桩竖向承载力公式的探讨

考虑到桩荷载与沉降关系和深度效应，引入荷载与位移函数和深度效应简化模型，进行桩竖向承载力公式的推导，讨论了桩承载力理论设计的可行性。     

单桩承载力取值分析及沉桩深度的确定

模型和现场试验结果表明，对单桩承载力随桩尖进入持力层深度呈有线性变化。认为对于稍密、中密土的持力层，用单桩承载力深度效应规律和现场载荷试验，是确定单桩承载力的可行办法。     

预压荷载作用下砂桩复合地基承载力模型试验研究

针对淤泥质土地层沉井基础采用砂桩地基处理后其地基承载力实测值远大于设计值的工程问题,结合砂桩施工过程以及沉井施工工艺,为定量研究附加荷载转换为有效应力压密了地层从而促进地基承载力的提高,根据载荷板试验的要求、最大影响深度以及砂桩置换率,自主设计了可重复利用能施加预压荷载的载荷板模型试验装置,并开展了相关试验研究。结果表明:本套装置利用轨道将模型箱滑入反力架的方法实现了预压后地基承载力测试的反复开展;本套装置可以稳定地施加预压荷载,方便地开展载荷板试验;在置换率为36%的砂桩复合地基在180 kPa预压荷载作用下,埋深0.8 m的桩间土11 d后孔压消散68%;桩间淤泥质土预压固结后地基承载力提高了约58%。对于地基承载力要求较高但容许地基有较大变形的临时工程,砂桩设计可采用该试验装置估算淤泥质土固结后承载力,从而达到减少置换率、节省工程造价的目的。     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

水平荷载-扭矩耦合作用下斜桩承载变形特性数值模拟

利用ABAQUS数值软件分析了斜桩在水平荷载 H 和扭矩 T 耦合作用下的承载特性、桩身内力以及桩-土界面上的摩阻力等变化特征并与直桩进行了对比,探讨了桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力的影响。分析结果表明:斜桩在水平荷载与扭矩耦合作用下,桩身为受扭破坏;斜桩的受扭承载力大于直桩,斜桩受扭承载力的大小与桩身倾角相关;桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力也有一定的影响,而桩身长径比的影响较大。     

土中中风化嵌岩抗拔桩承载机理研究

根据某工程中风化嵌岩抗拔桩自平衡静载原位试验,对试验数据进行简要分析,结合该工程地质条件,选择合理的岩土力学参数和试验数据,建立了合理嵌岩抗拔桩FLAC^3D数值分析模型。运用所建立的数值模型对3根抗拔桩进行自平衡试验直至破坏,确定了各桩的极限承载力,并且研究了同一条件下不同嵌岩深度对抗拔桩的极限承载力的影响及抗拔桩桩侧阻力、桩身轴力随外荷载的变化情况。研究结果表明:①风化岩石地区建立模型时,岩石剪切模量及体积模量需要按试验换算值折减到1/10左右,才可建立合理的数值模型;②嵌岩抗拔桩的极限承载力主要受嵌岩深度的影响,同一条件下,嵌岩抗拔桩极限承载能力随嵌岩深度、桩长增加而增大,且桩设计时其嵌岩深度不宜太小;③随着埋置深度的增加,桩侧阻力先增大后减小,桩中间侧阻力对极限抗拔承载力贡献最大;④抗拔桩的桩径对极限承载力具有尺寸效应。     

喀斯特地区新型异形灌注桩承载特性与影响因素试验研究

喀斯特地区灌注桩施工常常发生漏浆且造成成桩质量不佳与承载力不足的严重后果。根据喀斯特地区地基连通孔道分布广泛的特点,提出了一种新型灌注桩——布袋桩,并设计基岩模型进行布袋桩成桩试验,探讨布袋桩成桩可行性。在成桩可行的基础上进行8组静载模型试验,研究布袋桩的承载特性与影响因素。试验结果表明:布袋桩成桩质量良好,通过布袋桩与等直径桩对比分析发现布袋桩的极限承载力为等直径桩的1.5倍,同等荷载条件下布袋桩的沉降远小于等直径桩;同时,试验分析了布袋桩荷载传递规律与承载影响因素,发现桩身轴力在枝状体上下界面处明显降低,其枝状体结构增强了桩侧摩擦性能,荷载传递特性具有明显的时间效应;布袋桩承载力与枝状体的长度、数量及分布位置埋深呈正相关关系。研究结果为喀斯特地区桩基础的设计与施工提供一种新思路。     

上拔力-水平力-扭矩组合荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩广泛应用于桥梁、水上钻井平台及风力发电基础等工程中,其承载特性十分复杂。为揭示上拔力-水平力-扭矩共同作用下斜桩单桩的承载特性,利用自主设计制作的加载设备,在砂土地基中开展了4根斜桩室内模型试验,研究了桩身倾角、上拔及水平荷载对受扭斜桩桩顶水平位移、扭转角及桩身扭矩、弯矩的影响。试验结果表明：斜桩水平承载力随桩身倾角的增大而增大;倾角及上拔荷载的增大均会导致斜桩极限扭转承载力的减小;斜桩最大弯矩受到桩身倾斜角度及桩顶上拔荷载的影响,随其增加而增加;组合荷载作用下的斜桩存在有效荷载传递深度。     

后压浆桩抗压与抗拔现场对比试验

随着建筑高度不断突破,其基桩承载力越来越大,可以通过成桩后压力注浆方式满足抗压和抗拔承载力的高要求。通过对后压浆法钻孔灌注桩进行现场抗压与抗拔的对比试验,对后压浆法施工钻孔灌注桩力的传递机理进行研究,对比分析了抗压桩与抗拔桩桩周摩擦力与承载能力的差别,明确了抗压桩与抗拔桩荷载传递路径与桩在破坏过程中力的发挥方式。研究表明:桩端与桩侧压浆技术提高了桩端的承载力与桩周的桩-土摩擦力,运用桩侧压浆技术使得桩在发挥效应时存在一种机械咬合力,增加了桩的竖向承载力,尤其是提高了抗拔桩的承载力。研究结果为以后更进一步研究在不增加桩长条件下利用机械咬合力提高抗拔桩承载力提供参考。     

铅直、水平荷载作用下扩底桩的承载机理

根据扩底桩组合荷载的载荷试验结果,对不同类型荷载之间的相互影响、组合荷载作用下桩的抵抗机理和承载力屈服包络线的特性作了初步分析探讨,得出以下结果:铅直荷载和水平荷载、水平荷载和弯矩荷载之间在承载力方面存在着一定的相互影响;铅直、水平荷载作用下桩的承载力屈服包络线可近似地用一个偏离坐标原点的椭圆来表现,此包络线可用包括桩的单方向极限承载力Vm,Hm和Um的关系式得到;弯矩、水平荷载作用下的承载力屈服包络线也可以近似地用椭圆来表现,此包络线可根据两次不同加载高度的水平载荷试桩结果的关系式求得;在桩的设计计算过程中,必须考虑铅直荷载、水平荷载及弯矩荷载间的相互影响.