基于光纤监测钻孔灌注桩承载性能研究

为了研究湖州软土地区钻孔灌注桩侧摩阻力的发挥,采用光纤监测技术获取试桩在现场载荷试验中桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降位移。通过对监测数据分析,结果表明：试验荷载下试桩为摩擦桩,摩擦桩的承载力提高主要由桩侧摩阻力决定,且随着桩顶荷载的增加各土层的侧摩阻力相应增加;上部的黏质粉土层侧摩阻力随着加载等级的增加相应增加并趋于极限,其他土层侧摩阻力也逐渐增加,其中桩承载力主要由中部粉质黏土层的侧摩阻力提供;在桩顶荷载较小的情况下,桩顶荷载由上部的土层侧摩阻力承担,轴力未传递到下部土层,下部土层对桩身侧摩阻力无发挥,桩端阻力为零。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

岩溶地区高层建筑刚性桩复合地基现场试验研究

某高层建筑建造于岩溶场地,采用刚性桩复合地基。在现场开展了大型坑下综合性原位试验,包括多项载荷试验、桩与土的应力测试以及沉降观测等。运用BOTDA分布式光纤技术,获得复合地基桩身应力及桩侧摩阻力连续分布曲线。基于试验数据,对复合地基的荷载传递机制、荷载分担变化与发展规律、桩与土承载力发挥状况等进行了分析,研究了土层注浆和桩底后注浆对复合地基承载力与应力分布的影响。研究表明：增强体采用非挤土置换成桩工艺,对桩间土具有加固效果;桩底后注浆对复合地基的加固效果主要体现在加载后期的较高荷载水平下;土层注浆在提高桩间土和复合地基承载力的同时,降低了桩、土相对刚度,总体上有利于发挥土的承载作用;土层注浆对桩侧正、负摩阻力发挥均具有作用,可减少荷载经桩传递产生的下卧层附加应力,有利于下伏溶洞的安全。根据研究结果,给出了采用土层注浆时复合地基承载力发挥系数的建议值。     

大直径灌注筒桩轴向荷载-沉降曲线的一种解析算法

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为主要应用于软弱地基处理的一种桩型。筒桩的荷载传递机理不同于一般的灌注或沉管实心桩,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。本文采用按桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的计算方法,考虑土体强度沿深度线性变化的特性,并考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧摩阻力、桩外侧摩阻力和桩端阻力共同传递荷载的模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过两个工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对提高承载力和减小沉降量都有贡献。     

广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

大直径嵌岩桩承载特性的现场试验分析

嵌岩桩是一种钢筋混凝土现场灌注桩,桩身弹性模量与岩石地基弹性模量相接近,当桩身嵌入岩层后,能牢固地结合成为共同受力的整体结构.通过现场试验(静载荷试验和动测试验)分析,得出嵌岩桩的承载特性:嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关;大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩;嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力;嵌岩桩的侧阻力与桩土摩阻力都是桩的侧阻力,但二者破坏机制、分布规律完全不同,桩土摩阻力沿桩的深度方向是均匀分布,而嵌岩桩侧阻力则是典型的非线性分布.     

考虑土芯作用的大直径灌注筒桩轴向荷载传递性状分析

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为高速公路软弱地基处理中的一种新型高效优质桩。筒桩具有与一般的灌注或沉管实心桩不同的荷载传递机理,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧阻、桩外侧阻和桩端阻荷载传递模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过一工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对增大承载力和减小沉降量都有贡献。     

素混凝土桩复合地基荷载传递机理的试验研究

为研究带有垫层的素混凝土桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程 ,设计了一组足比例尺单桩复合地基试验 ,在桩身内埋设钢弦式应力计测出了桩身轴力 ,并由此得出桩侧摩阻力。从实测结果与散体桩、无垫层带台单桩的桩身轴力、侧摩阻力分布对比分析可以看出 ,三者传力机理是不同的。与散体桩相比 ,素混凝土桩复合地基中荷载沿桩身全长传递。与无垫层带台单桩相比 ,桩侧摩阻力从加荷开始在桩周上部土层即出现负摩阻 ,使得桩身轴力最大点不在桩顶而在中性点处。带有垫层的素混凝土桩复合地基中桩侧负摩阻力的大小随荷载加大而变小 ,同时中性点位置逐渐上移 ,相当一部分上部土层的摩阻力随着荷载的加大由负摩阻力逐渐变为正摩阻力。该负摩阻力使桩从加荷开始就承担较大荷载 ,并使桩下部的摩阻力也能得到充分发挥 ,进而使桩在全过程都发挥了作用。同时 ,桩周土体的承载力也得到增强     

软土地基超长钻孔灌注桩工程性状研究

通过对软土地基超长钻孔灌注桩的静载荷试验和桩身轴力测试结果的分析,研究软土地基超长钻孔灌注桩的承载性状和荷载传递机理。研究表明,超长桩表现为端承摩擦桩,桩的侧摩阻力和端阻力是异步发挥且互相耦合的。同时,超长桩会产生较大的桩土相对位移,出现桩侧摩阻力软化。研究成果对进一步认识软土地基超长钻孔灌注桩的工作特性,指导工程实践具有一定的参考价值。     

山东省东明黄河公路大桥大直径超长灌注桩现场试验研究

山东省东明黄河公路大桥单桩竖向静载试验采用拉压锚法加载装置实现了45000kN超大吨位加载,为研究黄河中下游地区大直径超长灌注桩承载特性及荷载传递机理提供了有价值的参考数据。试验结果表明:两根试桩桩顶Q-s曲线均呈缓变型,表现出摩擦桩性状;桩顶在低竖向荷载作用下,桩身弹性压缩量占超长桩桩顶沉降量的绝大部分,该比重随桩顶竖向荷载的增加而减小;试桩加载至45000kN时,桩身弹性压缩量占桩顶沉降量的比例仍超过50%;由于桩侧土层侧摩阻力发挥的异步性,超长桩上部土层的侧摩阻力先于下部土层发挥;侧摩阻力发挥过程中,超长桩中部土层侧摩阻力软化效应严重,而深部土层侧摩阻力具有明显的增强效应,超长桩设计计算时应考虑不同深度土层侧摩阻力的软化效应或增强效应。     

筒桩桩承式加筋路堤现场试验研究

为了进一步明确筒桩桩承式加筋路堤的工作机制,在广州绕城高速公路九江—小塘段进行现场试验。试验结果证明,筒桩单桩竖向承载力大,均以刺入方式破坏,并且筒桩单桩复合地基承载力大,沉降小。筒桩桩承式加筋路堤荷载传递机制主要受"土拱效应"和"拉膜效应"控制,桩土应力比随路堤荷载以及桩顶与桩间土之间沉降差的变化而变化。路堤荷载下筒桩复合地基,总沉降小,桩帽上和桩间土上的土体存在沉降差,沉降差的发展可以反映土拱效应的发挥程度。另外,路堤荷载在地基土中产生的超孔隙水压力很小,且随深度迅速减小,地下6.0m处超孔压已接近0。路堤侧向变形小且随深度迅速减小,最大侧向变形发生在地下3.0～4.5m处。     

大直径现浇混凝土薄壁筒桩竖向承载力计算研究

大直径现浇混凝土薄壁筒桩是一种新型桩,已成功应用于高速公路、铁路、水利堤坝、基坑支护工程及民用建筑地基处理中,因其经济效益好、施工速度快、质量有保证、无污染等优点取得很好的经济和社会效应。该桩为端承摩擦桩,如何计算筒桩内、外侧摩阻力是竖向承载力计算中的关键问题,目前这方面的研究很少,各种方法中对是否考虑土芯作用有较大分歧,对端阻力和侧阻力的折减修正也有很大差异,粗略的计算方法导致实测值与计算值相差很大,一般情况下计算值均低于实测值。在筒桩荷载传递机制基础上,对其竖向承载力计算进行探讨,综合利用现有国内外研究成果,对比分析5种计算方法,并通过2个工程实例的静荷载试验进行比较。结果表明,ICP方法简单、实用,与实测值最接近,值得推广应用。     

钢管桩逆作复合基础竖向承载性能试验研究

为了研究砂性土中钢管桩复合基础的承载特性,设计了模型桩系列试验。结果表明:对于单桩复合基础,封桩前阶段的荷载全部直接由承台底砂土承担,封桩后阶段桩体达到极限承载力之前,桩体分担的荷载占荷载增量的73.5%～92%,当桩的承载能力达到极限后,随着荷载的继续增加,桩分担的荷载比例较之前衰减明显,而土体分担的荷载比例增加。钢管桩八桩复合基础中,桩身轴力在桩身上部的衰减梯度明显小于中下部,角桩衰减速率最大,边桩次之;桩身摩阻力自上而下逐渐发挥,桩顶以下1.55 m处摩阻力达到最大;每级荷载作用下,角桩的侧阻力大于边桩。钢管桩群桩复合基础的竖向承载力远大于相对应的高承台群桩承载力。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

现浇薄壁管桩复合地基竖向承载特性分析

为了解现浇薄壁管桩复合地基的加固机理,在盐通高速公路试验段进行现浇薄壁管桩单桩复合地基静载试验。试验结果表明:现浇薄壁管桩成桩质量好,承载性能好。建立现浇薄壁管桩复合地基三维模型,通过有限元模拟,与现场静载试验结果对比,表明建立的模型是可行的。基于该模型分析了褥垫层模量、桩间距、桩长、土体模量等因素对现浇薄壁管桩复合地基承载性能的影响。结果表明:褥垫层能较好调节桩土应力分配,使桩土共同工作;较大的桩间距虽能充分发挥桩、土承载力,但桩间距的选择要兼顾承载力与变形要求;桩长的增长有利桩体承载力的发挥。地基土模量大有利于桩侧阻的发挥。     

PHC管桩工程特性分析

以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩受力特性研究。利用桩身预先埋设的光纤传感器,并借助静载荷试验、高应变和静力触探等现场测试手段,研究了PHC管桩在不同级别荷载作用下桩身沿深度的受力分布特征,发现PHC管桩侧摩阻力不仅与地基土层性质相关,而且其分布特征也与桩埋置深度有很大关系;桩体上段摩阻力较小,中间段发挥度最大,下段桩身轴力衰减较快;根据试验结果提出了PHC管桩单桩承载力修正公式,用该式求得PHC管桩单桩承载力与静载荷试验结果吻合,说明修正公式是合理的。     

树根桩单桩临界桩长讨论

树根桩不同于常规的桩基,它的长细比较大(一般大于30),具有很大的表面摩阻力,承载力主要由侧摩阻力承担。因此,在竖向荷载作用下,树根桩必然存在一个临界桩长。本文作者借鉴已有的研究成果,采用佐藤悟提出的荷载传递函数解析法,假定荷载-位移关系为理想的线弹塑性关系,分析了树根桩在竖向荷载作用下的荷载传递特性,并借用Esrig按临界状态原理分析得到的桩土界面上的桩侧阻力经验公式,推导出在竖向荷载作用下,树根桩竖直单桩在匀质土层中的临界桩长计算公式。该方法在树根桩设计时,可为单桩临界桩长的合理确定提供一定的理论依据。     

昔格达泥岩中后压浆冲孔灌注桩承载力研究

以第四系—冰期昔格达组泥岩对桥梁基础沉降不利影响分析为基础,通过对不压浆和后压浆冲孔灌注桩承载力、桩身轴向力、侧摩阻力和桩端阻力等内容的试验及测试,研究了置于昔格达泥岩层中桩的承载力大小、桩身轴向力和桩侧摩阻力的分布规律以及对承载力的贡献程度,分析了压浆处理对桩基工程特性的作用效果,得到了在此地层中冲孔灌注桩无论压浆与否均呈现摩擦桩的特点和压浆处理后承载力可提高近50%,为四川地区昔格达组泥岩中的冲孔灌注桩基的勘察、设计、检验以及压浆技术对减少沉降的应用提供了参考。     

挤扩支盘桩在湿陷性黄土地基中的浸水试验

通过对湿陷性黄土中的3根挤扩支盘桩进行预浸水静载荷试验。结果表明,支盘桩荷载-沉降曲线为缓变型,具有较好的承载性能,荷载传递规律与在非湿陷性黄土地基中具有相似的性质,桩身各段承载力的发挥具有明显的顺序性。试验结果为湿陷性黄土地基中支盘桩的应用提供了依据。