矩形闭合地下连续墙桥梁基础竖向承载特性试验研究

针对矩形闭合地下连续墙--一种新型的桥梁基础,进行了闭合墙基础的竖向载荷模型试验,对其荷载传递机理和墙体内、外侧摩阻力以及承台土反力的分布规律与发挥发展过程等作了系统的研究。研究表明:闭合墙基础的竖向承载力由外侧摩阻力、内侧摩阻力、端阻力以及承台土反力四部分组成。外侧摩阻力自上而下发挥,内摩阻力缓于外摩阻力自下而上逐渐发挥,由于承台的"削弱效应",上部墙段的内摩阻力接近于0。承台土反力分布的总体特征是承台角点处最大,边缘处次之,中心区最小。随着荷载的增加,闭合墙侧摩阻力增加趋势变缓,荷载分担比逐步减小,而墙端阻力和承台土反力的增加幅度逐渐变大,墙顶增加的荷载大部分都由墙端阻力和承台土反力分担。     

矩形闭合墙桥梁基础墙-土-承台相互作用研究

矩形闭合地下连续墙基础是一种新型的桥梁基础。通过室内模型试验,对闭合墙基础墙-土-承台相互作用进行系统的研究。试验研究表明:闭合墙基础承台土反力分布的总体特征是承台下土芯的角点处最大,边缘处次之,中心区最小。在一定范围内,承台下土芯截面积越大,承台土反力分布越趋于均匀化。承台对上部墙段的内摩阻力存在"削弱效应",而对下部墙段的内摩阻力则有一定的"增强效应",承台对墙端阻力也有一定的"增强效应"。承台土反力的荷载分担比约为10%～20%,若在闭合墙的竖向承载力计算方法中,不考虑承台的作用,忽略承台土反力,是不合理的。模型试验和分析结果为矩形闭合地下连续墙基础的设计计算提供了重要依据。     

人工制备湿陷性黄土地基地下连续墙浸水试验研究

为研究湿陷性黄土地基地下连续墙基础竖向极限承载特性及浸水后负摩阻力分布特征,选用石英粉、砂、膨润土、石膏和工业盐制备了人工湿陷性黄土,对人工制备湿陷性黄土的物理力学特性进行分析;采用人工制备湿陷性黄土填筑模型试验,进行地下连续墙基础承载特性试验研究。研究结果表明:人工制备湿陷性黄土的物理力学参数与天然黄土基本一致,可用于湿陷性黄土与构筑物相互作用模型试验相似材料。地下连续墙竖向承载力达到其极限时,外墙和内墙总侧摩阻力荷载分担比为67%,确定地下连续墙为端承摩擦型基础。地基浸水湿陷后,中性点深度比为0.64~0.73,试验结果与桩基浸水试验测试结果较为一致。由于地下连续墙基础具有良好的整体性和防渗性,芯土不受水的影响,内墙侧摩阻力与承台土反力能够得以发挥,有效减小地下连续墙基础的沉降。     

黄土地基中人工挖孔扩底灌注桩负摩阻力试验研究

通过2根试桩的现场预浸水再加载试验,研究湿陷性黄土地基中人工挖孔扩底灌注桩在预浸水过程及其之后的加载过程中桩身摩阻力、桩端反力及桩身中性点深度的发展变化规律,并与我国现行规范进行比较。结果表明:(1)桩周土浸水过程中,桩身负摩阻力、正摩阻力及桩端反力均逐渐增大,桩身中性点位置逐渐下移。浸水结束时,中性点深度比为0.54～0.61,远小于桩基规范的推荐值;(2)在桩顶施加竖向荷载过程中,桩身负摩阻力逐渐减小,而正摩阻力及桩端反力继续增大,桩身中性点位置逐渐上移。桩顶竖向荷载P=11 000 kN时,中性点深度比为0.15～0.61,也远小于桩基规范的推荐值;(3)在桩顶设计荷载作用下,实测的桩身负摩阻力大小、分布范围及分布形式与桩基规范及黄土规范的规定有较大的差异;(4)黄土地基中桩身负摩阻力及中性点深度随着桩周土浸水、桩顶荷载处于一个动态变化过程中,负摩阻力的大小也受到桩径的影响。     

大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力计算方法研究

针对大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力的计算问题。首先,根据现场浸水试验沿深度实测沉降量与Boussinesq的竖向位移解的相似性,提出由地基总的自重湿陷量,计算桩周任意深度土层沉降量的方法;其次,考虑土体剪应力-剪应变的非线性和桩-土相对位移沿径向的变化关系,提出可以同时考虑土的非线性和极限抗剪强度的桩-土荷载传递函数;根据桩身单元的静力平衡,建立了桩身荷载传递计算模型,可计算桩身轴力、桩侧摩阻力、中性点位置和桩顶沉降量。将计算的结果与现场桩基浸水试验实测结果进行对比,表明了所提计算方法的有效性。研究结果可为湿陷性黄土场地桩基设计提供新方法,也可为其他场地桩基承载力计算提供参考。     

浸水条件下湿陷性黄土地基群桩基础承载特性研究

通过模拟试验的方式,对群桩基础承载特性展开了分析,通过研究发现：在浸水条件下,随着浸水时间的不断提升,湿陷变形初期较为平缓,然后迅速下降,之后再次回归平缓。且实现深度提升后,桩基所产生的负摩阻力由上至下不断增长,中性点深度所处位置不断降低。浸水被处理后,中性点深度比为0.7。湿陷变形迅猛下降阶段,桩基所产生的负摩阻力将迅猛提升,下拉荷载增加,桩端荷载提高,由此表明：土层湿陷、桩基所产生的负摩阻力及群桩基础沉降呈现出相同的发展趋势。     

大直径钻孔灌注桩负摩阻力试验研究

 针对大面积堆载情况下,周边土体的沉降使桩基产生负摩阻力从而导致桩基承载力特性变化的问题,以宁海电厂工程2组冲孔灌注桩的现场负摩阻力试验为例进行讨论。通过对原位试验结果的全面分析,探讨桩周土体固结沉降对桩身所受下拉荷载和中性点位置的影响。根据实测桩土沉降曲线确定的中性点与根据桩身轴力沿深度变化曲线确定的中性点位置大体相一致,位于可压缩土层下部,桩身最大轴力随固结时间而增大,中性点位置也随时间略有上移;分析桩侧摩阻力系数的大致范围以及施工工艺对负摩阻力的影响,现场试验得到的桩侧摩阻力系数为0.3～0.4,由于桩基施工的影响导致该值与规范相比略大,工程中应充分考虑成桩工艺对负摩阻力的影响;指出负摩阻力桩基的设计分析中沉降计算至关重要。得出的结论可指导同类工程的设计和施工。     

承台-群桩-土共同作用的试验研究

为了研究群桩基础中承台、群桩,和土的共同作用及其工作性状,进行了与工程实际相符合的现场群桩试验,通过安设的测试仪器对承台下基土反力、桩侧摩阻力、桩端阻力等进行了测定。根据试验结果分析了承台、桩、土的相互作用特性,对承台下基土反力的分布、群桩基础中的荷载传递规律、荷载分担等进行了研究,并与单桩的情形进行了比较。在最后提出了基于试验的若干建议。     

黄土地区井筒式地下连续墙基础的长期监测与分析

以山西某在建拱桥为依托,对其采用的井筒式地下连续墙基础进行长期监测,研究了在不同工作状态下,井筒式地下连续墙各片墙所承受的轴力与侧摩阻力的分布规律,特别在正常工作荷载下,闭合墙基础的承载性状类似于端承摩擦墙。并结合土压力盒所测墙周土体作用于工程墙的土反力值,分析了承台与土芯之间的作用并不显著,且在运营阶段,墙内土芯对闭合墙的水平承载力贡献小,而外侧的上部表层土和浅层土对工程墙基础的水平承载力影响很大。     

桩-土-承台共同作用的模型试验研究

通过带承台单桩及双桩基础的模型试验,对低承台桩基桩间土变形发展及其与承台板板底应力、桩侧摩阻力及桩端阻力间的相互影响进行较为细致的研究。试验表明:在相同基础荷载作用下,桩数的增加使桩端刺入变形量占基础沉降的比例降低。双桩基础桩体的存在对板底应力体现出增强作用,在相同桩间土变形量下,双桩基础板底应力大于带承台单桩基础。桩土相对位移的发展从桩端部位开始,逐步向承台板扩展,同一部位基础外侧的桩土相对位移要大于基础内侧。靠基础内外,桩的不同侧面表现出不同的侧阻发挥过程及极限值。同样桩间土变形量下,带承台双桩基础在桩端平面上土体的竖向应力要大于带承台单桩基础,从而发挥出较大的桩端阻力。     

Diaphragm wall-soil-cap interaction in rectangular-closed- diaphragm-wall bridge foundations

Rectangular-closed-diaphragm-wall foundation is a new type of bridge foundation. Diaphragm wall-soil-cap interaction was studied using a model test. It was observed that the distribution of soil resistance under the cap is not homogeneous. The soil resistance in the corner under the cap is larger than that in the border; and that in the center is the smallest. The distribution of soil resistance under the cap will be more uniform, if the sectional area of soil core is enlarged within a certain range. Due to the existence of cap, there is a “weakening effect” in inner shaft resistance of the upper wall segments, and there is “enhancement effect” in the lower wall segments and in toe resistance. The load shearing percentage of soil resistance under the cap is 10%-20%. It is unreasonable to ignore the effects of the cap and the soil resistance under the cap in bearing capacity calculations.     

单室井筒式地下连续墙水平承载力试验与计算方法研究

井筒式地下连续墙基础内部含有大面积的土芯,由于存在墙内土芯、墙体以及外部土体的相互作用,其水平承载特性复杂。采用水平静载荷试验,进行了3个不同截面尺寸单室井筒式地下连续墙模型试验。便于对比,同时进行了3个相应尺寸的单片墙模型试验。基于墙身内力及位移测试结果,研究了单室井筒式地下连续墙基础的水平承载特性,分析了水平荷载-位移特性、土压力-位移的分布规律,结果表明：单室井筒式地下连续墙基础呈整体倾斜破坏特性,前墙外侧土压力对承载力贡献最大。结合模型试验特征,分别采用4种弹簧的弹性基础分析法和8种弹簧的刚性基础分析法计算单片墙与单室井筒式地下连续墙,与试验结果吻合较好,分析方法可为设计提供参考。     

便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性分析

为了研究便桥荷载作用下深基坑地下连续墙变形特性,以深圳市地铁6号线科学馆站超深基坑的上跨便桥段支护工程为依托,采用有限差分程序FLAC^3D结合现场监测情况对便桥荷载作用下超深基坑地下连续墙的墙顶沉降、墙顶水平位移和地表沉降等变形特征进行了分析,通过实测与模拟变形对比分析,验证了数值模型的可靠性,在此基础上对便桥荷载作用下的地下连续墙墙底失稳机理进行了探讨,根据极限承载力理论得出了相应稳定性验算公式,并对影响地下连续墙变形的主要因素进行了分析。研究表明:影响地下连续墙变形的主要因素为土层性质、便桥荷载和地下连续墙嵌固深度;墙底土体与墙侧土体比较,前者的强度和刚度对地下连续墙的变形影响更大;便桥荷载作用下地下连续墙容易产生墙底失稳,应对其墙底稳定性进行验算。     

托板桩复合地基中桩身中性点位置研究

在托板桩复合地基承载力分析中,托板桩桩身中性点位置是计算桩侧负摩阻力和下拉荷载的关键。采用有限元分析了托板尺寸、桩间距、填土厚度和桩端土层刚度等对中性点位置的影响,研究表明,托板桩桩身中性点深度不同于常规桩,中性点位置受托板尺寸和桩端土的刚度的影响显著,而受填土高度和桩间距的影响相对较小。通过对一具体工程进行数值模拟,计算结果(中性点的深度为0.33L)与实测值(中性点的深度为0.36L)相符合。     

Diaphragm wall-soil-cap interaction in rectangular-closeddiaphragm-wall bridge foundations

Rectangular-closed-diaphragm-wall foundation is a new type of bridge foundation. Diaphragm wallsoil-cap interaction was studied using a model test. It was observed that the distribution of soil resistance under the cap is not homogeneous. The soil resistance in the corner under the cap is larger than that in the border; and that in the center is the smallest. The distribution of soil resistance under the cap will be more uniform, if the sectional area of soil core is enlarged within a certain range. Due to the existence of cap, there is a “weakening effect” in inner shaft resistance of the upper wall segments, and there is “enhancement effect” in the lower wall segments and in toe resistance. The load shearing percentage of soil resistance under the cap is 10%–20%. It is unreasonable to ignore the effects of the cap and the soil resistance under the cap in bearing capacity calculations. __________ Translated from China Civil Engineering Journal, 2007, 40(8): 67–73 [译自: 土木工程学报]     

黄土地区单片地下连续墙水平承载特性试验研究

黄土地区某拱桥采用较为新颖的井筒式地下连续墙基础。为研究基础的水平承载特性,对单片地下连续墙进行了水平荷载试验。在墙身中布置钢筋计、测斜管,墙背布置土压力盒,采用慢速维持荷载法进行水平加载,试验时采集了墙顶、墙身位移、墙身应变、墙侧土抗力等现场数据,绘制了水平荷载H与力作用点处位移Y关系曲线。根据墙身实测应变采用标定断面法和理论计算法推算墙身弯矩,根据弹性地基梁理论由墙身弯矩推算墙侧土抗力,并与墙侧实测土抗力进行了对比分析。分析得出了单片墙水平承载力、不同深度处土抗力和水平位移关系图(q-y曲线),并推算了设计所需的土水平抗力系数的比例系数m值。试验和分析结果为黄土地区井筒式地下连续墙基础设计提供了重要依据。