打入桩荷载–沉降性状的时间效应分析

关于沉桩结束后打入桩承载力的时效性现象，目前已经开展大量的研究。然而，有关试桩荷载–沉降曲线时效性的模拟方法却鲜见报道。首先，简要分析打入桩时效性的产生机制。然后，基于荷载传递法，提出一种估算沉桩后单桩荷载–沉降性状时效性的新方法。2个量纲一的时间效应系数被加入到传统的荷载传递函数中，以分别描述桩侧摩阻力和桩端阻力随时间的变化。修改后的荷载传递函数可考虑沉桩后任意间歇期的单桩荷载–沉降性状。采用该方法对一个工程实例的打入桩荷载–沉降性状进行验证分析，计算结果与试桩荷载–沉降实测曲线吻合较好。     

用荷载传递法计算深长大直径嵌岩桩单桩沉降

考虑到嵌岩桩所处土层、岩层特点,采用双折线荷载传递函数,用荷载传递法导出深长大直径嵌岩桩单桩沉降计算的解析公式.利用导出的单桩沉降解析公式,根据所收集的35根南京地区深长大直径嵌岩桩试桩资料,采用非线性优化方法,进行了荷载传递函数参数的识别分析,得到了南京地区大直径嵌岩桩沉降计算荷载传递函数参数值,所导出的参数值可用于单桩沉降计算.     

自平衡法试桩的荷载-位移曲线的数值解法

对顶压桩采用双曲线荷载传递函数拟合自平衡试桩上段桩的荷载-位移曲线,采用指数荷载传递函数拟合自平衡试桩下段桩的荷载-位移曲线。对抗拔桩采用双曲线荷载传递函数拟合自平衡试桩的荷载-位移曲线。通过若干工程实测数据验证了基桩上下段分别采用两种曲线函数拟合,能较好地描述自平衡试桩的荷载传递特性。拟合结果对比表明,通过最小二乘法原理求解Q-s曲线方程,具有较高的精确度,应用Excel表格可快速处理多条实测曲线,方法简单、实用。     

考虑剪切刚度系数变化的单桩弹塑性解

以桩侧土和桩端土分别采用弹性–全塑性和双线性硬化荷载传递函数为基础,推导了轴向荷载作用下考虑桩侧极限摩阻力和剪切刚度系数随深度线性变化的单桩弹塑性解析解,得到了荷载-沉降、桩身位移、轴力等计算公式。该方法能更好地反映摩擦桩和端承摩擦桩的荷载传递规律,并可通过试桩资料的反分析,以及结合土工试验和地质勘察资料确定合理的计算参数,计算结果与工程试桩结果间良好的一致性验证了该方法的合理性。     

自平衡试桩荷载-沉降曲线的解析算法

自平衡试桩是一种新的静荷载试桩方法。采用荷载传递法,根据桩侧土的塑性发展规律,推导得到自平衡试桩荷载–曲线的完整解析解,其中桩侧土采用双折线模型、桩端土采用三折线模型。讨论传递函数模型参数的确定方法。通过工程实例验证了解析解的合理性,反映出解析解能较好地描述自平衡试桩的荷载–沉降特性。     

由O-cell试桩结果确定整桩的性能

提出了一个根据O-cell试桩结果确定整桩性能的途径,包括基本方法、步骤及必须的资料。以某公路大桥的O-cell试桩为例,采用本文所提出的途径确定出了桩阻力参数、相应整桩的荷载沉降曲线及极限承载力。验证了桩侧阻力与接触面两侧切向位移差之间关系可以用双曲线表示。将按本文提出的方法和现有其他四种方法确定的整桩荷载沉降曲线做了比较,并对各种确定整桩荷载沉降曲线方法的可靠性和适用性做了评价。此外,将按本文给出的整桩荷载沉降曲线和按流行公式确定的整桩极限承载力做了比较,指出了流行公式低估了整桩极限承载力,并对流行公式提出了一个修改建议。强调了,只有按某种有根据的方法确定出完整的整桩荷载沉降曲线,才能由O-cell试桩结果可靠地确定出整桩的极限承载力。     

层状地基中桩静载试验数据的拟合分析

采用线弹性-塑性荷载传递函数，导出了成层地基中桩的轴向荷载-沉降曲线的解析递推公式。通过拟会实测Q-S曲线，可得到桩上系统的工程力学参数，并由此计算得到桩身轴力及侧摩阻力分布曲线。经许多工程验证，该方法有广泛的适用性及较高的分析精度，对分析桩的荷载传递机理、指导桩的工程设计及工程测试具有实用价值。     

桩基计算的传递函数法

传递函数法计算单桩沉降及轴力的关键在于确定桩身和桩端的传递函数。本文提出了根据室内砼和岩土试验所得到的荷载传递函数的数学表达式,结合桩基静载荷试桩资料用改进的Powell法确定数学模型中的待定参数来获得桩基的荷载传递函数。     

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。     

由静力触探试验资料预估单桩的荷载——沉降关系及承载力

本文提出了一个直接由静力触探（两用探头）试验资料来预估单桩荷载－沉降关系和承载力的探索性方法，该法能够由静探资料算出荷载－沉降关系曲线，并将桩的承载力与沉降问题统一起来考虑。文内采用的荷载传递函数是连续、单调增加的非线性函数，提出了用桩端上部２Ｄ和下部４Ｄ范围内探头阻力的加权平均值法来确定桩端极限阻力的概念。对黄土地区内７根静压桩折计算结果与试验资料作了比较，结果较为满意。     

Prediction of nonlinear vertical settlement of a pile group consisting of new and existing displacement piles in clay strata

Reusing existing displacement piles is economical, time-saving, and environment-friendly. This paper presents an analytical approach for predicting the load carrying behavior of pile groups consisting of new and existing displacement piles. The evolutions of the undrained shear strength and shear modulus of clay adjacent to the piles from installation through consolidation to long-term ageing are investigated to determine the load carrying behavior of displacement piles. The nonlinear load-settlement behavior of an individual pile is modelled by load-transfer method, where the exponential function-based load-transfer models integrating the two developed soil parameters are employed to represent the nonlinear behavior at the pile-soil interface. The pile-pile interaction in the pile group is explored based on the shear displacement method. Combining the load-transfer method and the shear displacement method, an analytical framework is proposed for predicting the load-settlement behavior of pile groups consisting of new and existing piles. The proposed framework is validated by predicting the vertical settlement of a high-rise apartment built on a pile group consisting of 74 new displacement piles and 22 existing displacement piles during construction. Good agreement is achieved between the predicted and measured results. A parametric study is performed to explore the stiffness efficiency and the load-settlement behavior of pile groups with different layouts of new and existing piles. The results indicate that the pile group with larger ratio of the number of existing piles to the number of total piles shows both stronger stiffness and a higher load carrying capacity.     

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。     

Setup of Driven Piles in Layered Soil

The load capacity of driven piles has been reported to sometimes increase or decrease with time after pile installation. An increase in pile capacity with time is known as setup, whereas a decrease in capacity is referred to as relaxation. In this paper, we review the current understanding of pile setup and discuss how to account for it in design. A total of forty-three dynamic tests were conducted over a period of five months on four H piles and four closed-ended pipe piles driven into layered soil. Test results show that the amount and rate of pile setup are quite different from those observed in other studies. Empirical formulas for predicting setup proposed by several researchers were compared with observations. Of the empirical formulas considered, the Svinkin (1996) lower-bound method predicted the rate of setup on these piles driven in layered soil relatively well. Additionally, some theoretical methods for prediction of evolution of static pile bearing capacity with time were tested against the dynamic pile test results. The bearing capacity from these theoretical methods was found to correspond to approximately 2 times the capacity measured at the end of initial driving by a dynamic test.     

非均匀土中考虑桩端土体硬化效应的单桩解析算法

桩侧和桩端采用不同的荷载传递函数 ,并将桩侧土体沿深度变化的剪切模量和强度进行线性拟合 ,在此基础上提出了一种非均匀土中单桩沉降的解析算法 ,推导了一系列单桩沉降解析表达式 ,计算结果可直接用于单桩分析 ,同时讨论了参数的取值问题 ,给出了简单的参数取值方法 ,计算结果与实测结果基本一致 ,证明了此方法的可行性。     

砂性土层中静压桩的荷载传递和承载力研究

通过对某砂性土场地内一组H型钢长桩的原位试验,分别以2倍和2.5倍的单桩承载力设计值进行压桩,同时,以一根类似土层中的锤击桩作为对比试验,并沿桩身安装频振型应变计考察桩在载荷试验过程中的荷载传递性状。试验结果显示:静压桩的荷载传递性状表现为端承摩擦桩,而锤击桩的荷载传递性状则表现为摩擦端承桩。以最终贯入度收桩的锤击桩,其桩端深度大于以超载预压法收桩的静压桩。静压桩的极限承载力与其曾经历的最大压桩力紧密关联。当静压桩的最大压桩力达2.5倍的单桩承载力设计值时,虽然其桩端较锤击桩而言置于较浅并较软的土层上,但极限承载力并不小于锤击桩。原因在于,较高的压桩力可能降低了桩在高荷载条件下的蠕变沉降,从而增加了桩的极限承载能力。     

单桩承载力的安全度分析

根据桩的荷载传递研究知道,桩侧摩阻力及桩尖抵抗力的发挥过程是不同的,因此在确定单桩承载力时取用单一的安全系数K就缺乏确切的安全度概念,应该采用两个安全系数,即桩侧摩阻力安全系数K_f及桩尖抵抗力安全系数K_b。本文分析了5根模型桩及17根打入桩和钻孔桩的原位试验荷载传递资料,得到这三种桩的实际安全系数K_f,K_b与桩尖抵抗力发挥程度系数α之间的关系曲线,它能较好地反映桩的荷载传递规律。从试验资料还得到K_f,K_b与桩相对沉降量S/d之间的关系,由此得到相应于安全系数K=2时,三种桩的K_f和K_b取值范围,以及相应的S/d值,可供实际使用中参考。     

考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系预测方法

考虑天然饱和黏土地层的原位力学特性,采用圆孔扩张模型考虑沉桩效应,结合太沙基一维径向固结理论推导了桩周土再固结过程中土体强度和剪切模量的解析解。在此基础上,根据桩基加载过程中桩侧土体的剪切变形特性,采用指数函数型荷载传递曲线分别建立了静压桩的桩侧和桩端荷载传递模型,提出了考虑时效性的静压桩荷载–沉降关系理论预测方法。通过现场试验对本文解答进行验证,研究了沉桩结束后静压桩荷载–沉降特性随时间的变化规律,分析了静压桩沉桩后不同历时的荷载传递特性。研究结果表明,沉桩结束后静压桩承载特性的变化主要是由于桩侧承载特性的提高;特定休止期后的静载试验结果与静压桩真实承载特性存在一定差异。因此,实际工程中应根据桩周土体力学特性的改变结合静载试验合理确定静压桩的承载特性。     

Simplified approach for prediction of nonlinear response of bored pile embedded in sand

Based on the ‘t-z method’, this paper presents a simplified approach to analyzing the nonlinear response of a single bored pile embedded in sand. The lateral pile-sand interaction of the pile shaft is modeled using the cylindrical cavity expansion theory, and the axial load-settlement behavior of the pile base is analyzed using the spherical cavity expansion theory. The softening model and hyperbolic model are employed to describe the strain-softening and strain-hardening behavior, respectively, of the axial pile-sand interaction observed in elemental tests. The constrained shear-dilatancy response near the pile shaft and the particle-crushing behavior beneath the pile base are subsequently incorporated into the parameters of the present load-transfer models. Using the proposed load-transfer functions, an efficient iterative program is then developed to predict the nonlinear response of a single bored pile embedded in sand. Comparisons of the responses of the bored pile embedded in sand demonstrate that the present calculated results are generally in good agreement with the well-documented observations and the computed results derived from other approaches. A parametric study is also carried out to assess the influence of some key parameters related to the proposed model on the load-displacement response of a single bored pile embedded in sand.     

多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法

根桩是一种新型桩基础,它通过从桩身预留位置将一定数量的水平根键顶入桩周土体中来提高桩基承载力。为分析多层土中根桩的非线性沉降问题,基于双曲线函数提出了土–根键的荷载传递模型,并推导建立了一种多层土中根桩的非线性沉降简化计算方法,基于MATLAB编制了根桩的非线性沉降分析程序。以安徽省池州长江公路大桥工程两根现场试桩为例,对该方法与现场荷载试验结果以及其它分析方法进行了比较。结果表明,该方法与实测结果吻合较好,较其它分析方法更符合根桩的荷载沉降曲线特性。根桩参数分析表明,根桩的荷载沉降特性对根键的布置型式以及根键侧壁土的荷载传递参数取值不敏感,但对根键底部土的荷载传递参数取值较敏感。