支护设计提供参考。     

垂直受荷桩负摩阻力时间效应的试验研究

 在地面堆载作用下,对3根施加不同荷载桩的负摩阻力性状的时间效应进行现场测试。试验结果表明,负摩阻力随堆载作用时间的延续而变化;堆载使土体沉降,土体沉降就会引起负摩阻力。在堆载初期,负摩阻力引起的桩附加沉降速率随着桩顶荷载的增大而加快,且稳定的附加沉降随着桩顶荷载的增大而增加。在有无桩顶荷载的2种情况下,下拉力随着堆载作用的时间延续而增大,稳定的下拉力随着桩顶荷载的增加而减小。在堆载作用下,桩顶荷载推迟了负摩阻力出现的时间。桩顶荷载越大,中性点初次出现的时间越晚、位置越浅。中性点出现的时间随着桩顶荷载的增加而延后,桩顶荷载的增大会加剧这些现象。上述研究结果对于桩的负摩阻力性状的研究有一定参考价值。     

静压敞口预应力高强混凝土管桩界面剪切性状试验研究

桩土界面剪切行为对静压敞口预应力高强混凝土(PHC)管桩沉贯性状及长期承载力特性具有至关重要的作用。通过成层土地基中桩身预埋光纤光栅(FBG)传感器的静压桩足尺试验,分别对敞口PHC管桩贯入及静载荷试验中的桩土界面剪切行为进行研究。结果表明：在贯入阶段,桩身轴力及侧摩阻力沿桩的深度方向逐渐传递,传力幅值与桩周土体性状密切相关,土层界面处轴力传递效率依次为98.2%、92.2%、96.3%、83.8%、80.5%。随着压桩循环次数的增加,同一深度土层摩阻力呈逐渐减小趋势。经历5个压桩循环后,深度6 m处的砂质粉土层摩阻力减小幅度约为46.25%,深度10m处的粉质黏土层经历3个压桩循环后摩阻力减小幅度约为12.1%;载荷试验过程中,桩侧摩阻力随着桩顶荷载施加自上而下逐步发挥。摩阻力完全发挥所需的桩土相对位移,粉质黏土层的最大,约为6.96~7.46mm,淤泥质黏土层的次之,约为6.05mm,砂质粉土层的最小,约为4.23mm;与原状土相比,重塑区土体含水量、孔隙比参数指标降低,重度、黏聚力及内摩擦角增大。桩周重塑区土体物理力学指标变化是贯入及载荷试验阶段桩土界面剪切行为不同的重要原因。