基于捷径重试规则晶圆带式搬运系统性能优化

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩,不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力,桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性,采用自主研发的大尺度模型试验装置,进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验,并与闭口管桩进行对比分析.研究表明,开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞,沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加,桩内、外侧单位摩阻力均存在"侧阻退化"效应;桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小,隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓,桩周土影响范围约为5 ~ 7倍桩径;桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响,内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大,桩周土地表隆起量最小,外30°桩靴与内30°桩靴情况相反,直角桩靴居中;闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩.     

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。     

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。     

不同开口形式管桩沉桩过程的数值模拟研究

为比较开口管桩、开口靴管桩、闭口管桩和闭口靴管桩对地基土的挤密效果,基于颗粒离散元理论,利用PFC2D程序模拟了砂土和粘土中不同形式管桩的静压沉桩过程和桩基承载力试验,分析了各管桩在荷载作用下的位移、桩基承载力、加固范围和土体破坏形态。研究表明:静压沉桩过程中,管桩使用桩靴后能够明显降低沉桩难度;闭口管桩、开口靴管桩、闭口靴管桩、开口管桩的极限承载力依次降低,管桩在粘土中的承载效果好于砂土;各管桩对地基土的加固区域为2~3倍桩基范围,不同开口形式管桩对土体的挤密形态不同;开口靴管桩对土体的破坏范围最大,闭口管桩对土体的破坏范围最小。     

预应力混凝土开口管桩的极限承载力分析

预应力混凝土开口管桩在沉桩过程中存在土塞作用,因此其受力机理比闭口管桩更加复杂。根据现行规范中的经验公式以及修正公式计算单桩极限承载力时,开口管桩的计算值常常低于或高于载荷试验的结果。根据西安一高层建筑预应力开口管桩的设计和桩基检测结果,对单桩极限承载力计算公式的取值进行分析,阐述了"土塞效应"对单桩竖向极限承载力的影响,对计算公式中的侧阻力及端阻力进行修正,所得到的承载力计算值与试桩结果较为吻合。通过研究,建立了基于土塞效应下根据土的物理指标与承载力参数计算管桩承载力的修正公式。     

层状地基中PHC管桩的静压残余应力试验研究

静压桩贯入过程中,因桩顶卸荷残留于桩身的应力较为显著。通过成层土地基中5根桩身预埋准分布式FBG光纤传感器的静压桩足尺试验,对开口PHC管桩沉桩过程中施工残余应力性状、沉桩结束17 d内桩身残余应力的发展变化情况及其对后续静载荷试验影响进行了阐述。试验表明,开口PHC管桩桩身残余应力及桩侧平均残余摩阻力随贯入深度呈折线型分布,中性面深度与贯入桩长比值介于0.66～0.92之间,其大小与桩端持力层密实度及桩端残余应力呈正相关关系。土塞效应成为制约开口PHC管桩桩端残余应力不同于其他桩型的主要因素之一;休止期内桩身残余应力逐渐趋于稳定,中性面处桩身残余应力降低幅度介于3.2%～29.88%之间,桩端残余应力降低幅度介于10.78%～32.39%之间;静载荷试验过程中不考虑施工残余应力将高估中性面以上桩侧摩阻力约53.46%,低估中性面以下桩侧摩阻力及桩端阻力分别56.62%,10%。研究成果可为进一步研究开口PHC管桩施工残余应力性状提供依据。     

基于土塞效应的PHC管桩承载力实用计算方法研究

PHC管桩在沉桩过程中存在土塞作用,其受力机理比闭口管桩更加复杂。采用勘察报告给出的参数根据现行规范中的经验公式及修正公式计算单桩极限承载力,其值往往与载荷试验的结果相差很大。根据宁波某一高层建筑PHC管桩的设计和桩基检测结果,对单桩极限承载力计算公式的取值进行分析,考虑土塞的闭塞效应对端阻的增强效果及计算内壁摩阻力时土塞的有效高度对承载力的影响,对公式中的侧阻力及端阻力进行修正,所得到的承载力计算值与试桩结果较为吻合。通过研究,建立了基于土塞效应下根据静力触探指标计算PHC管桩承载力的修正公式。     

土塞效应对PHC桩承载力的影响分析

开口管桩在沉桩过程中由于土塞的作用,其受力机理比闭口管桩更加复杂,根据现行规范中的经验公式以及修正公式计算单桩极限承载力,其计算值与试桩的结果往往相差较大。本文根据综合试桩的成果,分析了在粉、细砂地层中进入管桩内的土塞随着时间变化对端阻力的影响,在考虑土塞对端阻力前期的闭塞效应和后期的松弛效应的情况下,对桩端阻力进行了修正,所得到的承载力计算值与试桩结果较为吻合,通过本文的研究,建立了在粉、细砂地层中基于土塞效应下根据静力触探指标计算管桩承载力的修正公式。     

粗粒土中预制桩的静压施工残余应力

预制桩 沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根 H 型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力,测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移,但两者之比值趋于定值。桩端残余应力除了与弹性系数有关,还受到压桩力与贯入速率的影响。随着压桩荷载循环次数的增长,残余负摩阻力不断累积,但某一固定土层深度的单位残余负摩阻力却呈现下降趋势,这与沉桩侧摩阻力的疲劳退化机理是一致的。施工残余应力的存在改变了桩周土与桩端土的初始应力状态,使得桩–土体系在工作条件下会沿着与预期不一致的应力路径受荷至破坏。这对传统的静载荷试验和 Osterberg 试桩的成果分析方法提出了挑战。若考虑施工残余应力,对桩的抗拔承载性状有利,并使得开口管桩土塞效应问题变得更复杂。桩身残余应力的分布可基于残余摩阻力的折线型分布假定,利用桩端残余应力来预测。     

桩端型式对嵌岩随钻跟管桩承载性能的影响

随钻跟管桩是一种新型的预钻成孔大直径PHC管桩,桩端可嵌入中微风化岩层形成嵌岩桩。为揭示桩端型式对嵌岩随钻跟管桩承载性能的影响,结合混凝土塑性损伤模型、接触面黏结模型和等效Hoek-Brown准则的Mohr-Coulomb模型,建立ABAQUS有限元数值分析模型,重点分析孔底形状、桩靴尺寸、混凝土封底等因素。结果表明：在无混凝土封底条件下,对于孔底形状为柱形锥尖槽,桩端阻力比可达50%以上,槽深(15～30cm)影响有限,但对孔底形状为梯形锥尖槽,桩端承载力弱化明显,仅为柱形锥尖槽的61%;开口钢桩靴易引起基岩接触面的惭进式破坏,桩靴厚度由24 mm增加到40～130 mm,桩端阻力比由54%提高到60%～76%,但增大桩靴厚度会影响排土,合理的桩靴厚度应通过现场试验确定;对于带桩靴的嵌岩随钻跟管桩,封底混凝土是提高承载性能的有效措施,若封底混凝土下部存在渣土,将弱化PHC管桩的桩端承载性能;最后,提出提高嵌岩随钻跟管桩承载性能的改进措施。     

混凝土开口管桩竖向承载力的经验参数法设计模型

混凝土开口管桩的竖向承载性状因为土塞涌入而与闭口管桩存在区别,在利用预制桩单位极限侧阻和端阻建议值预测单桩竖向承载力时,应根据混凝土开口管桩的特点加以修正。沉桩后的土塞率指标综合反映了土质、桩尺寸和沉桩方式等因素的影响。利用该指标并结合实测数据分析,可以围绕土塞效应使用半解析半经验方法计算桩端承载力,可以描述开口管桩与一般预制桩的挤土效应差异并进行桩侧承载力修正,还可以在一定程度上体现静压桩与打入桩的承载力差异。分析显示,桩基规范和勘察报告一般倾向于提出偏保守的单位极限侧阻和端阻建议值,因此按经验参数法设计模型计算的单桩极限承载力有可能小于实测值。设计模型的优化依赖于更多开口和闭口管桩试验的对比研究。     

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。     

考虑内摩擦角影响的开口管桩极限承载力理论分析

针对桩内土塞的存在导致开口管桩极限承载力力计算的困难,在别列赞策夫理论的基础上,将开口管桩的桩壁和桩内土塞分别按刚、柔基础对待,考虑持力层土内摩擦角对桩壁和土塞的影响,推导出了持力层为砂土的开口管桩单桩极限承载力公式。选取12组算例对该承载力公式进行计算,结果表明:当持力层土的内摩擦角越大、桩长越长、桩内径越小时,土塞端阻应力和桩壁端阻应力的差值就越大;当持力层土内摩擦角大于30°时,用该表达式计算出的开口管桩极限承载力值比用JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》方法计算值大很多,说明用该规范计算的承载力还有很大的安全储备。     

钢管桩土塞效应研究现状分析

总结了开口钢管桩的优点与应用以及土塞效应的研究意义,在现有土塞效应研究成果基础上,详细介绍了建筑桩基规范法、港口工程桩基规范法、UWA法、ICP法以及ZSTU法五种计算开口钢管桩单桩承载力方法,发现这些方法均未考虑土塞与钢管桩内壁摩阻力,在总结国内外土塞对钢管桩内壁摩阻力的研究现状时对未来钢管桩土塞效应研究做出了展望.     

静压开口混凝土管桩沉桩过程数值模拟

在LS-DYNA软件平台上,对开口混凝土管桩连续贯入粉土进行了有限元模拟,得到了沉桩过程中桩周土体应力、位移及沉桩阻力的变化规律,并探讨了桩土界面摩擦系数对管桩沉桩的影响。结果表明,随着管桩的不断下沉,桩周土体各向应力最大值不断增大。桩壁外侧的挤土效应明显小于实心桩,管内土塞高度先线性增长,然后趋于稳定。在小直径桩基础中,桩土界面摩擦系数对管桩沉桩阻力影响不大,但界面摩擦系数越低,土塞高度越大。     

桩端土强度对桩侧阻力影响的研究

桩端阻力和桩侧阻力不是相互独立的,桩端土强度的提高会提高桩身侧阻,尤其是桩端附近桩侧土的侧摩阻力。通过静载试验研究了桩端下沉渣厚度不同以及桩端持力层不同时的超长桩实测桩侧摩阻力,阐述了桩端强度提高对桩侧摩阻力的强化作用,发现提高桩端土的强度不仅可以减小桩端沉降,还可以使桩身总侧阻提高进而可以提高单桩的极限承载力;同时运用莫尔–库仑理论分析了桩端土强度对桩侧阻力影响的作用机制。     

第十六讲 中掘工法和旋转埋设法埋入式桩

1 中掘工法埋入式桩 1.1 基本原理 中掘工法(可称桩中钻孔法)埋入式桩,是在开口的PC管桩、PHC管桩及钢管桩等的中空部插入专用钻机,边钻孔取土边将桩埋入土层中;为增大其桩侧摩阻力,可采取边注入水泥浆等边钻孔边将桩埋入土层中,由水泥浆充填桩周间隙;为增大其桩端阻力,可采取最终打击方式,桩端加固方式及桩端扩大头加固方式。     

大直径PHC管桩土塞效应的有限元分析

为了研究土塞效应对大直径PHC管桩的影响,通过建立开口桩和闭口桩的桩土有限元模型,在充分考虑桩土接触的情况下,对管桩进行竖向加载,得出了在不同荷载下桩土作用的荷载传递规律、土塞的受力特性,对大直径PHC管桩土塞效应的作用机理研究有较好的参考价值。     

锚杆静压管桩在粉砂土层中的施工技术

结合杭州天工艺苑工程静压预应力管桩实例,对常规粉砂土层压桩中桩端、桩侧摩阻力大的压桩难题,采取桩管内取土及冲水消除土塞的技术措施,有效减小了压桩力,为砂土层中静压桩施工积累了经验。     

阶梯型变截面管桩沉桩阻力计算方法与模型试验研究

基于Vesic圆孔扩张理论,考虑初始应力对极限扩孔压力的影响,得到考虑深度影响的极限扩孔压力求解式,并以此建立变截面管桩桩端与变截面处端阻力的表达式。通过考虑阶梯型变截面管桩变截面处端阻力反力对下部桩侧摩阻力的影响,得到了变截面管桩沉桩过程中侧摩阻力的计算式,并与端阻力叠加建立变截面管桩沉桩阻力理论算式。为验证算式的可行性,对等截面与变截面管桩进行了室内模型试验,将试验结果与计算结果进行对比分析,结果表明:变截面管桩沉桩阻力曲线与等截面管桩有较大的差异,在变截面位置前、后,沉桩阻力出现明显的突变。将变截面管桩同平均直径相等的等截面管桩对比发现,变截面位置之前,变截面管桩端阻力和侧摩阻力均低于等截面管桩,而变截面位置之后,端阻力与侧摩阻力反而高于等截面管桩,表明变截面管桩比等截面管桩更能够发挥桩身的承载潜能。此外,计算值较好地反映了变截面管桩沉桩阻力与入土深度的关系,且与实测值拟合度较高。