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。     

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。     

自平衡法试桩的荷载-位移曲线的数值解法

对顶压桩采用双曲线荷载传递函数拟合自平衡试桩上段桩的荷载-位移曲线,采用指数荷载传递函数拟合自平衡试桩下段桩的荷载-位移曲线。对抗拔桩采用双曲线荷载传递函数拟合自平衡试桩的荷载-位移曲线。通过若干工程实测数据验证了基桩上下段分别采用两种曲线函数拟合,能较好地描述自平衡试桩的荷载传递特性。拟合结果对比表明,通过最小二乘法原理求解Q-s曲线方程,具有较高的精确度,应用Excel表格可快速处理多条实测曲线,方法简单、实用。     

柔性桩的Q-s曲线的拟合

为表征柔性桩的荷载传递特性,选取Cooke提出的剪切位移法的计算模型,导出了柔性桩的桩侧剪应力微分方程。并根据桩测剪应力的分布曲线,导出荷载与位移的关系方程,绘出理论的Q-s曲线。通过对实测的柔性桩的Q-s曲线进行了拟合,证实能较好的反应实际情况。因此,此方法对柔性桩的设计、应用有一定的参考价值。     

挤扩支盘桩荷载传递的数值模拟方法

基于已有的桩基荷载传递理论，提出了适用于挤扩支盘桩单桩的荷载传递法，分析了Q-s曲线可作为确定挤扩支盘桩承载力的依据，经过对工程实例的计算与实测相比，证明了该法的可靠性和合理性，且具有较好的适用性。     

宁波地区超长桩承载特性研究

通过对宁波绕城高速公路东段软土地区26根超长桩静载测试数据的分析,研究了持力层为亚粘土、亚砂土的软土中超长桩的承载特性和荷载传递机理,得到了桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律和桩身压缩变形规律.结果表明,超长桩的Q-s曲线大多为缓变型;在极限状态下,端阻力一般占极限荷载的20%左右,桩身压缩量一般占桩顶总位移的30%～50%...     

群桩沉降的非线性简化分析

提出一种对竖向荷载作用下群桩沉降的非线性简化分析法,用双曲线荷载传递模型模拟非线性的桩～土相互作用,单桩荷载传递模型参数根据单桩荷载试验得出,同时引入了等效墩的概念,把单桩荷载传递函数推广到等效墩上,同时考虑相互作用而对函数作出适当修正,从而把单桩分析法推广应用到群桩体系,通过与实测结果相比较,证明了该法的可行性和精确性。     

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。     

基于载荷试验的大直径超长桩承载特性分析

为研究分析大直径超长灌注桩承载特性,结合上海白玉兰广场工程开展4组试桩现场试验。试桩桩径1 m,桩长85 m,皆为桩端后注浆桩。基于试桩实测数据,分析Q-s曲线以研究其承载变形特性,分析桩体受力以研究其荷载传递规律、桩侧摩阻力分布及桩端阻力发挥性状。考虑桩身材料弹塑性性质,对桩身压缩进行计算分析,计算值与实测结果基本一致,计算结果表明桩身弹性压缩占主要部分,但在高荷载水平下,塑性压缩不容忽视。现场试验研究进一步认识了桩端后注浆大直径超长灌注桩承载机理,为工程实践提供指导和参考。     

双曲线模型预测单桩竖向极限承载力的研究

通过对2种不同桩型单桩竖向静载试验的研究,采用双曲线模型对单桩竖向极限承载力进行拟合预测分析。研究表明:(1)利用双曲线模型拟合荷载-沉降曲线,拟合的相关系数平均值为0.98627,拟合程度良好,拟合曲线与实测的曲线吻合程度较高。(2)对荷载-沉降曲线为陡降型的桩,用折减系数法来预测单桩竖向极限承载力,研究出预应力混凝土管桩和预制钢筋混凝土方桩的折减系数平均值分别为0.847和0.821,可供工程应用参考。     

超长桩与土共同作用性状非线性有限元分析

目前超长桩的设计计算建立在普通桩的理论基础上,没有符合超长桩工作性状的计算模型。论文建立超长桩-土的三维非线性分析模型,通过无厚度的接触面单元模拟超长桩、土之间的非线性接触特性,采用Duncan-chang弹塑性本构模型描述土的非线性特性,同时用混凝土的非线性本构模型,编制相应的计算程序,对超长桩的桩土共同作用性状进行非线性数值计算。得到桩-土接触面上的侧阻应力分布、桩端位移以及桩周土体的塑性变形发展情况及趋势,其数值计算结果与实测结果一致。结果表明:超长桩具有桩侧阻力软化以及桩端、桩侧阻力异步发挥的特性,该点明显不同于普通桩。     

黏土中超长群桩竖向承载力模型试验研究

针对超长群桩使用较多而理论研究较少的现状,进行了大型的室内超长群桩模型试验。通过对黏性土中桩距为6d的超长钻孔灌注群桩的室内模型试验和实测数据分析,研究了超长群桩的荷载传递机理和承载力特性。得到了在竖向荷载作用下超长群桩的荷载与沉降关系曲线,桩身压缩量占桩顶沉降的百分比、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。研究结果表明:超长群桩属于非刚性摩擦桩,桩顶沉降主要由桩身压缩量引起;极限荷载作用下,桩端阻力接近为零,桩身中下部的侧摩阻力没有充分发挥。这些结论为超长群桩的理论研究、工程设计与施工提供有益参考。     

考虑泥皮效应的大直径超长桩离心模型试验研究

应用离心模型试验研究了深厚软土地基中考虑泥皮效应的大直径超长单桩的承载变形特性。试验结果表明,考虑泥皮效应后,桩侧极限摩阻力约为不考虑泥皮的65%～85%,单桩极限承载力下降约20%。同时研究了桩径、桩长、持力层性质对单桩极限承载力和桩侧摩阻力的影响。结果表明,高荷载水平作用下,大直径超长桩的桩侧土层摩阻力易发生软化,导致桩产生渐进破坏;淤泥质粘土中,桩侧摩阻力随桩径增加而降低,但降低幅度较小;桩侧摩阻力具有深度效应,对某一特定深度土层,随着桩进入土层深度的增加,桩侧摩阻力下降,可表示为(h/R)的函数。     

洞庭湖软土地区大直径超长灌注桩竖向承载力试验研究

以洞庭湖软土地区某特大拱桥主墩桩基础为工程依托 ,进行了一试桩竖向静载荷试验 ,并基于所获得的现场实测数据探讨了软土地区大直径超长灌注桩的荷载传递机理和竖向承载特性。结果表明 ,软土地区大直径超长桩为典型的摩擦桩 ,其竖向承载力主要由桩侧摩阻力提供 ,而桩端阻力往往难以发挥甚至趋于零 ,设计计算时尚应重视桩身压曲稳定分析和桩顶变形验算。同时 ,建议根据上部结构对基础沉降的要求按桩顶容许沉降量来控制超长桩的竖向承载力 ,并基于线弹性 -全塑性桩侧荷载传递模型给出了相应的计算公式 ,以此获得的桩顶荷载位移计算曲线与实测值吻合良好 ,证明了该思路与分析方法的可行性。     

均质土层中超长两桩基础承载性状的数值研究

基于三维有限元分析方法,研究了均质地基土中超长两桩基础的承载性状。在有限元模型建立中,为了考虑桩–土共同作用,桩和地基土均用8结点等参单元模拟;为了考虑桩–土间的变形非线性特性,桩–土间设置了一层有厚度的薄单元;桩身混凝土的应力应变关系用线弹性模型模拟,地基土用Duncan-Chang非线性弹性模型模拟,桩周薄单元用河海大学薄单元模型模拟。计算分析表明,基桩的竖向刚度随桩中心距的增大、桩长的增大而增大,但其总小于单桩的竖向刚度;桩侧阻端阻综合群桩效应系数随桩顶沉降、桩中心距的增大而增大,随桩长的增大呈先减小后增大或基本保持不变的变化特点。     

深厚软土非嵌岩超长桩受力性状试验研究

通过对深厚软土地基中超长桩静载荷试验和桩身轴力实测资料的分析 ,研究了软土中持力层为粘土、卵石层的超长桩的承载特性和荷载传递机理 ,得到了桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律和桩身压缩变形规律 ,为今后超长桩的理论研究和设计应用提供了重要的参考作用。     

粗砂密实状态超长群桩承载性能试验分析

通过超长桩模型试验研究结果分析,研究了超长灌注群桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理,探讨了超长群桩各桩身轴力、摩阻力分布等问题,得出了一些有实际指导意义的结论。     

软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析

温州350 m超高层中超长桩加载2800 t的试桩静载试验设计与分析表明：在地表土质承载力较低场地进行大吨位堆载试验时,可选择桩梁式堆载支墩–反力架装置来完成试验。对超长桩来说,在最大加载条件下,实测桩端阻力仅为桩顶荷载的25%左右,超长桩表现为端承摩擦桩性状。在使用荷载下,桩顶沉降的90%以上来自桩身压缩,在进行超长桩设计时,要充分考虑桩身质量对试桩沉降的影响。同时,桩底沉渣清除的干净与否,也直接影响超长桩的沉降。超长桩桩侧上部土层摩阻力具有不同程度的软化现象,而中下部土层侧摩阻力具有较弱的强化效应,因此在超长桩承载力计算时,不同深度土层的桩侧阻力和桩端阻力都应乘以相应不同的修正系数。试验结果显示淤泥土、淤泥质黏土、淤泥夹粉砂土中极限侧阻充分发挥所需的桩土相对位移阀值分别约为5～7 mm、6～8 mm和8～10 mm。     

广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

上海软土地区超长桩竖向承载特性试验研究

根据上海地区某工程超长灌注桩的现场静载荷试验和桩身应力测试结果,分析该地区超长灌注桩的竖向承载特性。实测结果表明,两根试桩的桩端阻力与桩顶荷载之比约为10%,超长桩的竖向承载力主要由桩侧摩阻力来提供的。通过对桩身轴力和侧阻分布曲线的分析,发现超长灌注桩侧摩阻力的发挥与桩顶荷载、桩周土性质等因素密切相关,而成孔质量在满足规范要求后对土体侧摩阻力发挥影响并不显著。根据桩身侧阻分布特点,建议在工程设计时应充分利用深层的密实粉砂层来提高桩身竖向承载力,研究结论可供同类地区的超长桩设计和理论分析提供参考。