单桩水平承载特性研究综述

单桩水平承载作用下的工程性能是桩基工程的主要课题之一.该文回顾了单桩水平承载力特性的研究历史及现状,总结了国内外相关研究的理论方法,探讨了水平受荷桩试验研究进展,分析了当前对水平荷载下桩基受力特性,并对单桩桩基受水平荷载的研究方向进行了展望.国内外试验与研究表明,合理选取方法及参数对桩基的水平承载力进行分析计算,能够有效保障桩基工程水平承载安全性的基础上降低工程成本.     

PCC桩芯土室内模型试验研究

通过自行研发的试验装置,对PCC桩进行单桩以及单桩复合地基的室内模型试验,从而得出桩芯土的工作性状。从试验结果看出,桩芯土是发挥作用的。     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

地基处理中桩基水平承载特性研究探讨

简要阐述了桩在水平荷载时的工作性状,较系统地总结了前人在桩的水平承载特性方面取得的试验成果和理论进展,对水平承载桩的桩土作用机理进行了探讨.     

吸湿环境下膨胀土桩基抗拔承载特性足尺试验研究

为研究非饱和膨胀土中桩基的承载机理,在我国南阳膨胀土地区开展了桩基抗拔现场足尺试验研究。基于现场测试分析了浸水过程中地基膨胀变形与桩身中性点(桩-土相对位移为零的截面)的演化规律,通过桩身轴力、桩侧极限摩阻力和荷载-位移曲线揭示了增湿后桩基抗拔承载性能弱化特性。将现场足尺试验与室内模型试验结果作对比,分析了桩侧摩阻力演化与传递规律,并对增湿后桩侧摩阻力的计算方法展开分析。结果表明：浸水后膨胀土地基的膨胀变形主要发生在大气影响急剧层。浸水过程中桩身中性点不断下移,最终稳定在桩身一半的位置。由于地基增湿诱发了桩侧水平膨胀压力,浸水后桩侧摩阻力呈两端大、中部小且在中部沿深度方向线性增大的分布规律;另外,增湿导致膨胀土中毛细吸应力大幅减小,远超过水平膨胀压力对桩侧摩阻力的有利贡献,致使桩基抗拔承载性能显著弱化。     

双层弹塑性地基水平受荷桩解析计算

目前关于双层弹塑性地基中水平受荷桩的解析计算研究相对较少。基于地基反力法和桩侧土体简化的弹塑性本构关系,推导了双层非均质弹塑性地基中桩顶自由水平受荷长桩的闭合形式解,得到了桩侧土体塑性区厚度、桩身最大挠度和最大弯矩的计算式。通过参数的特殊取值,所得解与现有单层地基中水平受荷桩的相关解完全一致,同时也验证了解析推导的正确性。算例分析表明本文解析解计算结果与三维有限元模拟结果及现场试验实测值吻合较好,可较有效地开展双层地基中水平受荷长桩的计算分析。     

冲刷对桩井基础水平承载特性影响的试验研究

大直径单桩基础及沉井加桩复合基础是近海工程中重要的深基础形式,其受力情况较为复杂,不仅受多种荷载的耦合作用,往往还受到波流的冲刷作用。目前关于冲刷的研究多集中于研究水流与土体的相互作用,即冲刷坑的形成机理,而有关冲刷坑的形成对基础承载力影响的研究则较少。通过室内模型试验,采用开挖对冲刷效应进行模拟,研究单桩及沉井加桩基础在冲刷前后水平承载性能的变化。试验结果表明,冲刷会显著降低上述两类基础的水平极限承载力;水平荷载达到极限承载力时,基础的弯矩幅值及基础周围土抗力幅值在冲刷后有明显下降。     

分层土中支盘桩水平承载特性模型试验研究

制作支盘桩单桩和群桩模型试验装置,对处于分层土和均质土中的单桩和群桩基础进行室内水平静载荷模型试验,分析土层性质和承力扩大盘位置对桩水平承载特征的影响.结果 表明上层土的性质对支盘桩水平位移、桩身弯矩和桩侧土压力的影响明显,特别是对扩大盘靠近桩身上部的单桩,上层土加固能显著降低桩顶的水平位移,提高桩的水平承载力;对支盘桩群桩基础,扩大盘所处的上层土较软弱时,群桩效应明显;上部土层加固后群桩效应减弱,各基桩近似独立工作,再加上承台对桩顶的固接约束作用,桩身弯矩和桩侧土压力均显著减小.     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

钢筋混凝土预制桩和水泥土搅拌桩组合桩水平受荷特性研究

为探讨钢筋混凝土预制桩和水泥土搅拌桩组合桩(简称组合桩)在水平荷载作用下的受荷特性和承载力,基于组合桩的水平载荷试验结果和土体离散层模型,分析了这种组合桩受水平力作用时的变形、内力和桩周土压力分布.结果表明,钢筋混凝土预制桩芯桩的插入改变了水泥土搅拌桩的传力特点.提高了桩的侧摩阻力和侧向承载力;组合桩具有较好的抗侧向变...     

水平偏心荷载下斜桩群桩受力性状的离心机模型试验

为研究斜桩群桩在水平偏心荷载下的受力性状,在砂土中开展了一系列离心机模型试验,着重对比了直桩群桩和斜桩群桩抵抗水平及偏心荷载的不同特性。详细介绍了模型试验的装置、方法以及内容。试验结果表明：水平荷载偏心距大小对群桩水平承载力有一定的影响,但是对群桩扭转承载力的影响较小。对于直桩群桩,在试验范围内小偏心距（4.3倍桩径）加载对应的水平承载力大于零偏心距（即纯水平加载）及大偏心距（7.1倍桩径）加载的水平承载力。相同条件下,斜桩群桩抵抗水平、偏心及扭转荷载的能力显著强于直桩群桩。水平偏心荷载下,斜桩群桩中各基桩的桩顶水平位移相互差异较直桩群桩更大,且该差异随偏心距的增加而增大;在多向荷载的共同作用下,基桩桩顶剪力与桩顶位移方向有所不同。水平荷载下斜桩群桩中的基桩轴力显著大于直桩群桩。斜桩群桩较好地发挥了基桩的轴向承载能力,从而能够更有效地抵抗水平荷载。     

大直径旋挖嵌岩灌注桩水平荷载试验研究

桩在水平荷载作用下的受力性状,是一个复杂的桩土相互作用过程。结合工程实例,实测得到了水平荷载作用下大直径嵌岩灌注桩桩土共同作用时的工作性状,分析了桩体水平力—位移—时程关系、水平力与位移梯度关系、临界荷载、地基土的水平抗力比例系数、桩身应力分布以及弯矩随桩长分布。试验结果可为今后同类桩的设计与研究提供参考。     

水平荷载下大直径嵌岩桩的承载力特性研究

通过某大型码头桩基工程的现场试验结合数值分析研究了水平荷载作用下大直径嵌岩钢管混凝土桩的工作机理。根据桩身变形、内力和地基抗力的测试结果分析了大直径嵌岩桩的水平承载特性、桩岩共同作用性状及套箱填砂对深水嵌岩桩水平承载力的影响。采用有限元方法并考虑桩岩(土)界面在受力后滑动脱开的影响,对试验结果进行了数值模拟,并进一步探讨了大直径嵌岩桩的合理嵌岩深度及其主要影响因素。     

内河港口大直径嵌岩灌注桩横向承载性能室内模型试验研究

内河大直径嵌岩灌注桩需承受横向载荷,为了研究桩和岩体在此工况下的工作特性,进行了室内大比尺模型试验。试验通过对现场原型岩体和桩的综合分析,选取模型比为1∶20,用重量配比为砂∶石膏∶水=5.6∶0.8∶1来模拟基岩,有机玻璃来模拟钢筋混凝土桩。测试不同横向载荷和岩体襟边宽度时桩及基岩的力学特性。试验得出结论对软质基岩横向承载力桩的研究和设计具有重要参考价值。     

水平循环荷载下高桩基础受力性状模型试验研究

近海高耸结构基础承受风,浪,波流等水平循环荷载作用,受力变形性状十分复杂.在饱和粉土地基中完成了单桩和群桩的水平循环加载试验,揭示了单桩和群桩响应随循环加载的变化规律.试验结果表明循环加载使桩周土体产生累积塑性变形,桩-土体系水平刚度随循环次数增加不断下降;先期循环加载对后期加载的刚度有着明显影响;群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,前排桩的作用得到更多发挥;荷载循环效应对群桩的影响大于单桩.基于p-y曲线法引入循环效应系数以考虑荷载循环的影响,并将该方法与其它文献方法和试验结果作了对比验证.     

桩侧注浆抗拔桩的试验研究与工程应用

为研究桩侧注浆抗拔桩的性能,结合上海白玉兰广场工程开展了9组桩侧注浆抗拔桩现场足尺试验,其中3组试桩采用了双套管技术,将工程桩桩顶标高以上桩身与土体隔离开,以使试桩与工程桩的实际受荷状态更接近。基于试桩结果,首先比较了常规和采用双套管两种试桩荷载位移曲线的差异;其次研究了注浆后桩侧摩阻力的发挥及与规范推荐值的比较;采用指数函数拟合本次试验结果并预测试桩抗拔极限承载力。背景工程最终采用了桩侧后注浆抗拔桩,相比于常规等截面桩大幅提高承载力,并节约混凝土用量和减少泥浆排放量,具有较好的经济及环保效益。     

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基动力性态的全比尺物理模型试验

列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基的振动特性和动力荷载传递规律对高速铁路的设计和运行维护十分重要。介绍了一种全比尺的高速铁路板式轨道路基模型和可模拟真实列车荷载高速移动的分布式加载系统,最高模拟列车速度可达360 km/h。基于该模型试验平台,对中国高速列车以不同速度运行下板式轨道路基的振动和动应力特性进行了试验研究。结果表明轨道结构的振动随着车速的提高近似呈线性增加的趋势;路基结构的振动存在阶段性,列车速度低于180 km/h时振动速度增长缓慢,而后随着速度的增加迅速增大;基床表层的碎石层对振动在路基中的传播有很好的吸收作用。试验发现,尽管无砟轨道路基表面的动应力水平远低于有砟轨道,但无砟轨道路基动应力沿深度的衰减速度要缓于有砟轨道。试验进一步发现,无砟轨道路基动应力的增长模式与列车速度和土体所处深度均有关,基于试验结果提出了用于预测高速铁路路基动应力的经验表达式。     

软土地区扩底抗拔桩承载特性试验研究

扩底抗拔桩在软土地区的研究与工程应用较少。设计出适合于上海软土地区的扩底形状与机具,并采用现场足尺试验对等截面桩与扩底桩的抗拔承载特性进行了对比研究。试验共分两组,两组试桩的桩长与桩径皆不同。每组试桩由一根等截面桩与二根扩底桩组成。试验表明,扩底抗拔桩的荷载变形曲线相对平缓,表现得更有后劲,极限承载力比等截面桩提高50%以上,扩底效果明显。并对扩底抗拔桩的桩顶和桩端变形随荷载发展规律、桩身变形与回弹规律进行了初步探讨。足尺试验初步验证了上海地区采用小角度扩底抗拔桩的可行性,为认识此类扩底抗拔桩的承载特性并推动其在工程上的应用迈出了第一步。     

土体侧移作用下既有轴向受荷桩性状的室内模型试验研究

堆载或开挖等引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前尚缺乏充分的研究。采用室内模型试验研究轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体侧移、桩顶轴向荷载以及群桩效应等对桩基性状的影响。试验结果表明,桩顶轴向荷载和土体侧移的耦合作用使得桩身弯矩和位移均相应的增大;而两桩中的前桩对后桩具有遮拦效应,前桩的存在使得后桩的弯矩和变形明显变小。在工程实践中应充分重视土体侧移与轴向荷载的耦合效应对桩基性状的影响。     

大直径桩的竖向承载性能研究

提出了一个现场静载试验与理论分析相结合确定大直径桩竖向承载性能的方法。该法先进行小直径桩静载试验 ,静载试验的目的是确定理论分析模型的参数 ,因此 ,必要时可分段进行试验 ;然后采用理论分析及逐步调整参数的方法拟合试验资料 ,确定出理论分析模型的参数 ;最后考虑试验代表性及尺寸效应修正模型参数 ,并用于大直径桩的理论分析 ,确定其承载性能。应用上述方法研究了松花江某斜拉桥大直径桩的竖向承载性能 ,获得了满意的结果