高强度基岩上桥梁嵌岩桩嵌岩深度的确定方法

深入探讨了嵌岩桩的受力机制,对目前所采用的几种确定嵌岩桩嵌岩深度的方法进行了分析。针对这些方法在高强度基岩基础上确定嵌岩桩深度的不足,提出了基于桩身能力的确定方法。计算分析了各因素对嵌岩深度的影响,得到高强度基岩基础上桥梁嵌岩桩嵌岩深度的最大值。     

嵌岩特性对嵌岩桩桩顶扭转振动阻抗的影响

考虑桩身截面和桩侧土性质的变化,建立了层状土中嵌岩桩的扭转振动计算模型和控制方程; 利用Laplace变换技术和阻抗递推技术,求得任意荷载作用下嵌岩桩桩顶扭转振动复阻抗,并通过与现有解对比验证了所得解析解的合理性。基于所得解析解,在桩基础动力设计关注的低频范围内讨论了嵌岩桩几何性质、桩底沉渣、岩体性质对桩顶扭转振动复阻抗的影响。结果表明:在扭转振动条件下,嵌岩桩存在一个临界嵌岩深度,临界嵌岩深度随着桩长径比的增大和嵌岩段岩体性质的提高而降低,这说明在工程设计时,并非嵌岩深度越深对整个桩土系统承载特性越有利; 临界嵌岩深度范围内,随着嵌岩深度的增加,桩顶扭转动刚度逐渐减小,动阻尼逐渐增大,超出此范围时,嵌岩深度对桩顶扭转振动阻抗基本上没有影响; 当嵌岩深度小于临界深度时,桩底沉渣的存在会使桩顶扭转动刚度降低,动阻尼增大; 当嵌岩深度超过临界深度时,桩底沉渣对桩顶扭转振动阻抗基本上没有影响; 桩径是影响桩顶扭转振动阻抗的主要因素。     

嵌岩桩的若干问题探讨及工程实例分析

针对嵌岩桩设计中的承载力和嵌岩深度两大问题进行分析,着重探讨了嵌岩桩承载机理与单桩承载力计算模式、嵌岩深度,以及考虑钢筋受压的桩身承载力,介绍了《建筑桩基技术规范》JGJ94-94最新修订情况,最后结合某工程实际介绍了嵌岩深度的选取方法。     

嵌岩桩的承载性状及嵌入深度研究

分析当前嵌岩桩的承载性状和嵌岩深度两大问题,着重探讨嵌岩桩承载机理与桩端为倾斜岩面的嵌岩深度取值方法,并应用于具体工程,实践证明该取值方法是行之有效的,可以缩短工期和降低工程造价。     

南京夹江大桥主塔基桩承载性状分析

 应用南京夹江大桥主塔两根试桩的大吨位静载荷试验成果,采用ANSYS有限元计算,对超长大直径嵌岩桩的承载性状进行分析,包括桩顶沉降、桩端阻和桩侧阻的分配与发挥,并对最佳嵌岩深度进行讨论。结果表明,超长大直径嵌岩桩一般为端承摩擦桩,桩端阻力不容忽视,当桩处于极限时,上覆土层的侧阻力已经发挥至极限,而嵌岩段阻力仍有一定潜力可挖。利用ANSYS模拟后发现,嵌岩段的侧阻力非线性特征明显,且呈现“两头大,中间小”的特征。同时,通过对不同嵌岩深度的研究,认为仅通过增加嵌岩深度来控制桩顶沉降作用不明显,软岩地区的嵌岩桩嵌岩深度可不必拘泥于规范所限的不大于5D。最后根据静载试验和有限元分析结果,对原设计提出了修改建议。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

钻孔灌注嵌岩桩的合理设计

通过分析比较钻孔灌注嵌岩桩与摩擦桩在轴向力作用下的受力,对嵌岩桩嵌岩深度的合理设计进行了探讨,从而在成本控制和技术的安全性之间得到一个较好的结合点提高钻孔灌注嵌岩桩的设计质量.     

竖向荷载作用下嵌岩桩桩顶沉降分析

通过ANSYS建立了一个桩土(岩)接触面体系的三维有限元模型,模拟嵌岩桩的荷载—沉降曲线,通过改变嵌岩深度、桩身弹性模量、岩石强度分析其对嵌岩桩承载性状的影响。计算结果表明,随着嵌岩深度的增大,桩顶沉降减小,当嵌岩深度达到3D时,继续增大嵌岩深度对减小沉降作用不大。桩身弹性模量越大、岩石强度越强,桩顶沉降越小,但当桩身强度及岩石强度达到一定范围后,继续增大其强度对减小桩顶沉降并不明显,也不经济。     

嵌岩桩的有限元分析

本人通过ANSYS有限元建立嵌岩桩模型,对有代表性的方面如桩长、桩径对竖向承载力的影响,不同嵌岩深度下的位移、应力、应变等值线图,推荐赣州地区嵌岩桩最佳嵌岩深度为2D.     

嵌岩方桩竖向承载性状的有限元分析

在有限元分析的基础上,采用三维Mohr-Coulomb非线性弹塑性模型对嵌岩方桩垂直荷载作用下的承载性状做了较全面的探讨。计算结果表明,随着嵌岩深度的增加,嵌岩方桩的极限承载力也逐渐增加,当嵌岩深度超过h/B=3.0后,方桩的承载力变化不大。随着嵌岩桩岩石弹性模量和内摩擦角的增大,嵌岩方桩的极限承载力也随之增加。文中结论可为方形桩基工程的科研、设计和施工提供参考。     

嵌岩桩的承载特性与计算模式的认识

嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的,在计算嵌岩桩承载力时,过去常忽略覆盖层的侧阻力,将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待,荷载全部由桩端承担。本文通过对嵌岩桩的长径比大小、上覆土层特性、嵌岩段的岩性及成桩工艺(有无沉渣)等分析,得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念,从而改变了人们对嵌岩桩承载特性的认识。即认为嵌岩桩的长度越长,长径比越大,上覆土层越硬、嵌岩深径比越大、嵌入岩体越深,嵌岩桩的承载性状越表现为摩擦型桩,而离端承桩也越来越远。并对现行的几种嵌岩桩承载力的计算模式进行了分析。     

红砂岩嵌岩桩桩–岩界面摩阻特性试验研究

针对红砂岩嵌岩桩桩–岩界面的摩阻特性进行了现场模型试验。试验研究表明,红砂岩嵌岩桩侧摩阻力呈现上大下小的分布模式,并随着岩石节理裂隙、钻孔质量等因素呈现波动,破坏时桩身上部的侧阻力远大于下部侧阻力值。随着桩长的增加,桩侧摩阻力的发挥效率降低,极限侧摩阻力减小;桩周红砂岩的软化会明显降低极限侧摩阻力和承载力,并改变红砂岩嵌岩的破坏模式;随着桩端刚度的增加,侧阻力分担比变小,发挥速度加快;增加桩长或桩端刚度使侧阻力有向桩身上部集中的趋势。根据现行规范确定的红砂岩嵌岩桩承载力存在较大的安全储备。     

嵌岩桩承载性能试验研究及理论分析

采用自平衡测试法对澜沧江特大桥二根人工挖孔嵌岩桩进行了静载荷试验,并采用钢筋计测试元件进行了桩身轴向应力测试,得到了桩极限承载力、桩端阻力以及桩侧摩阻力。综合分析了国内规范中嵌岩桩极限承载力理论计算的优缺点,将试桩极限承载力测试结果与现行规范极限承载力计算值进行了比较研究。研究表明规范计算结果均小于实测值,部分不计嵌岩段侧摩阻力的规范计算值过于保守。     

南宁地区软岩嵌岩桩的有限元计算机模拟

以南宁软质岩中的嵌岩桩为研究对象,借助有限元ANSYS软件的结构静力分析功能,进行了嵌岩桩的有限元计算机模拟试验。探讨了桩的长径比、嵌岩深度对嵌岩桩的荷载传递性状的影响。模拟计算结果与已有研究比较表明,用ANSYS软件模拟嵌岩桩的荷载传递性状是可行的。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

嵌岩桩竖向承载力的可靠度分析

运用一次二阶矩和Monte Carlo法对嵌岩桩竖向承载力进行了可靠性分析研究。通过一个具体算例分析了分布函数的类型、变量相关性对可靠度指标的影响 ,并分别讨论了可靠度指标与变异系数、嵌岩深度、桩径、活恒载效应比以及安全系数的关系 ,得到一些有益的结论     

按桩顶沉降控制嵌岩桩竖向承载力的方法

结合现场嵌岩桩试桩资料,深入分析了嵌岩桩的竖向承载机理,并提出了按桩顶沉降量控制嵌岩桩竖向承载力的设想及其相应的计算方法,该方法可充分考虑桩侧土(岩)阻力及桩端岩层阻力的发挥程度,尤其适用于超长嵌岩灌注桩竖向承载力的计算,最后结合某大桥嵌岩桩静载荷试验数据进行了分析,理论计算与实测结果吻合良好。