桩长对桩与桩相互作用影响的试验研究

为明确桩长对静压沉桩全过程中桩与桩之间相互作用产生影响的机理,通过室内模型试验,在中密实砂土中以2倍桩径为间距沉入双桩,研究了桩长对端阻力、卸除顶压后的桩周土压力以及双桩承载力特性的影响。结果表明:沉入过程中先沉桩和后沉桩的压入端阻力均随沉桩深度的增加而近似线性增大,当桩长(沉桩完成后沉入的总长度)为600 mm时,后沉桩仅比先沉桩的端阻力高0.2%左右,即此深度处2根桩的压桩端阻力基本达到极值;后压桩沉入前先沉桩的桩周土压力为后沉桩的90%左右,而后沉桩卸除顶压后先沉桩的桩周土压力总体为后沉桩的2~3倍,且随土压力盒埋深的增加而增大;相同深度桩周土压力均随桩长增大而降低;单桩试验时桩体极限承载力略高于先沉桩极限承载力2%~5%,提高的幅度随桩长增加而降低;不考虑桩间土作用双桩系统极限承载力约为单桩试验时极限承载力的2倍。研究成果对于进一步明确桩与桩相互作用机理和改善双桩承载力特性等均具有重要的工程意义。     

饱和土中管桩的纵向振动特性

受饱和土中孔隙水的流动特性和桩基与土体渗透率不同的影响,饱和土中土与管桩的相互作用与单相土-桩相互作用的动力学行为差异较大。本文将土体视为液固饱和两相介质,利用多孔介质理论描述饱和土的宏观力学行为,假定饱和土符合Novak平面假定,将Novak的平面应变模型推广应用到饱和土中管桩的振动问题中,求解了饱和土层的纵向振动,并通过数值算例分析讨论了桩周土和桩芯土力学参数对饱和土中管桩纵向振动的影响。研究结果表明：管桩桩顶复刚度和导纳随频率的变化规律与实心桩不同,桩周土较桩芯土提供的摩擦力要大,且桩周土对管桩纵向振动的影响较桩芯土大。     

部分埋入群桩的水平非线性动力分析

在桩基振动问题中,桩侧土体的刚度和阻尼比具有显著的非线性,但目前的分析方法一般只采取恒定的土性参数进行线性研究。基于分布荷载作用下部分埋入群桩水平振动特性的研究成果,以桩身内力-位移与土性参数之间的相互关系为依据,提出一种新的单桩及群桩在横向荷载作用下的非线性计算方法并将其程序化。该程序不仅可以模拟土的非线性行为,还可以模拟桩身在横向荷载作用下的非线性结构响应。通过与前人的实验及理论求解结果进行对比,验证了该程序方法的正确性。同时在非线性条件下精确地分析了埋入比、桩间距和激振频率对单桩、群桩阻抗及桩-桩相互作用因子的影响。     

土塞效应对PCC桩振动特性影响的数值模拟

采用ABAQUS建立土塞效应作用下PCC桩的三维有限元模型,对土塞效应下PCC桩的低应变瞬态动测响应进行模拟,得出不同土塞率、不同土塞与桩壁摩擦系数下的桩顶速度时域和频域响应。结果表明:(1)随着土塞率的增大,速度时域曲线中的第一阶反射波峰的幅值减小,且幅值减小依然受三维效应的影响。(2)随着摩擦系数的增大,速度时域曲线中的第一阶反射波峰与第二阶反射波峰的幅值逐渐减小,且第一阶反射波峰幅值的减小程度较为微弱、呈线性变化,第二阶反射波峰幅值的减小程度更为显著、呈非线性变化,波形在第二个反射波峰之前才开始出现分离现象。(3)土塞效应导致波动在土塞段传播的速度减小,土塞效应越强,削减作用越强。(4)土塞效应削弱了纵向振动,横向振动与弯曲振动的耦合,从而导致PCC桩导纳曲线共振峰幅值下降。     

基础桩单桩水平静载荷试验条件和环境浅析

桩基作为一种重要的基础形式,在岩土工程中应用广泛,对于安全等级要求较高的重大工程项目,特别是对基桩水平承载力有要求的水利工程往往需要通过单桩水平静荷载试验确定基桩的水平承载力。简述了单桩水平静载荷试验的重要性、试验目的及方法,就常见的影响单桩水平静载荷试验的因素：预应力桩、灌注桩的扩径和缩径、桩周土的变化和边坡影响4个方面结合工程实例,分别进行探讨,并提出相应意见。     

砂土中支盘桩抗压性能试验研究

支盘桩轴向受压过程是桩与周围土体相互作用的过程,研究支盘桩桩周土体的变形破坏机理对支盘桩竖向承载力的预测具有重要的意义。通过利用粒子图像测速技术进行了一系列的室内双支盘桩模型试验,对轴向荷载作用下支盘桩桩周土体变形特性进行非介入式测量。试验结果表明,不同相对密度下的荷载－位移曲线存在明显差异,相对密度增大可以大幅度提高双支盘桩竖向承载力并有效减小桩基沉降,密砂中双支盘桩的极限承载力是松砂的两倍以上。试验中发现支盘间距对支盘桩的竖向承载力有显著影响,随着盘间距的增加,支盘桩承载力增大但承载力增长率呈现出逐渐减小的趋势。针对地基土为密实砂土时,双支盘桩的支盘间距宜取盘径的３倍。     

基于多时间尺度法的桩基轴向振动分析研究

假定桩基及桩周土的材料满足粘弹性本构关系,导出了分析粘弹性桩基轴向振动的偏微分方程。在桩基和土的粘性都比较弱的情况下,用四阶多时间尺度方法求解了边界条件为一端固定、另一端自由的粘弹性桩基轴向自由振动的 n 阶固有频率和振动位移的近似表达式,得到： n 阶固有频率是粘弹性阻尼、阶数 n 和桩周土刚度系数的函数;位移与初始位移、相位、固有频率、时间、桩身位置、阻尼系数等有关;将四阶多时间尺度近似解与精确解进行了对比发现,当阻尼比小于 0.76 时,四阶多时间尺度解与精确解误差很小（小于3%）,因此,只要使用较高的阶数,在较低的阻尼比情况下,用多时间尺度法求得的近似解与精确解误差不大,可以用于分析粘弹性桩基轴向振动。     

施工因素对钻孔灌注桩工程性状的影响

 根据西宁地区泥岩地基中3根大直径钻孔灌注桩的竖向抗压静载试验，通过对基桩的承载力特性、桩身轴力传递以及桩侧和桩端土阻力发挥性状的测试分析，结合施工工艺以及施工过程中出现的异常现象，研究了钻成孔对桩侧阻力和桩身轴力传递的影响、泥浆循环方式对桩端阻力的影响以及混凝土灌注的连续性对桩承载力的影响，得出了一些对相同地区同类基桩的设计、施工具有指导意义的结论     

水泥搅拌桩有效桩长的确定

采用线弹塑性荷载传递函数，按极限承载力控制法水泥搅拌桩的有效桩长，分析了土的泊松比，桩刚度系数，桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比，桩径，桩侧极限位移和桩顶沉降量等因素对水泥搅拌桩有效桩长的影响，其结果表明，除土层泊松比对有效桩长影响不明显外，其余因素均有一定或较大的影响。     

黄河滩区工程建设中粉喷桩地基的设计施工及检测

粉喷桩地基是高层建筑中一种新型的地基处理方法,它是一种柔性水泥土柱桩,利用桩与桩周土共同作用的结果而形成复合地基。特别适用于淤泥质粘性土,淤泥、粘性土、砂性土和充填土软土地基的加固。在设计、施工和检测时,不仅要充分考虑到桩体自身,而且要对其桩周土作岩土工程综合性评价。同时,对于完工后的桩基要作动态检测和静载检测,保证桩基的完整性,确保不发生断桩,保证单桩承载力的设计数值。本文主要总结黄河滩区工程建设中粉喷桩地基技术及施工要求。     

砂土场地排桩围护挡墙渗漏水对基坑变形规律的影响

针对富水砂层排桩挡墙渗漏水及基坑变形问题,以某地铁车站基坑工程为背景,采用数值模拟和现场实测方法对比研究砂土场地止水帷幕局部渗漏水前后基坑挡墙侧向位移、墙后地表沉降及围护桩墙内力变化规律。研究结果表明：止水帷幕局部渗漏加剧了渗流作用对基坑变形的影响,围护桩侧向位移曲线随基坑开挖深度的增大由“斜线”形向“鼓肚”形分布演变,墙后深层土体侧向位移曲线随水平距离L_p增大由非线性“鼓肚”形转变为线性分布;止水帷幕局部渗漏引起地表沉降量及影响范围增大,漏水后地表沉降显著影响区扩展为漏水前的2~3倍;围护桩身内力随基坑开挖深度增加而逐渐增大,漏水后桩身最大剪力和弯矩较漏水前减小;抑制渗漏通道扩展和阻止水土流失加剧是控制基坑渗漏灾害恶化的有效途径。研究成果可为砂土地区深基坑渗漏灾害防治与施工控制提供参考。     

被动桩侧向土压力的三维数值模拟

运用岩土数值计算程序FLAC~(3D)对土体沿深度发生均匀侧移、桩基两端可简化为铰接情况下的被动单桩的侧向土压力进行了研究,其中土体采用摩尔-库伦本构关系,桩基采用线弹性本构关系,桩土之间建立接触面。研究表明:桩侧土压力随着土体侧向位移增大而增大,当达到极限状态时在浅层土体内桩侧极限土压力随深度增加而增大,达到一定深度后,桩侧极限土压力随深度增加基本保持不变;桩周粗糙度是影响桩侧极限土压力大小的重要因素;桩土相对刚度对桩基位移、剪力、弯矩和桩侧极限土压力分布有较大影响。另外,分析了桩侧土压力-桩土相对位移关系曲线(p-δ曲线)的形状以及达到极限土压力所需的桩土相对位移,并将计算结果与前人研究结果比较,得出两者具有较好的一致性且本文结果有所改进。     

分数阶三维积分型黏弹性土体中单桩的水平动力阻抗研究

基于土动力学、黏弹性理论和分数阶导数建立了分数阶三维积分型黏弹性土体水平振动控制方程。利用势函数对分数阶三维积分型黏弹性土体的水平振动方程进行解耦，借助分离变量法在频率内求解了分数阶三维积分型黏弹性土体的水平振动，得到了土体对单桩的水平作用，进而建立了分数阶三维积分型黏弹性土体中单桩的水平振动方程。考虑单桩的边界条件和桩顶水平动力阻抗的定义，求解了单桩的水平振动，并对桩顶水平动力阻抗进行了数值分析和讨论。研究表明：高频时，分数导数的阶数对水平动力阻抗有影响，土体粘性系数较小时水平动力阻抗实部和虚部随频率的变化曲线存在波动现象，长径比越大，水平动力阻抗越小，长径比达到一定程度时其对水平动力阻抗几乎没有影响。     

碎石土斜坡水平受荷桩m取值研究

西南地区大量输电线路在崇山峻岭中走线,塔位多位于碎石土及破碎(或极破碎)基岩斜坡场地,该类场地中水平受荷桩m取值问题仍是工程界的一大难题。基于此,开展了4种坡度下水平受荷桩模型试验,分析不同斜坡坡度条件下碎石土场地桩身位移随水平荷载的变化、桩侧土体水平抗力沿深度的变化特点,从而确定了m与泥面位移的幂函数衰减关系式;进一步参考坡度对桩侧土体抗力变化规律的影响,给出了m计算关系式中各计算参数的确定方法。经现场载荷试验证明该方法具有较强的适用性,对提高斜坡场地结构水平抗力计算的精度具有一定的工程意义。     

桩基侧阻力快速确定方法讨论

桩土(岩)耦合机理是一个非常复杂的力学问题。通过将桩土(岩)复合体看作由不同刚度地质材料组成的层状体,由桩土(岩)界面变形协调条件(界面分离瞬间,土(岩)、桩变形相差n倍),基于连续介质理论建立了快速确定桩基侧阻力的模型。研究结果显示:①桩基侧阻力随土(岩)、桩弹性模量比值E_s/E_p增大而提高,且E_s/E_p越大,侧阻力变化越明显;②挤土效应越明显,侧阻力降低越明显;③采用快速确定桩基侧阻力模型对工程试桩试验数据进行验证,结果表明,利用该模型对类似场地桩基的侧阻力进行预测是可行的、有效的。     

粉喷桩加固高速公路路基的现场试验研究

经粉喷桩处理后的软土路基，可有效减少加固区内的沉降量和侧向位移，表明粉喷桩加固法 是可行的；沉降变形、土压分配观测表明，粉喷桩是通过桩土间互相协调共同作用的。     

软黏土中大直径加翼桩p-y曲线探讨

加翼桩作为新型的基础形式,横向荷载作用下的理论体系尚不成熟,大直径加翼桩横向荷载试验难度大、成本高,并且实测桩侧土抗力的精度也难以满足理论分析要求,目前尚无这方面的试验资料。以普遍采用的5 m直径加翼钢管桩为原型,通过有限元数值模拟,研究了桩侧翼板和横向荷载方向对桩身受力变形规律的影响,探讨了海相软黏土地基中大直径加翼桩p-y曲线的计算方法。结果表明:加翼桩位移、土抗力分布与单桩规律相似。同级荷载作用下,加翼桩桩身横向位移远小于单桩,且随横向荷载与前翼板夹角增加而增大;翼板范围内桩侧土抗力远大于单桩,翼板范围外与单桩相近。加翼桩土抗力与横向位移关系与单桩规律相同,受荷载方向影响较小。现行规范中单桩p-y曲线模式能够适用于横向承载加翼桩分析,但需对相应参数进行适当修正。研究成果不仅为深入研究大直径加翼桩的p-y曲线提供了思路,而且可为工程设计提供参考。     

Monopile responses to monotonic and cyclic loading in undrained sand using 3D FE with SANISAND-MSu

Monopile response under undrained conditions in sand is gaining increasing interests owing to the recent development of offshore wind farms in seismic regions. Pore pressure evolution in liquefiable soil can significantly reduce the strength and stiffness of the soil which in turn affects the structural dynamic response. Several numerical models have been developed in the last two decades to enhance understanding of the mechanism of monopile–soil interaction with the existence of pore water pressure. In this study, the effects of geometry and static vertical load on monopile lateral response were studied using three-dimensional finite element methods that consider the existence of lateral cyclic load-induced pore water pressure. To achieve reliable simulation results of pore pressure development and pile displacement accumulation during cyclic loading, the simple anisotropic sand model with memory surface for undrained cyclic behavior of sand was adopted. For piles with the same diameter, a accumulated pile head displacement during lateral cyclic loading decreased linearly with increasing pile embedded length but increased with increasing eccentricity. Static vertical load had minor effects on pile cyclic lateral response. The distributions of mean effective stress and pore water pressure in the soil domain were presented. The pile reaction curve (cyclic soil reaction against pile defection) of the monopile was extracted. The numerical results aim to provide reference for optimized engineering design procedures.     

切线模量法在单桩非线性沉降计算中的应用

为了更好地计算单桩的非线性沉降,结合规范方法将单桩沉降分为桩身压缩和桩端土沉降两部分,其中桩端土沉降采用切线模量法计算,由于切线模量是由原位试验得到,能反映桩端土的原状特性,同时切线模量考虑了不同应力水平的影响,因此也能够反映桩端土沉降的非线性。通过工程实例应用表明,切线模量法用于单桩非线性沉降计算是可行的。