基于CEL法的静压钢板桩端阻与侧阻分析

为研究静压钢板桩在层状土层中的沉桩阻力变化规律,运用ABAQUS有限元软件建立静压钢板桩层状土层模型,探讨了沉桩过程中沉桩阻力随沉桩深度的变化特征;同时结合工程实例,对砂土层采用不同本构模型(如扩展Drucker-Prager模型与Mohr-Coulomb模型)进行了对比分析研究。研究结果表明：钢板桩在连续贯入过程中,桩端阻力在近地表处最大,随后逐渐减小并趋于稳定;桩侧阻力随着贯入深度的增加而逐渐增大,且在3 m以下的变化趋势与总阻力一趋势致。研究成果可为静压钢板桩工程实践提供借鉴与参考。     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,设计了不同桩径的模型桩,基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感技术,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明:试桩的压桩力基本呈线性增加趋势,桩径越大,压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大,对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现"侧阻退化"现象,"侧阻退化"现象随着贯入深度的增加越明显,且桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时,试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,不同的桩身直径既影响桩端阻力,又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时,考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

硅压阻式传感器在静压桩贯入试验中的应用

针对静压桩贯入模型试验,基于多晶硅材料的扩散硅膜片制成的硅压阻式传感器,用于静压模型桩贯入过程桩端阻力数据实时采集。试验结果表明,该种传感器适用于静压桩贯入过程的监测,传感器表面需与桩端端部齐平,桩身表面开槽封装传感器导线可以避免贯入时损坏导线。通过分析贯入过程压桩力、桩端阻力和桩侧摩阻力,发现压桩力随模型桩入土深度的增加并没有呈现较明显的线性增大;贯入阻力主要是由桩端阻力产生,桩侧摩阻力较小;贯入试验中静压桩存在桩端残余应力,桩端残余应力与桩端阻力变化曲线相近。该结论为桩基础设计提供了有利参考。     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

层状黏性土中静压桩沉贯特性现场试验

为探讨层状黏性土中静压桩的沉贯特性,依托山东东营某桩基工程开展了现场静压桩足尺试验,分析开闭口静压桩压桩力的变化规律,明确开闭口静压桩桩端阻力和桩侧摩阻力在贯入过程中的分布形式,揭示桩土界面径向土压力和孔隙水压力的分布特征以及有效径向土压力对单位桩侧摩阻力的影响机制。试验结果表明：压桩力的变化规律基本反映了土层性质的变化,土层的软硬程度制约着压桩力的变化,开口桩压桩力明显小于闭口桩压桩力,沉桩结束时开口桩占闭口桩的33.9%～79.7%;土层的软硬程度对桩端阻力的影响较大,并且闭口桩对桩端土层软硬程度的敏感性高于开口桩;桩侧摩阻力的发挥与土层的性质密切相关,受到土层变化的原因桩侧摩阻力临近深度并不明显,并且单位桩侧摩阻力出现明显的退化现象;桩土界面桩侧土压力的增长幅度与土层性质密切相关;孔隙水压力和超孔隙水压力的分布形式与土层的渗透性有关,基于水力压裂理论结合圆柱孔扩张理论推导的超孔隙水压力计算公式能较好地反映超孔隙水压力的分布特征;粉土层中有效径向土压力与单位桩侧摩阻力的比值为0.28左右,在粉质黏土层的比值为0.3,桩侧摩阻力的退化实质上是桩侧有效径向土压力的退化。     

桩侧阻力的几种退化效应简述

桩的轴向承载力是由桩端阻力和桩侧摩阻力共同构成的。由于桩周土的性质千差万别给人们研究桩侧阻力的性状带来了很大困难。笔者在查阅国内外文献的基础上，根据对一些现场试验资料以及室内模型试验的分析，认为桩侧摩阻力存在着几种退化效应，即局部侧阻力随桩入土深度的增加发生退化、超过临界位移后侧阻出现退化现象以及在循环荷载作用下侧阻发生退化。     

静压桩连续贯入机理的数值仿真

结合有限元软件ABAQUS在处理大变形、接触非线性上的独特优势,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的弹塑性本构关系、接触面类型、土体初始应力场的影响等,建立静压桩连续贯入土体的有限元模型,探讨了沉桩过程中的桩周土体的应力与变形的分布特征,实现了静压桩的连续贯入过程,明确了沉桩过程中的挤土效应,得到了贯入过程中侧摩阻力及贯入阻力随深度变化规律,并将实测值与模拟值对比分析,结果相吻合。研究成果可为工程实践提供借鉴与参考。     

黏性土中静压沉桩过程桩端阻力试验研究

为准确分离黏性土中静压沉桩阻力中桩端阻力和桩侧阻力,通过在模型桩桩端安装轮辐式压力传感器,对沉桩过程中桩端阻力进行了精确测量。试验结果表明:桩端阻力随沉桩深度的增加呈逐渐增长的趋势;沉桩过程中桩端破土产生桩端阻力,桩端阻力最终为2.054kN;黏性土中的静力压桩结束时,桩端阻力承担了62.3%的荷载。总桩侧摩阻力随沉桩深度的增加逐渐增大;随着沉桩深度的增加,桩周土的侧压力逐渐增大,从而使桩侧摩阻力增大。研究结果可为桩基础设计提供参考。     

基于桩土界面的静压桩沉桩效应与承载特性室内试验研究

饱和黏性土地基中桩土界面的受力特性会对静压桩沉桩效应及长期承载力的发挥产生重要影响。通过黏性土地基中桩身表面嵌入式安装硅压阻式传感器的静压桩模型试验,分别对开口和闭口静压桩沉桩和加载过程的桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力进行研究。结果表明：在沉桩过程中,桩土界面超静孔隙水压力及有效径向应力随入土深度逐渐增加,沉桩结束时增量幅值随着h/D(h为传感器距桩端距离,D为桩径)增大而减小,同一h/D位置处闭口桩的增量幅值大于开口桩的;同一入土深度处,桩身不同h/D位置处桩土界面有效径向应力存在退化现象,且随着h/D和入土深度的增加退化越明显。在加载过程中,h/D=1和h/D=5位置处桩土界面超静孔隙水压力相比沉桩结束时减小,且随着h/D增大,减小幅度也增大;同一h/D位置处,桩土界面有效径向应力增量幅值随着桩顶施加荷载值增加而增大。沉桩过程和加载过程桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力均随着h/D的增加而减小,不同h/D位置处桩土间的有效径向应力变化是沉桩和加载过程桩土界面受力机理不同的重要原因。     

基于单桥静力触探的静压桩沉桩阻力估算方法

为了通过单桥静力触探指标比贯入阻力来模拟计算静压桩沉桩阻力,根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中由比贯入阻力计算的单桩承载力与现场压桩试验所得到的压桩力进行比较,提出了考虑桩端阻力和桩侧摩阻力的综合修正系数α、β来估算静压桩沉桩阻力的计算方法,给出桩端阻力和桩侧摩阻力的计算公式;针对不同土层,给出了不同综合修正系数建议值;基于自行编制的Visual Basic可视化程序,以曲线的形式将计算结果直观地显示出来。实际工程的模拟计算和压桩力的实测结果进一步表明采用综合修正系数计算沉桩阻力完全可行。