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。     

变截面柔性桩与地基相互作用的非线性分析

对桩侧土采用双曲线荷载传递函数 ,对桩端土采用线性荷载传递函数。提出了变截面柔性桩与土非线性相互作用的增量传递矩阵法。并通过切线迭代法 ,得到了桩顶荷载 沉降关系、桩身轴力随深度变化的关系。同时 ,得出了变截面桩侧摩阻力比等截面桩侧摩阻力大 ,采用变截面柔性桩能有效地提高柔性单桩及其复合地基的承载力的结论。为验证本文方法的可行性 ,笔者将模型试验结果与本文计算结果进行了对比 ,表明此方法有较好的精度     

自平衡法桩基内力监测试验分析与研究

北京市海淀区玉渊潭乡住宅用地灌注桩项目中,在研究大量自平衡法桩基检测的基础上,研究桩身轴力和侧摩阻力的分布规律。介绍设计参数的选取和试验过程,对监测数据进行整理、计算、分析后证明,实测的桩侧摩阻力与实际值接近,验证了自平衡法的可靠性。对桩轴力和侧摩阻力与深度的曲线关系进行分析后,总结出自平衡法桩身轴力自下向上传递,其值随深度增加而增加,荷载越大,增幅越快;桩身下部侧摩阻力比上部先起作用,并较快趋于稳定的规律。     

基于数学规划算法的单桩沉降计算分析研究

基于荷载传递法的土弹簧模型,提出了新假设,并建立了用于单桩沉降计算的数学规划模型。该数学模型以离散的最小势能方程为目标函数,桩顶荷载为约束条件,拟解决如何对各土弹簧进行荷载分配使整个系统势能最小的数学问题。不同于传统的土弹簧模型,论文提出的模型假设某一桩单元沉降值为该桩单元顶部平面沉降与底部平面沉降的平均值。通过算例验证,文章推出的计算方法可行有效,计算得出的 Q – s 曲线、轴力分布与实测数据吻合较好,并对比发现在桩单元较少的情况下,通过该数学规划模型求解单桩沉降可以达到比位移协调法更高的精度。     

用荷载传递函数法计算单桩承载力

根据位移协调理论 ,采用荷载传递函数法分析了竖向受荷下单桩的承载特性。桩侧传递函数采用双曲线模型 ,然后用剪切变形传递理论对该双曲线参数a ,b进行修正 ,根据桩身各单元体位移与内力的协调关系 ,确定桩顶荷载与位移的关系曲线。利用已知土力学参数 ,对工程实例进行了数值计算 ,计算得到的桩极限承载力为4 4 5 8kN ,与工程实测值 4 6 5 4kN相吻合 ,相对差值仅为 4 % ,验证了用剪切变形传递理论修正双曲线参数的正确性。此外 ,还在不同土力学参数条件下 ,研究了单桩荷载传递的一些基本特性。研究表明 :桩的沉降量随混凝土强度的增加而减小 ;承载力和桩侧摩阻力随长径比的增大而增大 ;桩侧摩阻力还随土弹性模量Es 值的增加而增大。该研究结果对桩的设计和承载力计算具有重要意义     

大直径灌注桩荷载传递试验研究和数值分析

通过在大直径灌注桩桩端及桩身各主要土层的分界面埋设应力计和应变计的静荷载试验,研究大直径灌注桩的荷载传递机理,分析轴力和桩侧摩阻力的变化规律。以单桩竖向抗压静载试验为基础,运用有限单元法对大直径灌注桩桩一土相互作用进行模拟。分析结果表明,计算值和实测值基本一致。     

桩周地基土等效刚度系数的最优化计算

本文根据单桩在竖向静载荷下桩的受力特征,将桩周土与桩端土分别视为沿桩身全长分布的等效刚度系数为k_1的线性弹簧和等效刚度系数为k_3的集中弹簧,导出在线弹性范围内桩身任意截面的位移和轴力与桩身参数及k_1,k_3的函数关系,提出利用静载试验的Q～s数据,借用最优化原理等数学方法,计算等效刚度系数k_1、k_3。计算结果与工程实测数据较为一致。该成果可用来综合评价桩周土与桩端土对单桩的承载力效应,并为研究桩的荷载传递性能提供参考计算依据。     

锚桩法静载试验群桩相互作用解析分析

建立了基于弹性理论法的抗拔单桩解析计算模型,以及考虑试桩与锚桩相互作用的群桩计算模型,利用该计算模型讨论不同地层中抗拔桩桩身变形和内力分布规律,进而分析锚桩法静载试验中地层条件、桩间距等因素对试桩竖向抗压刚度和变形的影响。计算结果表明,桩土刚度比越大,桩-土界面摩阻力和桩身轴力曲线沿深度变化越小,相应桩身上拔位移量越大。土体模量大的地层中桩身轴力衰减最快,浅部土层性质对单桩抗拔承载力起重要作用。试桩、锚桩与地基相互作用可导致锚桩法静载试验中试验桩抗压刚度比真实情况偏大,对静载试验结果修正后能得到与实际情况更为接近的试桩曲线。     

考虑温度影响的能源桩桩–土界面荷载传递模型

为深入揭示温度对能源桩力学特性的影响,考虑能源桩桩–土界面法向温度应力增量对初始剪切刚度的影响,对传统桩–土界面荷载传递双曲线模型进行修正,并通过合理假设桩身及桩周土中温度场分布,计算得到桩–土界面法向温度应力,建立考虑温度影响的桩–土界面荷载传递模型。同时,选取宁波地区典型软黏土开展不同温度下能源桩承载力特性模型试验,将计算结果与模型试验结果进行对比,结果表明:升温有助于提高能源桩单桩的承载力;桩周土温度、Q-s曲线计算结果与实测值较为一致,验证了能源桩桩–土界面荷载传递模型的合理性;能源桩运行使得桩、土体温度升高,桩、土之间的法向应力增大,相同条件下能源桩上部(0.7 m以上)桩侧摩阻力随温度的升高(30℃→45℃→60℃)有一定的增大,发挥充分,下部反之。     

群桩沉降的非线性简化分析

提出一种对竖向荷载作用下群桩沉降的非线性简化分析法,用双曲线荷载传递模型模拟非线性的桩～土相互作用,单桩荷载传递模型参数根据单桩荷载试验得出,同时引入了等效墩的概念,把单桩荷载传递函数推广到等效墩上,同时考虑相互作用而对函数作出适当修正,从而把单桩分析法推广应用到群桩体系,通过与实测结果相比较,证明了该法的可行性和精确性。     

砂土中超长桩承载性能试验

在中砂中对长细比分别为40,50,60的3根超长单桩进行室内模型试验,对单桩荷载-沉降(Q-s)关系、轴力以及桩侧摩阻力的荷载传递机理等进行研究,揭示了超长桩的承载特性。同时以单桩荷载传递双曲线模型为基础,对实测曲线进行了回归分析,得出了模型中的关键参数值,并通过实测单桩Q-s曲线与模拟计算Q-s曲线的对比,验证了双曲线模型的合理性。     

分层土中水平受荷超长桩侧移修正法

为研究超长桩在水平荷载下的侧移,引入水平集中荷载作用下双层弹性体系的基本解答,利用数值积分得到双层土的侧移解,基于数值模拟建立位移修正函数,提出分层土中水平受荷超长桩侧移修正计算方法。通过算例对分层土中超长桩侧移性状进行了分析并对该方法的正确性和可行性进行了验证。结果表明:利用侧移修正法计算超长桩在水平荷载下的侧移解,能较好地反映土的分层情况、土层刚度的影响、桩的基本特性及水平荷载的变化。在分层土中,桩身侧移量随着土层的相对弹性模量比E₂/E₁的增大而减小;随着浅层土厚增大而增大,但弹性模量比对侧移的影响程度大于浅层土厚的改变。该方法方便实用,可避免数值模拟带来的时间消耗和不易收敛问题。     

基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩–岩侧阻力修正计算方法

利用二维Hoek-Brown(2002)破坏准则为岩石破坏标准,基于“小孔扩张理论”模拟嵌岩段桩侧摩阻力的“剪切–滑移–膨胀”发挥机理,综合考虑了桩体单元受到桩径发生改变后由于岩体的径向约束作用而产生的法向应力,以及土、岩体由于重力的作用产生的竖向应力导致的桩体表面的水平向法向应力,对已有文献推导出来的桩侧极限摩阻力计算进行了修正,并通过算例分析讨论了桩身轴力、岩石强度模数、岩体抗拉强度系数、岩桩刚度比、桩径以及嵌岩比等因素对极限侧阻力的影响。结果表明：嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩石强度模数和岩体抗拉强度系数相关;嵌岩段极限侧阻力与岩桩相对刚度呈正相关;桩径的增加,桩极限侧阻力减小;随嵌岩比增大,传递到桩端的荷载减小,嵌岩段极限侧阻力减小。     

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。     

基于荷载传递模型的单桩-沉降计算研究进展

荷载传递法广泛用于桩基沉降的计算中,其关键在于荷载传递函数的选择及相关参数的确定,国内外学者就其函数的选择和参数的确定做了大量的研究和试验,证明双曲线函数能更好的模拟桩土间非线性的关系,就桩侧荷载传递模型的研究发展及计算步骤做了综述,总结了土在不同的本构关系下,桩侧荷载函数的表示方法,同时,充分利用位移协调条件,采用迭代算法计算桩身沉降和桩侧阻力。     

刚性基础下长短桩复合地基桩桩相互作用机制的模型试验

为了进一步了解刚性长短桩复合地基桩桩桩相互作用机制,本文通过室内模型试验,对比分析了单桩复合地基与四桩复合地基的荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比和桩顶上刺入的试验结果。单桩复合地基与四桩复合地基中,各桩在位于距桩顶1/3桩长处出现轴力拐点和桩侧摩阻力中性点。但由于长桩与短桩相互作用,四桩复合地基中长桩的轴力出现第二个轴力拐点和桩侧摩阻力中性点,而短桩受到影响较小,且随着荷载的增加,短桩对长桩轴力的影响逐渐减小。     

基于结构面力学特性的嵌岩桩侧摩阻力分布分析

现有嵌岩桩桩-岩结构面力学特性研究中很少考虑胶结力作用,在考虑桩-岩界面胶结作用的基础上,提出了完整的嵌岩桩桩-岩界面剪切机理,即包括胶结破坏、滑动剪胀及剪切滑移3部分,且嵌岩桩侧摩阻力主要由胶结力和摩擦力构成。根据桩-岩界面剪切不同阶段的力学特性,建立完整的桩-岩界面剪切本构函数,并推导出其荷载传递方程。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,并从理论上解释桩侧摩阻力单、双峰值分布现象。分析结果表明,桩侧摩阻力峰值沿桩身分布并不存在传统观点认为的0.15l及0.75l固定分布位置,且侧摩阻力双峰值沿桩身分布位置均随桩顶荷载增大而向下移动,当荷载超过某一临界值后,表现为单峰值分布。工程实测数据与理论计算结果的对比分析进一步阐述了理论解的合理性和可行性。     

桩-网复合地基桩与土的相互作用解析法

本文采用荷载传递法和剪切位移法分析桩-网复合地基中单桩与桩间土的相互作用,得出单桩的桩身位移、轴力公式。根据力的平衡及位移协调原理,推导出桩与桩、桩与土之间的相互作用系数,从而得出群桩与土的柔度矩阵表达式。采用ABAQUS软件进行不同桩长下的群桩复合地基有限元计算,计算值与解析公式计算出的结果接近;将文献中的现场实测数据与解析计算结果比较,解析计算的相互作用系数和实测数据较吻合,说明本文的解析法计算公式准确性较好,对工程有一定的参考价值。     

基于修正侧阻抗力矩的刚性单桩水平承载力解析解EI北大核心CSCD

为了更准确地考虑竖向摩擦效应对刚性单桩水平承载力的影响,假定被动侧桩周径向土压力呈余弦函数分布,建立被动侧桩周最大径向土压力与总土抗力的关系。对径向土压力和竖向摩阻力模拟结果进行反演得到修正的桩–土界面竖向摩擦因数,推导侧阻抗力矩解析表达式。然后,假定极限土抗力、水平地基反力模量随深度线性增加,水平地基反力模量随地面处水平位移非线性减小,导得了桩侧土均未屈服、旋转点以上部分土体屈服、旋转点上下均有土体屈服三阶段下的水平力和力矩平衡方程。鉴于数值迭代程序的复杂性,采用位移加载方式,计算时将地面处水平位移y0视为已知量,旋转点深度a视为变量,通过变形得到水平承载力解析解。通过与有限元分析、模型试验和现场试验的结果进行比较,验证了该方法的正确性。最后,利用该方法分析桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度对刚性单桩水平承载力、最大弯矩和旋转点深度的影响。结果表明:采用余弦函数可以很好地表征被动侧桩周径向土压力分布,根据修正的桩-土界面竖向摩擦因数计算的侧阻抗力矩更符合实际;忽略侧阻抗力矩作用会明显低估刚性单桩的水平承载力,低估程度随着桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度的增大而增大。     

静压桩荷载传递机理分析

本文结合具体工程背景，采用有限元数值分析软件，从桩顶荷载引起的轴力在桩身上的分布规律、桩轴力与桩侧摩阻力的相互关系，以及桩顶荷载、桩体下沉与桩身被压缩的关系等方面对静压桩试桩过程中荷载在桩内的传递机理进行了深入探讨，并将计算结果与现场实测数据进行了对比，取得了良好效果，为设计和施工提供有价值的依据。