预制高强混凝土薄壁钢管桩在基坑支护中的应用

为提高基坑支护预制化水平,以工程实例为基础,分析预制高强混凝土薄壁钢管桩(TSC桩)的支护特性,同时开展TSC桩抗弯性能试验,探讨TSC桩在硬质地层中的施工方法.现场监测数据及开挖效果表明:TSC桩具有较好的抗弯刚度和较强的抵抗弯矩特性,对桩体质量、施工进度等具有较好的保证性;在老黏土或碎石土地层中,可采用预引孔沉桩法进行TSC桩施工,从而拓展TSC桩在不同地层中的使用范围;采用TSC桩支护的基坑位移满足周边环境及支护结构位移控制要求,达到了较好的支护效果.     

水平荷载单桩计算的非线性地基反力法研究

为提高桩身变形较大时水平荷载单桩设计计算水平,基于地基反力法提出了考虑极限土反力和地基反力系数一般形式的桩身的变形和内力的计算方法。对于土为塑性和弹性状态对应的桩段分别求得到了桩身响应的解析解和半解析解,并用Fortran语言编制了计算程序。计算结果分析表明：桩的位移和弯矩均随荷载的增加而大幅度增大;桩顶的约束条件对位移和弯矩沿桩身的分布影响很大;当桩长超过临界值时,继续增加桩长对桩的响应影响极小,且临界桩长基本不受荷载和桩顶约束条件的影响;桩的最大位移和最大弯矩随桩周土的物理力学性质的改善而明显减小;最大位移随桩的抗弯刚度的增加而减小,而最大弯矩受抗弯刚度的影响很小;计算值与现场试验的实测值吻合较好,本文解是可靠的。     

基坑水泥土墙内微型钢管桩承载特性试验研究

微型钢管桩具有承载力高、抗弯刚度大、施工速度快、地层适应性强等优点,广泛应用于基坑支护中。基于青岛某重点工程的基坑项目,采用水泥土桩内置微型钢管桩并结合预应力锚杆支护形式,通过对3根注浆微型钢管桩的现场桩身应力测试和室内抗弯试验,探讨基坑开挖过程中微型钢管桩的内力变化规律和承载机理。研究结果表明:微型钢管桩的最大弯矩发生在桩顶,桩身弯矩随着基坑开挖逐渐增大,沿深度呈上大下小的趋势,桩身弯矩的分布形态表明采用桩锚支护模式对微型钢管桩设计计算是合理的。通过对基坑位移的监测,得出了基坑位移随开挖深度的变化规律,说明注浆后的微型钢管桩植入到水泥土桩中,能够显著提高水泥土桩的抗弯刚度,达到限制基坑变形的目的。     

双参数地基推力长桩的水平位移解析解

基于双参数地基理论,获得了双参数地基-桩系统的总势能泛函;采用能量变分原理推导了双参数地基推力长桩平衡微分方程及相应的边界条件;根据桩的抗弯刚度与地基参数相对大小的不同情况,求得了双参数地基推力长桩的水平位移解析解.结果表明:双参数地基模型可以模拟从离散介质到连续介质的各种地基土,性能优于传统单参数地基,考虑侧向连续性的双参数地基模型较好地模拟了桩周土体对推力长桩支承、约束及水平位移的影响;推力和弯矩对推力长桩水平位移的影响同等重要,在推力长桩受力分析中,桩端推力和弯矩应同时考虑.     

受水平循环荷载影响的斜桩p-y曲线构建及应用

p-y曲线法是分析水平受荷桩基承载变形特性的主要方法,利用p-y曲线法的关键在于构建合理的p-y曲线。在砂土地基中开展了2组共10根水平受荷斜桩模型试验,其中2根斜桩仅分级施加了水平静力荷载,其余8根斜桩先施加了不同幅值的单向水平循环荷载,然后再分级施加水平静力荷载。试验测试了10根斜桩的砂面处桩身横向位移及桩身应变,根据桩身应变计算得到了桩身弯矩,在此基础上根据Euler-Bernoulli梁理论得到了桩侧土抗力及相应的桩身水平位移,构建了承受水平单向循环荷载后再承受水平静力荷载时斜桩的双曲线型p-y曲线,并给出了斜桩初始地基反力模量及桩侧极限土抗力的确定方法。用上述构建的双曲线型p-y曲线计算了本文模型试验及文献中模型试验斜桩的响应,发现利用所构建的p-y曲线得到的计算结果与实测结果整体上吻合较好,说明本文构建的双曲线型p-y曲线是合理可行的。最后利用p-y曲线计算了承受单向水平循环荷载后再承受水平静力荷载斜桩的桩身位移及桩身内力,计算结果表明:(1)相对于斜桩桩顶自由,桩顶固支能有效地减小斜桩的桩身横向位移、桩身弯矩及剪力;(2)在单向水平循环荷载作用下,正斜桩桩顶横向位移、 桩身最大弯矩及剪力均小于负斜桩;(3)无论是正斜桩还是负斜桩,桩顶横向位移、桩身剪力随着抗弯刚度增加而减小,而桩身最大弯矩随着抗弯刚度增加而增加。     

砂土中斜桩-承台基础的水平承载特性研究

通过开展室内模型试验,研究了砂土中斜桩-承台系统的水平承载特性,重点分析了桩身倾角及桩身抗弯刚度两个因素对桩顶水平位移、桩身弯矩分布的影响。利用有限元方法开展了与模型试验相对应的三维有限元分析,两者所得结果的对比表明所采用的有限元分析方法能较好地反映斜桩在水平荷载下的受力和变形特性。为了更好地与工程实际相对应,基于上述数值分析方法开展了原型尺寸的数值参数分析,考虑了桩体的弹塑性力学特性,探究土体弹性模量、桩身刚度以及桩身长度对斜桩-承台系统水平承载能力的影响。计算结果表明,相较于改变桩身的抗弯刚度,土体弹性模量的变化对斜桩-承台系统水平承载能力的影响更为显著;当桩长小于25m(25倍桩径)时,桩长的增加能较明显降低桩顶水平位移响应,当桩长超过该值时,斜桩水平承载能力的提升效率下降。此外,基于试验数据开展了多元回归分析,获得了斜桩-承台系统桩顶水平位移的半经验预测公式,该公式的预测值与试验实测值及数值参数分析计算值的吻合度均较高,具有良好的适用性,有望能为砂土中斜桩工程的设计和分析提供一定的参考依据。     

预制混凝土管桩桩—板结构的抗弯性能研究

预制混凝土管桩是一种广泛使用的软基加固方法,管桩使用时常常会受到偏心荷载作用,产生桩身弯矩。依托某软基加固工程,通过三维有限元软件ABAQUS计算了某管桩桩—板结构的抗弯性能。结果显示:设计管桩满足承载力要求,然而桩身弯矩超过了设计管桩的抗弯刚度。因此,管桩设计时,既要考虑承载力,又要验证桩身弯矩。     

沉桩对邻近既有桩内力变形的影响分析北大核心

基于布辛奈斯克位移解与p-y曲线法,求解沉桩引起的自由土体水平位移并建立了单桩水平位移控制方程,采用两阶段法研究了沉桩引起的既有桩响应,分析了既有桩桩顶约束条件、桩身刚度及土体强度对既有桩性状的影响。研究表明,沉桩初始阶段在邻近既有桩中产生较大的桩身弯矩,沉桩深度增大时,既有桩桩身弯矩减小。既有桩桩顶约束条件对桩身性状有明显影响。土体强度增大时,既有桩桩身弯矩与变形均增大。既有桩桩身刚度增大时,桩身位移减小,桩身弯矩增大。     

沉桩对邻近既有桩内力变形的影响分析

基于布辛奈斯克位移解与p-y曲线法,求解沉桩引起的自由土体水平位移并建立了单桩水平位移控制方程,采用两阶段法研究了沉桩引起的既有桩响应,分析了既有桩桩顶约束条件、桩身刚度及土体强度对既有桩性状的影响。研究表明,沉桩初始阶段在邻近既有桩中产生较大的桩身弯矩,沉桩深度增大时,既有桩桩身弯矩减小。既有桩桩顶约束条件对桩身性状有明显影响。土体强度增大时,既有桩桩身弯矩与变形均增大。既有桩桩身刚度增大时,桩身位移减小,桩身弯矩增大。     

增设连接墙的双桩基础水平承载特性试验研究

桩基承受水平地震作用时,桩与承台处的弯矩和剪力值都为最大,为避免连接处过早发生破坏,需要对连接处构造进行加强。通过制作普通双桩基础和增设连接墙双桩基础两种形式的缩尺模型,进行低周往复加载对比试验,对两种试件在各级荷载下的荷载-位移曲线和桩身弯矩分布进行比较,得出增设连接墙的双桩基础水平承载力、耗能能力及抗弯刚度都较普通双桩基础有大幅度提高,且连接墙的存在使桩身弯矩峰值所在位置发生改变。     

基坑双排斜桩模型试验研究

伴随着地下空间开发的开发,基坑开挖深度逐步加大,当开挖深度较大时,单排桩满足不了位移要求时,发展出双排直桩、斜直交替桩等新型支护形式,然而支护效果仍不够理想。为进一步优化基坑工程中的双排支护桩,增大其抗侧刚度,将桩设置为斜桩形成基坑双排斜桩。为了验证双排斜桩的支护效果,基于室内模型试验对双排斜桩在开挖与堆载作用下的桩顶位移和桩身弯矩进行监测,并与单排桩、双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩和常规排距前排倾斜双排桩进行对比。研究结果表明:(1)双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩、常规排距前排倾斜双排桩和双排斜桩的侧向刚度均优于单排桩;(2)当桩顶排距较小时,前后排形成的空间刚架作用不强,小排距前排倾斜双排桩承载力弱于双排直立桩,当桩顶排距与双排直立桩相同时,前排倾斜双排桩的桩顶位移增长速度比双排直立桩缓慢,承载力提高;(3)双排斜桩在开挖和堆载过程中,位移增长最为缓慢,桩身弯矩较小,相比单排桩、双排直立桩和前排倾斜双排桩有一定优势;(4)对5种工况的桩型布置进行排序,双排斜桩＞常规排距前排倾斜双排桩＞双排直立桩＞小排距前排倾斜双排桩＞单排桩。     

基于土体弹塑性理论的复合桩基附加应力分析

在考虑土的弹塑性及桩土接触特性的基础上,建立了复合桩基三维有限元模型,通过系统计算,绘出了在桩长L、桩径d及桩间距S条件下复合桩基土体附加应力的等值线变化图,对复合桩基附加应力的变化趋势进行了分析.     

新型板桩码头群桩基础被动段桩侧压力试验研究

在新型板桩码头结构中,带卸荷承台板的直立灌注桩群桩基础被用来与前墙一起共同承担土体侧向位移所产生的侧向荷载,这些直立桩的工作机制类似抗滑被动桩,但其桩土相互作用程度远没有达到极限状态。结合20万吨级卸荷式板桩码头结构设计方案的验证,开展了多组土工离心模型试验,测量了各排灌注桩两侧土压力,得到了均质细砂地基中两种承台群桩基础中桩身侧压力分布,其特征是桩身上部侧压力为正,作用方向与土体位移一致,而桩身下部侧压力为负。各排桩的侧压力零值点约位于港池泥面线下4倍桩径位置处,可根据侧压力零值点分界线将桩身划分为上部被动段和下部主动段进行设计处理。为了确定被动段侧压力大小,引入被动段桩宽比,将桩侧压力与朗肯主动土压力相关联,结果发现,海侧桩被动段桩宽比接近3.0,明显大于中间桩和陆侧桩,因此,承台群桩基础设计中,被动段可以近似按3倍朗肯主动土压力作为设计值考虑。     

盾构隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

经与离心试验结果对比分析,验证了应用数值模拟研究盾构隧道开挖对邻近桩基影响是可靠的。通过采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立三维有限元数值模型,研究软土地区盾构隧道开挖对邻近桩基的影响规律。数值模拟结果表明,开挖导致群桩中前排桩变形及内力均大于后排桩,且同排桩水平位移、弯矩和轴力沿桩身分布几乎重合;与同位置单桩相比,群桩中各桩水平位移稍大,而沉降则更小;前排桩最大弯矩与同位置单桩相差不大,而后排桩最大弯矩稍大于同位置单桩,前、后排桩最大轴力均大于同位置单桩。     

CFG桩试桩工艺研究分析

介绍了西格二线软基地段加固CFG桩的试桩工艺,从根据地质情况估算桩长、施工设备选取、施工工艺、配料情况及试验检测等方面分析CFG桩试桩方案的可行性,解决了CFG桩施工一直以来以抬架法控制终孔的不合理方法。     

黄土基坑双排桩支护结构的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS建立双排桩支护结构的有限元模型,分析了黄土基坑双排桩支护结构中排距和桩身强度(包括桩的截面尺寸及桩身混凝土强度)对桩位移和弯矩的影响,并且在基坑和桩身情况相同的条件下,比较了单排桩和双排桩。研究结果表明,黄土基坑使用双排桩支护体系比单排桩支护体系在安全性能方面更具有优越性。计算给出了双排桩排距和桩截面尺寸的最佳取值范围,以及桩身所用混凝土的最佳强度等级。本文为黄土基坑双排桩支护结构的设计和施工提供了一定的参考依据。     

h型抗滑桩模型试验及数值模拟

 通过几何相似比为1∶20的室内模型试验,研究h型抗滑桩的受力机制,采用千斤顶施加各级荷载,得到不同桩排距、不同连梁位置的3根h型抗滑桩弯矩及变形规律。并通过ABAQUS有限元软件建立h型抗滑桩桩–土共同作用模型,对h型抗滑桩几个设计参数进行优化计算研究,结果表明,最优桩排距为5倍桩径,最优连梁刚度为1.5倍桩体刚度,最优嵌固深度为前排桩长度的3/8。最后将该研究结论运用于南宁市一滑坡治理工程中,效果良好。     

PHC管桩在福清江阴港区1.5万吨级码头工程中的应用

本文结合工程实例,介绍PHC管桩特点、PHC桩吊运堆放要求、沉桩工艺选择、沉桩质量控制、沉桩质量评价、提出加强PHC桩沉桩质量注意事项。     

基于Floquet变换方法的单排桩隔振数值模型

基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Floquet逆变换,即得排桩在空间域内的解。数值结果表明,Flo-quet变换方法的结果与直接叠加法的结果完全吻合。利用所建立的数值模型,文中对桩长、桩土弹性模量比、桩间距对排桩隔振效果的影响进行了分析。     

深基坑双排支护桩的受力性能与应用研究

将结构力学方法和改进的"m法l理论"引入到双排基坑支护桩的计算中.本文提出改进的"m法1理论",将双排桩的前排桩和单排桩的计算坐标原点取在坑底处,将坑底以卜的桩后土在坑底以下桩上产生的土压力考虑在桩的挠曲微分厅程中.其坑底以卜的土压力为化移、排桩净距和上件指标的函数,其坑底以下由于坑底以上土的重力产生的土压力为位移、排桩净距和土性指标的甬数,但将坑底以下多层土换算为单层土,坑底以下产生的这一土压力便町取为常数.上述土压力与位移的关系式通过试算确定.通过审内模型试验、双排桩改进的"m法l理论",得到如下一些可资参考的结论:(a)只要桩顶连梁与桩的刚度比等于0.48,则连梁刚度是合适的,冉继续增加连梁刚度无意义;(b)按照公路、铁路桥涵规范确定的桩问不村j互影响的排桩净距值偏于保守,不同的土类可乘以0.81～O.92的系数,粗粒土乘0.81,细粒土乘0.92,继续增大排桩间净距对双排桩的受力和变形影响不大;(c)本文的工程实例表明双排桩较单排桩至少可减少造价22%,具有良好的经济价值,同时具有良好的变形性能,对基坑周围建筑物(构筑物)或地F管线小构成影响,值得继续研究和广泛应用于各种支护上程中.