静压桩荷载传递与承载性状试验研究

依托某实际工程 ,在对桩-土体系荷载传递机理分析的基础上 ,研究了现场静力压桩试验和载荷试验过程中桩侧阻力的变化规律及其承载特性.结果表明 :在竖向压力作用下静压桩穿越不同的土层时 ,需同时克服土体对桩侧阻力和端阻力作用 ,不同阶段桩顶荷载作用时的端阻和侧阻的发挥性状不同 ;随着压桩荷载增加 ,桩身上部摩阻力先于下部发挥作用 ,较先进入极限状态 ,体现了其异步性 ,桩基设计时桩身中上部应适当加强 ;地基土自身的强度会随地基土水环境的变化而改变 ,对桩侧摩阻力和桩端阻力发挥影响显著 ;正常工作阶段 ,桩基大都处于弹性变形阶段 ,然而超出此范围后 ,桩基破坏大都表现为沉降或不均匀沉降.     

轴-横向荷载作用下超长桩数值模拟

轴-横向荷载作用下的桩土相互作用研究主要集中在单层土中的中短桩,工程设计将水平、竖向荷载作用分开单独考虑.本文对成层地基中超长桩在轴-横向耦合荷载作用下展开数值模拟研究和试验对比,结果表明,轴-横向荷载作用下的超长桩桩-土相互作用主要集中在土体浅部区域,竖向荷载作用使得桩身弯矩、水平位移减小,从而提高了桩基础水平承载力;对于软粘土,水平荷载能在一定程度上提高超长桩的竖向承载力.桩侧土与桩端土的变形模量比也是影响超长桩承载性能的重要因素,两者比值越大,侧摩阻力占总荷载比例越低.本文建立的超长桩数值模型计算结果与实测数据吻合较好.     

竖向荷载作用下斜桩承载变形特性有限元分析

斜桩的受力变形性状相比直桩要复杂得多,为了分析斜桩在竖向荷载作用下的承载变形性状,采用有限元分析的方法对竖向荷载作用下斜桩的承载变形以及桩-土相互作用进行了研究,分析了桩身倾角对斜桩竖向承载变形及桩-土相互作用的影响。结果表明:桩身倾角越大,斜桩桩顶沉降和水平位移也越大;桩身弯矩主要出现在桩身上半部分,随着桩身倾角增大而增大;斜桩桩前桩-土接触压力沿深度先增大后减小又逐渐增大,桩后桩-土接触压力从零压力点逐渐增加后迅速减小,一定深度后又逐渐增加,桩前与桩后的桩-土接触压力最大值随桩身倾角增大而增大;深度2.5 m以上,桩前侧摩阻力随桩身倾角增大而增大,深度2.5~6.5 m的桩前侧摩阻力衰减的程度随桩身倾角增大而增大,深度6.5 m以下桩前侧摩阻力随桩身倾角增大而减小;桩身倾角越大,桩后零摩阻力区段越长,零摩阻力区段以下的桩后侧摩阻力越小。     

边载和水平荷载作用下超长桩承载性状数值分析

采用有限元法,建立超长桩和土体共同作用的三维数值模型,研究受边载和水平荷载共同作用下超长桩的承载特性,分析超长桩侧摩阻力和桩身弯矩的变化规律。结果表明:水平荷载与边载比值k的增大可以有效改善桩侧负摩阻力,并且存在最优比值k=4。桩侧负摩阻力和桩身弯矩随着长径比的减小而减小;存在临界边载距离s=8 m,当边载距离s<8 m时,桩身负摩阻力随着边载距离的增大而减小,当s＞8 m时,边载对桩身负摩阻力几乎无影响。桩土刚度比的减小可有效提高超长桩承载力。同时应用多元非线性回归分析,得到最小桩侧摩阻力随不同因素变化的函数关系式。根据该式可预测不同因素组合下的最小桩侧摩阻力,有效避免桩侧负摩阻力的产生。     

越南海防热电厂二期工程超长大直径灌注桩荷载传递机理试验研究

越南海防热电厂二期工程位于海防市（Hai Phong）水源镇（Thuy nguyen）,装机容量为2×300 MW。场地为Gia河边的低地,属于喀斯特地貌区,岩溶比较发育,上部存在较厚的淤泥质土层,土质较差,不能满足厂区上部结构对地基的要求,因此厂区主要建筑物的地基处理采用钻孔灌注桩。对该工程区桩基进行了检测试验,依据桩基试验实测数据,分析了桩身轴力的荷载传递机理以及桩的荷载-沉降特性。结果表明：该工程区的单桩极限承载力可取为7 000 kN;桩身轴力的传递特性受多种因素影响,桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力逐渐向下传递,具有明显的摩擦桩特点,桩侧摩阻力所占比重较大,而桩端阻力所占比重较小;桩底沉渣厚度显著影响桩顶沉降量与极限承载力。     

卵石地层抗拔桩抗拔极限侧阻力试验研究

基于南水北调中线惠南庄泵站主厂房抗拔桩设计实例,对抗拔桩在卵石地层中侧阻力发挥特征、经验公式与现场试验确定的抗拔极限侧阻力进行对比研究。分析表明,在卵石地层中,抗拔侧阻力的发挥受上拔力影响,是一个动态过程。当桩顶荷载较小时,桩身不同深度处侧阻力发挥较均匀;随着桩顶荷载的增加,侧阻力呈现出桩身上部发挥充分、下部发挥较小的特征;桩顶荷载继续增大,桩身下部侧阻力随之明显增大。试验桩抗拔极限侧阻力平均值可达223 k Pa,现行规范提出的钻孔桩卵石抗压极限侧阻力标准值范围(140~170 k Pa)有待进一步研究扩充。     

竖向荷载作用下斜桩承载特性数值分析

近年来,斜桩在桥梁、码头、海上钻井平台及大型输电线路塔架基础等工程中得到广泛应用,研究不同倾角斜桩的荷载传递及承载特性实用意义较大。基于ABAQUS软件,考虑桩土接触特性,模拟分析了不同倾角斜桩的承载特性。结果表明:桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限承载力影响不大,但会在桩身产生一定弯矩以及桩顶产生一定的水平位移;桩身轴力沿桩长方向的衰减速率随桩身倾角的增大而增大;斜桩桩身弯矩主要分布在桩顶下1/2桩长范围内,其最大值的位置不受桩身倾角以及桩顶竖向荷载的影响;斜桩桩身侧摩阻力沿桩长大致呈"S"型分布,其桩顶以下1/6桩长范围内侧摩阻力远远大于直桩。     

基于能量法的超长桩屈曲稳定影响因素分析

随着大型超高层建筑的发展,超长桩的使用越来越多,超长桩的屈曲稳定性问题研究显得尤为重要。在前人的基础上,采用土抗力与实际更为接近的C法和常数法组合的土抗力模式,且同时考虑桩自重和桩侧摩阻力,用能量法求解得到超长桩的屈曲临界荷载公式,并进一步全面分析各因素对超长桩屈曲稳定的影响。结果表明:桩侧单位摩阻力与桩身自重对桩的屈曲影响可忽略不计;桩的挠曲函数项数越多、土抗力越小,基桩的屈曲临界荷载越小;桩自身参数桩长、桩径越大,屈曲临界荷载力越大;地基土比例系数越大,屈曲临界荷载越大。因此,从超长桩的屈曲稳定性来讲,尺寸较大的超长桩运用到较硬地基时基桩抵抗屈曲破坏的性能最大。研究成果可为工程中超长桩的设计和运用提供理论依据。     

印尼地区嵌岩灌注桩竖向承载特性现场试验

为更加深入研究不同竖向荷载作用下大直径嵌岩灌注桩的承载特性与荷载传递规律,以印尼地区某工程为依托,对3根直径为800 mm的嵌岩灌注桩进行单桩竖向抗压静载试验与桩身应力测试。试验结果表明:3根试桩的Q-s曲线均为缓变型,沉降量均不超过17 mm,回弹率较大,介于54.8%~70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求。桩身轴力随桩顶荷载的增加逐渐增大,随深度逐渐递减;桩侧摩阻力的发挥具有异步性,随着荷载的增大,桩侧摩阻力逐渐发挥,在嵌岩段桩侧摩阻力最大,但仍未充分发挥;桩端阻力随桩顶荷载的增加近似呈线性增大,在最大荷载作用下,桩端阻力占比约55%,表现出摩擦端承桩的特性。研究结果对国内桩基规范的完善以及当地桩基规范的制订具有较重要的意义。     

大直径钻孔灌注长桩的静载试验研究

介绍了直径为1.0m,长度为68.03m的钻孔灌注试验桩的静载测试试验,对荷载(Q)～沉降量(s)曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧摩阻力与桩土相对位移关系以及桩端反力等进行了计算分析,给出了主要受力土层的单位极限摩阻力建议值和试验桩的极限承载力建议值。     

桩—土三维等厚度接触单元模型及其工作性状

本文根据桩侧土的剪切非线性性质，推导了桩-土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵，并以某工程实际的层状地基为例，研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响。结果表明，本文所采用的接触单元模型能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况。     

桩—网复合地基工后沉降的薄板理论解

本文简述了桩—网复合地基的组成和工作原理。在“网—桩—土”体系的共同作用和堤坝(路堤)荷载情况下，将网材和复合地基垫层作为一个整体网垫加以考虑，以薄板模拟网垫单元，基于薄板变形理论和Winkler弹性地基模型，提出了路基工后沉降量计算方法，所导出的计算式综合反映了荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、桩土应力比等主要因素的影响，并给出工程算例。     

桩-土三维等厚度接触单元模型及其工作性状

本文根据桩侧土的剪切非线性性质，推导了桩-土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵，并以某工程实际的层状地基为例，研究讨论了在竖向荷载作用下桩长、桩端土层压缩模量及桩体弹性模量等因素对此等厚度接触单元工作性状的影响。结果表明，本文所采用的接触单元模型能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况。     

振冲碎石桩成桩过程模拟和桩径预测研究

振冲碎石桩是应对软弱地层的复合地基处理手段,施工质量至关重要,碎石桩径是成桩过程控制的核心指标。在碎石桩和土体宏观和细观参数标定基础上,梳理振冲碎石桩成桩工艺,基于离散单元法开展了振冲碎石桩成孔清孔、填料、振冲挤密等主要成桩过程模拟,并进行桩径预测研究。结果表明：颗粒流离散元能够较好地模拟振冲过程中碎石和土体的相互流动,模型反映出了碎石向土体的过渡界面;留振过程中,碎石和加密段周围土体孔隙率逐渐减小,表明振冲碎石桩对桩周土体有明显的挤密作用;离散单元法能够模拟出碎石与土体的相互作用,绘制的桩径和桩形表现出波动性,与常规公式计算方法相比更接近工程实际。     

泵站单桩基础水平承载特性数值模拟分析

岸边引水式泵站厂房受较大扬压力作用,同时承受较高的水平向荷载,且偏心距较大,即使增加泵站偏心重量,抗滑稳定安全系数和泵站基底大小应力也难以满足规范要求。而通过解析法研究单桩基础竖向荷载及水平荷载又比较困难,所以采用有限元数值分析,并考虑桩径、桩长、地基土弹性模量等因素的变化,对桩基弯矩与位移的影响进行分析。研究得出:约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量,对桩基抵制水平荷载贡献较大;而增加桩长、提高桩基混凝土弹性模量,对桩基抵抗水平荷载效果不明显。通过采用约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量等措施,泵站抗滑稳定安全系数及基底应力满足规范要求。     

半无限体静压沉桩挤土位移弹性解答

以现有半无限土体中球孔扩张挤土位移的解答为基础,运用球体体积和圆柱体体积相等的原则,通过线弹性叠加法,模拟了静压沉桩贯入土体的动态过程,得到静压沉桩挤土位移的简化计算公式,并对土体弹性模量和泊松比等因素对挤土位移的影响进行了分析。结果表明:随着弹性模量的增加,挤土位移显著减小,且在较硬土体中压桩会对周围建筑和管线产生较为严重的危害;泊松比对挤土位移的影响较小,但总体来说,随着泊松比的不断变大,产生的挤土位移也越大。文中解答半无限体条件下的静压沉桩以及相关扩孔问题的设计和施工具有一定的指导意义和实用价值。     

软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法

传统分析方法中,采用等参单元模拟软土地基群桩基础的方法既不经济且夸大桩的刚度,为能对桩基进行合理高效地模拟,本文提出了一种考虑桩、土及底板相互作用的内置桩单元法。采用梁单元位移模式,根据桩单元节点在土或底板等参单元中的局部坐标,建立桩单元包含转角的节点位移与土或底板节点位移之间的关系,进一步代入到有限元整体控制方程中求解。结果表明,通过本文建立的位移转换模式,可以利用梁单元对考虑复杂的桩、土和上部结构相互作用情况的桩基进行模拟,在保证精度的同时简化了建模步骤,降低了对网格密度的要求。研究表明,采用本方法可以验证软土地基上水闸底板受力分析时桩基础用梁单元位移模式模拟的合理性和有效性,为软土地基上桩基的快速分析计算提供了一种新方法。     

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。     

水平地震作用下单桩动力响应数值分析

利用MIDAS—GTS软件,对桩一土相互作用体系中单桩受水平地震动力响应进行三维有限元数值模拟,采用弹性阻尼人丁边界,分析了不同水平地震作用、桩长、桩径、桩长细比、桩身弹性模量、桩周土弹性模量及土体泊松比等参量对单桩水平位移和弯矩的影响。分析结果表明：合理的选取桩长、桩径等参量能有效提高单桩的抗震性能,同时,桩周土的各参数变化对单桩的水平抗震能力影响较大。     

考虑扰动效应的透水管桩地基土固结效果有限元分析

为探究考虑扰动效应时透水管桩桩周土的固结特性,利用有限元分析软件,建立了考虑扰动效应的饱和软黏土中透水管桩地基土固结三维模型,然后采用模型退化及试验实测数据对比两种方式进行有限元模拟准确性的验证。最后,在考虑扰动效应影响下,对不同开孔几何参数下桩周土超静孔压的消散情况进行了讨论。结果表明:模型退化验证及对比实测数据均与数值模拟结果基本保持一致,很好地验证了数值模拟的准确性;扰动程度系数α的变化仅对超静孔压前期的消散速率影响显著,并造成一定程度的孔压消散差,随着孔压消散的进行这一差距逐渐减小。扰动范围s的增大对于孔压消散速度的影响并不明显,相对于扰动范围s,桩侧孔压的消散速度对于扰动程度系数α的变化更敏感;不同开孔几何参数下的桩周土超静孔压随时间、空间的变化规律均表明了扰动效应对超静孔压消散速度具有显著影响。研究成果对于实际工程中透水管桩地基固结分析具有一定参考价值。