冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究桩基在水平荷载H、竖直荷载V组合荷载作用下的承载机理。研究结果表明:在相同位移条件下,桩基的水平承载力随着桩基施加下压荷载的增加而减小;在相同水平荷载作用下,桩头水平位移随着施加的下压荷载值增大而增大;桩基受到的下压荷载越大,桩头转角(桩身倾斜程度)越大;桩基在承受水平、竖直组合荷载作用时,二者是相互影响的,在设计过程中必须要注意水平荷载H和竖直荷载V的组合作用。     

土中中风化嵌岩抗拔桩承载机理研究

根据某工程中风化嵌岩抗拔桩自平衡静载原位试验,对试验数据进行简要分析,结合该工程地质条件,选择合理的岩土力学参数和试验数据,建立了合理嵌岩抗拔桩FLAC^3D数值分析模型。运用所建立的数值模型对3根抗拔桩进行自平衡试验直至破坏,确定了各桩的极限承载力,并且研究了同一条件下不同嵌岩深度对抗拔桩的极限承载力的影响及抗拔桩桩侧阻力、桩身轴力随外荷载的变化情况。研究结果表明:①风化岩石地区建立模型时,岩石剪切模量及体积模量需要按试验换算值折减到1/10左右,才可建立合理的数值模型;②嵌岩抗拔桩的极限承载力主要受嵌岩深度的影响,同一条件下,嵌岩抗拔桩极限承载能力随嵌岩深度、桩长增加而增大,且桩设计时其嵌岩深度不宜太小;③随着埋置深度的增加,桩侧阻力先增大后减小,桩中间侧阻力对极限抗拔承载力贡献最大;④抗拔桩的桩径对极限承载力具有尺寸效应。     

深基坑桩基承载力影响因素分析

为探究深基坑桩基承载特性的影响因素,基于FRWS对各工况下的桩基承载力进行分析,针对水平支撑灌注桩及SMW工法的桩径、支撑位置和嵌固深度进行分析,结果表明：对于一道水平支撑灌注桩和SMW工法,支撑位置及桩直径对桩身水平位移和开挖面以下桩身弯矩均有一定影响;两道水平支撑灌注桩,桩直径对桩身水平位移和开挖面以下桩身弯矩有较大影响;3种情况下,嵌固深度对桩身弯矩及水平位移均无影响,可通过调整桩径来改善桩基的受力状况,为现场施工提供指导。     

陡岩河岸高桩墩式码头群桩基础水平承载能力分析

采用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件，考虑斜坡嵌岩群桩施工与承载等流程，以及桩岩相互作用力学性状与材料应力应变非线性影响，构建斜坡－四边形四桩三维模型体系，在桩嵌岩深度、斜坡坡度等变化情况下，对斜坡四边形四桩的水平承载能力进行分析。分析表明，不同坡度和嵌岩深度条件下嵌岩群桩水平承载能力，是群桩桩身刚度与桩前岩体抗力、群桩基础的空间效应等综合作用的体现。随着坡度的逐渐增加，前排桩（桩１和桩２）桩顶水平承载力发挥程度逐渐减小，后排桩（桩３和桩４）桩顶水平承载力发挥程度逐渐增大，即对限制承台中心点水平位移的贡献度逐渐增加。     

大直径软岩嵌岩桩嵌岩深度计算模型

为改进河流海洋工程中的大直径软岩嵌岩桩嵌岩深度计算方法,探讨嵌岩深度与影响参数之间的关系,假定嵌岩段桩侧岩石抗力呈线性分布且岩石破坏符合莫尔二次抛物线判据,根据嵌岩段桩身受到桩前岩体法向正应力和桩侧岩体切向剪应力共同作用得到嵌岩段桩体受力计算模型,基于桩身受力平衡给出最小嵌岩深度解析解,并利用室内模型试验以及工程设计结果对计算模型进行验证。结果表明:嵌岩深度随着基岩顶面处水平力的增大而增大,随着桩径的增大而减小,随着桩侧岩石单轴饱和抗压强度的增大而减小;岩石单轴饱和抗压强度增大到某一定值时,嵌岩深度呈小幅递减趋势;上覆土层压应力对嵌岩深度影响不大。     

印尼地区嵌岩灌注桩竖向承载特性现场试验

为更加深入研究不同竖向荷载作用下大直径嵌岩灌注桩的承载特性与荷载传递规律,以印尼地区某工程为依托,对3根直径为800 mm的嵌岩灌注桩进行单桩竖向抗压静载试验与桩身应力测试。试验结果表明:3根试桩的Q-s曲线均为缓变型,沉降量均不超过17 mm,回弹率较大,介于54.8%~70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求。桩身轴力随桩顶荷载的增加逐渐增大,随深度逐渐递减;桩侧摩阻力的发挥具有异步性,随着荷载的增大,桩侧摩阻力逐渐发挥,在嵌岩段桩侧摩阻力最大,但仍未充分发挥;桩端阻力随桩顶荷载的增加近似呈线性增大,在最大荷载作用下,桩端阻力占比约55%,表现出摩擦端承桩的特性。研究结果对国内桩基规范的完善以及当地桩基规范的制订具有较重要的意义。     

考虑冲刷和材料劣化耦合作用的钢筋混凝土桥梁桩基承载性能研究

桥梁桩基是桥梁承担荷载的重要组成部分，【目的】为研究钢筋混凝土桥梁在劣化和冲刷共同作用下的力学性能变化，【方法】结合工程实例，建立桥梁桩基模型。运用有限元软件模拟钢筋锈蚀，用Mander模型实现混凝土损伤本构模型随服役时间的变化情况，通过桩周土体钝化实现水流的冲刷作用。根据桥梁服役时间、钢筋混凝土劣化程度和冲刷深度的不同，分别模拟桥梁桩基在此基础上的承载性能变化。【结果】结果显示：桩基在竖向荷载作用下的位移随冲刷深度以及劣化程度的增大而增大；未考虑钢筋混凝土劣化时，极限承载力随着冲刷深度的增大呈减小的趋势，在服役初期，承载力受冲刷影响较大，下降的速度较快，到服役后期，冲刷深度逐渐稳定，承载力受冲刷影响逐渐变小，下降速度趋于平缓；考虑钢筋混凝土劣化时，钢筋锈蚀对冲刷后桩基承载力的影响不大，但核心混凝土劣化对桩基极限承载力有较大的影响。【结论】结果表明：钢筋混凝土桥梁在水流冲刷和材料劣化的共同作用下，桩基承载力较服役前下降较多，影响桥梁正常使用，甚至引发安全事故，因此对于冲刷劣化后桩基的加固工作应引起足够的重视。     

较破碎岩体中桩基竖向承载力分析与探讨

较破碎岩体中桩基设计时往往被视为端承桩,不计桩侧阻力,使得桩基承载力未能得到充分利用,因此,需对其进行更深入的研究。以贵州某地区嵌岩桩为研究对象,地基持力层岩体为较破碎岩体,通过单桩竖向抗压静载荷试验,分析较破碎岩体嵌岩桩竖向承载力,探讨较破碎岩体中桩基的承载特性。研究结果表明较破碎岩体嵌岩桩嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,且在同一岩性中因成分不同其值各有差异。根据实测结果,结合经验参数计算,桩基竖向承载力实测值为计算值的4.2~5.5倍。由此可见,较破碎岩体中嵌岩桩的侧摩阻力十分可观,若按端承桩设计,会创成工程成本增加。成果可为较破碎岩体中桩基设计提供参考。     

广佛肇高速公路大直径嵌岩桩承载力试验研究

采用自平衡试桩法获得了广佛肇高速公路3根大直径嵌岩桩的荷载-位移曲线,并等效转换为传统静载荷试验的荷载-位移曲线,分析了3根试桩的荷载传递规律以及单桩极限承载力的构成,并将极限端阻力和极限侧阻力与经验计算方法进行了对比分析。结果表明:三根试桩的等效Q-s曲线均为缓变型,无明显拐点,试桩处在弹性压缩阶段,承载力设计值较为保守,安全储备大;桩顶在极限加载条件下,端阻力和侧阻力近似相等且均得到较好的发挥;中风化岩层对嵌岩桩的侧摩阻力提升效应明显,而当桩端进入微风化岩层时侧摩阻力变化不大,且桩端阻力没有显著的提升,故当中风化岩层能提供足够的极限承载力,则嵌岩桩桩端可不进入微风化岩带,从而有效节省工程造价。     

浑河大桥嵌岩桩水平加载试验研究

以浑河大桥工程为依托,对大桥的试验桩基进行原位水平加载试验,研究了在水平荷载作用下桩顶的荷载-位移曲线、桩身弯矩分布情况等,并通过有限元软件进行数值模拟验证。研究表明:弯矩沿桩身呈抛物线形分布,在距离桩顶4 m左右的位置达到最大值,深度超过8 m以后数值接近于零;受场地环境和嵌岩桩桩形影响,桩顶水平位移和转角均较小,满足容许水平位移的要求;数值模拟与试验结果的曲线变化形式上大体吻合,弯矩和位移的实测值要较模拟值稍低。所采用的试验方法和得到的试验结果将对类似工程试验提供经验和指导。     

考虑土性参数空间变异性的单桩竖向承载力分析

岩土体是自然界的产物,其性质具有较大的空间变异性。在已有土体随机场模拟研究成果基础上,考虑了土体强度参数的变异系数和相关距离,通过数值方法研究了竖向荷载作用下土体空间变异性对桩基础承载力的影响。结果表明,考虑土体空间变异性后,桩基承载力的中值都小于确定性分析得到的桩基承载力;随着变异系数和相关距离的增大,桩基承载力的不确定性越来越大,实际工程中需重点关注土体参数变异性大的工况。考虑土体强度参数空间变异性的桩基竖向承载力分布规律可以用对数正态分布曲线来描述,当样本数足够多时,可依此获取任一荷载下桩基础的失效概率。     

抗滑桩锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响

为探索抗滑桩的锚固长度对多层土质边坡抗滑能力的影响，以珠三角地区工程案例为原型，运用商业软件进行模拟，并采用实际案例的实测值验证了模型计算结果的准确性。研究表明：抗滑桩水平位移最大发生在桩顶，随后沿铅锤方向减小，锚固深度从6m增加到16m，水平位移增加1.04%；桩身最大弯矩发生在距桩顶约4m处，随锚固深度增加，最大弯矩增大4.36%，最大位置不变；不同嵌固深度的抗滑桩，水平位移和弯矩均随着坡顶荷载的增加而增大，荷载从0kPa增加到20kPa，桩顶水平位移增大75%，桩身最大弯矩增加70.21%；当嵌固深度达到12m时，抗倾覆Kov值满足一级支护安全结构等级规范值1.25，故抗滑桩锚固长度为12m时为最优深度。     

泵站单桩基础水平承载特性数值模拟分析

岸边引水式泵站厂房受较大扬压力作用,同时承受较高的水平向荷载,且偏心距较大,即使增加泵站偏心重量,抗滑稳定安全系数和泵站基底大小应力也难以满足规范要求。而通过解析法研究单桩基础竖向荷载及水平荷载又比较困难,所以采用有限元数值分析,并考虑桩径、桩长、地基土弹性模量等因素的变化,对桩基弯矩与位移的影响进行分析。研究得出:约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量,对桩基抵制水平荷载贡献较大;而增加桩长、提高桩基混凝土弹性模量,对桩基抵抗水平荷载效果不明显。通过采用约束桩顶、增加桩径、提高地基土弹性模量等措施,泵站抗滑稳定安全系数及基底应力满足规范要求。     

山区河流港口工程斜坡嵌岩桩双向承载特性分析

针对山区河流港口工程斜坡嵌岩桩双向承载工况,采用有限单元法进行数值模拟,考虑材料与 桩岩接触非线性影响,通过单元生死功能,建模过程考虑斜坡嵌岩桩施工与承载等流程,构建斜坡－嵌 岩桩三维模型,在斜坡坡度参数变化的情况下,对于不同双向荷载工况,逐级施加竖向与水平荷载,分析 斜坡嵌岩桩的双向承载特性。研究阐明了斜坡坡度、竖向荷载和水平荷载等方面对双向承载的斜坡嵌 岩桩承载特性（桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩和反弯点位置等）的影响规律,可为实际工程双向承载斜 坡嵌岩桩设计提供技术依据。     

水平、弯矩荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究了桩基在水平、弯矩组合荷载作用下的承载机制和承载力屈服包络线特性。结果表明：桩基在水平、弯矩组合荷载作用下承载力屈服包络线形状近似为椭圆形,其承载力屈服包络线方程可用椭圆方程来近似表示;水平、弯矩组合荷载作用下桩基承载力屈服包络线方程为检验桩基在水平、弯矩组合荷载作用下桩基的安全性提供了依据;在桩基设计过程中必须要考虑水平荷载和弯矩荷载之间的相互影响作用。     

大桥桩基工程对河道堤防边坡变形的影响分析

针对日月大桥桩基工程在软土地基上的边坡位移变形问题,采用非线性有限单元法,对比分析了现有边坡以及桩基施工并加载后边坡坡脚的水平位移。结果表明,设在边坡上的桩基减少了现有边坡坡脚的水平位移,而施加在桩基上的荷载变化对堤防边坡坡脚水平位移影响甚小。     

岩基海床区高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能影响分析

针对岩基海床复杂的建设条件,基于福建省某在建海上风电项目现场沉桩资料,通过建立结构计算模型,分析实测沉桩高程偏差以及参数敏感性,研究高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能的影响.分析结果表明:桩端高程对摩擦桩基础的桩基承载力和整机频率以及对嵌岩桩基础的桩端裂纹和整机频率有较大影响,而对钢管桩应力、嵌岩桩基础桩基承载力影...     

邻近水平推力斜拱桩基对深基坑围护结构变形影响研究

为分析邻近水平推力斜拱桩基对深基坑围护结构变形的影响,采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ岩土有限元软件,重点分析了基坑与斜拱桩基承台边缘净距和斜拱加载时基坑开挖深度对深基坑围护桩变形的影响规律。数值分析结果表明,随着基坑与斜拱桩基承台边缘净距的增大,围护桩最大水平位移逐渐减小,水平位移最大值位置的深度逐渐增大,斜拱桩基对围护桩水平位移的影响深度逐渐减小;随着斜拱加载时基坑开挖深度的增大,围护桩最大水平位移逐渐减小,斜拱加载引起的围护桩水平位移增量最大值位置的深度也逐渐减小。     

贵阳强风化泥质白云岩嵌岩桩承载特性分析研究

在贵阳地区,嵌岩桩的桩端常置于完整、较完整的岩基上,且嵌岩桩的承载力时常按照端承桩的情况来计算,以贵阳某工程项目的强风化泥质白云岩嵌岩桩为研究对象,通过基桩自平衡静载荷试验,分析强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力、桩身侧阻力及桩端阻力,探讨此类地质条件下嵌岩桩的承载特性。研究结果表明:实测试桩的Q-s曲线符合试验规程;桩身轴力呈线性分布;嵌岩段的轴力随着荷载的增大变化明显;强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力由桩端阻力和桩身侧阻力共同承担,研究结果可为类似工程提供参考。