海上淤泥区斜拉桥超长桩基自平衡法承载力试验研究

针对大型铁路、公路建设过程中对基础结构承载力的严格要求,为了探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性,以 G228 国道浙江三门园里至宁海一市段跨海大桥工程为依托,计算了海上淤泥区超长桩竖向极限承载力。以旗门港特大桥、海游港特大桥的四个测试桩为典型案例,运用自平衡检测结果且结合相关规范,根据实测值绘制出上下桩段的Q-s 曲线、s-lgt 曲线和 s-lgQ 曲线,分析其上下桩段的极限承载力变化,并且根据等效转换原理作出桩顶加载 Q-s 曲线图,确定桩顶在极限荷载下的位移。结果表明: 采用自平衡法进行检测并建立加载曲线分析,成功解决了海上淤泥区斜拉桥超长桩极限承载力研究问题。进行研究的四个主墩测试桩在等效桩顶加载下,极限承载力均未超过设计容许承载力,最大位移分别为 16. 45 mm、16. 14 mm、10. 08 mm 和 8. 18 mm,满足施工要求。自平衡法技术在 G228 国道三门园里至宁海一市段跨海大桥施工中的成功运用可供同类工程施工参考。     

基于自平衡试桩法的灌注桩承载力检测应用研究

探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、大直径、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性.以南水北调中线工程磁县段二标滏阳河渡槽3号墩台8号灌注桩的单桩承载力检测为例,结合相关规范规程与自平衡测桩法检测原理,根据读数绘出向上向下的Q-s曲线及相应的s-lgt、s-logQ曲线,分别求得荷载箱上段桩及下段桩的极限承载力,将上...     

基于自平衡试桩法的灌注桩承载力检测应用研究

探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、大直径、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性。以南水北调中线工程磁县段二标滏阳河渡槽3号墩台8号灌注桩的单桩承载力检测为例,结合相关规范规程与自平衡测桩法检测原理,根据读数绘出向上向下的Q-s曲线及相应的s-lgt、s-logQ曲线,分别求得荷载箱上段桩及下段桩的极限承载力,将上段桩极限承载力经一定处理后与下段桩极限承载力相加即为桩极限承载力。结果表明：采用自平衡法测试技术不仅可短时间内测出桩身的桩基侧阻力,而且此装置较简单,不占用场地,可多根同时检测,试桩准备工作省时、省力、安全,试验费用省,特别是在狭窄场地试桩、基坑底试桩等方面优势突出,是传统试桩法难以实现的。     

广佛肇高速公路大直径嵌岩桩承载力试验研究

采用自平衡试桩法获得了广佛肇高速公路3根大直径嵌岩桩的荷载-位移曲线,并等效转换为传统静载荷试验的荷载-位移曲线,分析了3根试桩的荷载传递规律以及单桩极限承载力的构成,并将极限端阻力和极限侧阻力与经验计算方法进行了对比分析。结果表明:三根试桩的等效Q-s曲线均为缓变型,无明显拐点,试桩处在弹性压缩阶段,承载力设计值较为保守,安全储备大;桩顶在极限加载条件下,端阻力和侧阻力近似相等且均得到较好的发挥;中风化岩层对嵌岩桩的侧摩阻力提升效应明显,而当桩端进入微风化岩层时侧摩阻力变化不大,且桩端阻力没有显著的提升,故当中风化岩层能提供足够的极限承载力,则嵌岩桩桩端可不进入微风化岩带,从而有效节省工程造价。     

自平衡试桩法在中风化白云岩桩基承载性能中的应用

采用自平衡试验法对工程中的3根试桩进行试验,以研究中风化白云岩岩基桩单桩承载力特征值、桩身轴力、极限侧阻力和基桩极限端阻力等承载特性,并根据等效Q-s曲线确定了桩基的极限抗压承载力特征值。得出结论:①实测Q-s曲线为缓变型曲线;②桩身上部的轴力呈线性分布,下部的轴力随荷载增加变化明显;③对于试验点以外各基础(桩基)底部的基岩,若其岩质、岩性、破碎程度及风化程度与本试桩处基岩相同,且桩基成孔施工工艺(机械旋挖成孔工艺)一致,才可采用相应的岩石极限端阻力和极限侧阻力,为类似工程提供参考依据。     

基于Mindlin解的自锚试桩Q-s曲线研究

文章在Mindlin应力解基础上结合分层总和法,于变形计算中引入地基修正变形模量,考虑地基土体的非线性变形,推导了计算自锚试桩上、下段桩加载在地基中引起变形的公式。采用该方法对自锚试桩室内试验分析,结果表明：采用未修正变形模量计算得到,变形量仅能反映荷载低于承载力特征值阶段的Q-s曲线变化规律,修正变形模量后的变形量能较好地反映试桩加载至塑性破坏阶段的Q-s曲线变化规律,可为自锚试桩Q-s曲线向传统抗压桩Q-s曲线的转换提供新途径。     

单桩竖向抗拔承载力离心模型试验研究

结合某海上风电场桩基工程中的大直径超长钢管桩抗拔承载力研究,利用离心模拟技术,初步推求得出荷载-位移的关系曲线（即Q-S曲线）,并与现场抗拔试验成果得出的Q-S曲线进行了比较,分析两者加载方式和加载速率的不同对Q-S曲线的影响。结果发现,上拔力的加载速率较快,求得的单桩抗拔极限承载力偏高。     

荆州长江大桥试桩极限承载力分析

针对荆州长江大桥试桩单桩竖向抗压静载承载力试验未达到破坏荷载时，如何判定无特征点的缓变型Q-s曲线的单桩极限承载力的问题，提出采用“逆变斜率法“、“s-βlg（Q/Qmax）作图法“、“测力元件数理统计法“和“高应变实测曲线拟合法“等4种方法进行解释，并将其推算的结果进行综合对比分析以确定该桩的单桩竖向极限承载力。     

贵阳强风化泥质白云岩嵌岩桩承载特性分析研究

在贵阳地区,嵌岩桩的桩端常置于完整、较完整的岩基上,且嵌岩桩的承载力时常按照端承桩的情况来计算,以贵阳某工程项目的强风化泥质白云岩嵌岩桩为研究对象,通过基桩自平衡静载荷试验,分析强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力、桩身侧阻力及桩端阻力,探讨此类地质条件下嵌岩桩的承载特性。研究结果表明:实测试桩的Q-s曲线符合试验规程;桩身轴力呈线性分布;嵌岩段的轴力随着荷载的增大变化明显;强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力由桩端阻力和桩身侧阻力共同承担,研究结果可为类似工程提供参考。     

湛江组结构性黏土中桩基竖向承载性状模型试验

利用原位模型试验研究湛江组结构性黏土中桩基在竖向荷载作用下的承载性状。选取材质和桩径相同、入土深度不同的6组模型桩,采用慢速维持荷载法,在湛江组结构性黏土中进行单桩原位竖向承载模型试验,得到了单桩荷载-沉降曲线、单桩轴力沿桩身分布曲线、单桩侧摩阻力沿入土深度分布曲线。结果表明:在竖向荷载作用下,湛江组结构性黏土中模型单桩荷载-沉降曲线均存在显著陡降,极限状态拐点明显,竖向极限承载力随着长径比的增加而增大;在相同荷载作用下,随着长径比的增加,桩顶沉降逐渐减小且减小趋势逐渐变缓,在较大荷载作用下超长桩荷载-沉降曲线中桩顶沉降的减小速率几乎为零,存在有效桩长;在同级桩顶荷载作用下,单桩桩端阻力占总桩顶荷载的比例随着长径比的增加而逐渐变小,由最大29.8%减小为0.8%;不同入土深度的单桩在极限荷载作用下的桩侧极限摩阻力变化不大,均稳定在40 k Pa左右。     

软土地基预加固对桩基竖向承载特性的影响研究

针对目前软土地基预加固处理对桩基竖向承载特性影响的定量分析不足的问题,依托大型围垦工程案例,就软土地基预加固处理对桩基竖向承载力提高、桩顶沉降控制及负摩擦阻力减小等方面产生的影响进行了定量研究,给出了桩基极限侧摩擦阻力定量计算的α法、API-2000法及λ法,同时给出了桩基极限端阻力及桩顶沉降计算公式。通过工程案例,分别对原状淤泥土、预加固处理后的地基土中的试验桩进行竖向静载试验,并依据前述3种计算方法进行对比验证分析。分析结果表明：根据《建筑桩基技术规范》提出的建议值计算的桩基竖向极限承载力比现场试桩值偏保守,而采用α法计算的桩基竖向极限承载力更接近现场试桩值;对深厚淤泥软土地基进行预加固处理,可以有效提高桩基竖向承载力,但工程案例中竖向承载力提高近50%,同时对桩基负摩擦阻力及桩基沉降控制效果显著。研究成果可为类似软土地基加固工程提供参考。     

超大直径空心独立复合桩的竖向承载力计算方法

超大直径空心独立复合桩是由空心桩、外围水泥搅拌桩和桩周注浆土体共同承载的新型桩基础。为确定该新型复合桩在安徽省江淮地区不同工况下的竖向极限承载力,引入等效弹性模量,提出了超大直径空心独立复合桩承载力计算方法;在此基础上,对比了数值计算和理论计算结果,提出能综合反映桩身尺寸影响的复合桩竖向极限承载力公式。研究结果表明:引入等效弹性模量这一概念将非均质的弹性模量等效为均质的弹性模量,将显著降低超大直径空心独立复合桩竖向极限承载力计算的复杂性,桩径和桩长对超大直径空心独立复合桩的竖向极限承载力产生较大影响;引入综合考虑桩径和桩长的影响因子D_L,使得改进的理论公式更加可靠。计算方法为今后类似工程的桩基承载力预估提供了理论参考。     

多层土中桩的极限侧摩阻力值反演分析研究

为研究由桩的荷载-沉降(Q-s)曲线确定单桩侧摩阻力,通过静载荷试验和数学分析的方法,研究在已知静载试验结果的情况下,用线性最小二乘法反演桩周各土层的极限侧摩阻力,并利用有限元法对桩基沉降、极限摩阻力和桩端阻力进行分析。结果表明,由线性最小二乘法计算所得多层土中桩的极限侧摩阻力值为单桩极限承载力值的53%~66%,比有限元法偏大约23%,单桩极限侧摩阻力值为单桩极限承载力值的40.3%;2种方法的计算结果与静载试验的Q-s曲线呈现的变化规律一致,说明线性最小二乘法可满足多层土中桩的极限侧摩阻力值反演预测的要求。     

基于梯度优化法的单桩竖向承载力可靠性研究

采用可靠度理论对钻孔灌注桩竖向承载力进行研究,并建立桩基承载力极限状态方程,运用FORTRAN语言按梯度优化法编写计算可靠度指标程序。针对某灌注桩承载力进行可靠度计算,并对影响单桩竖向承载力的基本因素进行敏感性分析,探讨计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载对桩基可靠度的影响,结果表明:桩基穿越多层土时,桩侧土质越好,即极限摩阻力越大,对桩基承载力可靠性影响越明显,其极限摩阻力变异系数对可靠指标的影响也越显著;桩基可靠指标随着计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载变异系数的增大而减小。     

桩底注浆的作用机理及应用实践

桩底注浆可改善柱基土体的力学性质从而提高桩的竖向承载力,根据某工程钻孔灌注桩桩底压力灌浆现场试验和桩的静载试验,介绍了桩底压力灌浆的工艺及压力灌浆的效果,对压力灌浆提高钻孔灌注桩承载力的机理进行分析,并进行对比试验。结果表明,柱底注浆桩加载至10 000 kN时,桩顶累计沉降仅为20.8 mm,且沉降没有明显增大现象,也未到极限状态;柱底未注浆桩在7 000 kN荷载作用下超过24 h,沉降量超过60 mm,且沉降继续增大。桩底注浆后桩的承载力可提高80%以上,桩的沉降变形明显减小,故可缩短桩长,减少桩数,节约投资。     

PHC-钢管组合桩高应变检测修正方法

针对PHC-钢管组合桩这类非常规桩的极限承载力设计及高应变检测难题,开展了高应变试验和竖向静载试验。设计制作3根不同长度组合的PHC-钢管组合桩,采用锤击法沉桩,通过高应变现场试验和竖向静载试验,得出基于两种试验数据的极限承载力;依据高应变和竖向静载试验结果,通过理论分析提出了PHC-钢管组合桩高应变实测曲线拟合法的修正方法。结果表明,对于PHC-钢管组合桩,高应变实测曲线拟合法得到的极限承载力大于竖向静载试验下的极限承载力,提出的修正方法计算结果与竖向静载试验结果基本一致,可用于PHC-钢管组合桩极限承载力高应变法检测。     

海上风电机组高承台群桩基础整体协同作用下极限承载特性分析

高承台群桩基础是我国首次提出并获得广泛应用的新型海上风电机组基础结构型式。建立了高承台群桩基础数值模型,通过t-z、q-z和p-y曲线模拟桩土相互作用,以承台转角θ与力矩M关系曲线代表基础整体承载状态,采用基桩现场抗拔承载力测试数据对数值模型进行了验证。并基于上海东海大桥海上风电场示范工程风电机组基础结构,对不同加载方式、压拔承载力比值的基础进行了极限承载性能数值模拟,分析了基础的荷载传递、分配和整体协同作用,揭示了群桩中基桩极限承载性能与群桩基础整体极限承载性能的关系,提出了海上风电机组高桩混凝土承台群桩基础承载力控制标准的建议。     

自平衡法试桩转换系数数值试验

采用三维有限元方法对桩顶压桩和桩底托桩承载特性分别进行模拟分析,研究了自平衡静载试验法中的转换系数。分析桩长、土类对荷载传递特性及转换系数的影响。结果表明:无论是在砂土还是在黏土中,随着桩长的增加,转换系数的变化曲线均呈凹形,类似抛物线形状分布;转换系数存在着极小值,不同土类转换系数的极小值不同,在35~55 m桩长范围内可能出现托桩的极限承载力大于压桩的极限承载力的情况。     

咸阳机场高速公路桥梁桩端后压浆承载特性研究

针对西安咸阳国际机场专用高速公路段的K3+966.50渭河特大桥,采用钻孔灌注桩桩端后压浆技术和常规灌注桩两种不同方法对其桩基进行了现场静载试验,并根据实测数据分析探讨了各桩在不同等级荷载作用下的桩-土相互作用、桩端后压浆技术的增强机理,以及桩端压力注浆和常规钻孔灌注桩两种不同的桩基承载特性,结果发现,与未压桩的桩基相比,桩端后压浆桩基的竖向极限承载力至少提高了40%,沉降量减少25mm,说明桩端后压浆技术能够显著提高桩基的承载能力和稳定性。最后,根据现场实测数据和端后压浆的注浆机理,提出了后压浆单桩极限承载力的计算公式,为类似地区的桩基设计提供借鉴     

基于离散单元法的抗拔桩承载特性研究

采用基于离散单元法的颗粒流数值模拟方法,构建竖向抗拔单桩的数值分析模型,利用室内模型试验结果标定细观力学参数,在此基础上研究桩径、土体孔隙率、桩土界面摩擦角以及加载速度对抗拔桩承载力的影响规律。研究结果表明:抗拔桩极限承载力约为相同直径抗压桩极限承载力的一半,其侧阻力发挥机制与抗压桩存在差异,抗拔桩极限承载力随桩径增加而快速增加,桩径的增加有利于激发更大范围土体参与承担上拔荷载;密实状态砂土中抗拔桩极限承载力对于孔隙率变化较之松砂更为敏感;桩土界面摩擦特性与抗拔桩承载力呈近似线性关系,高摩擦角条件下桩基呈现更多的整体剪切破坏特征;随着加载速度增加,抗拔桩承载力先增加后减小,存在最合理加载速度值。研究结果可以为抗拔桩设计理论完善和工程应用提供参考。