不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究

利用ｎ·ｇ渗水力土工模型试验对垂直受载桩在桩顶压桩，桩顶拔桩及桩底托桩等受载方式下的桩侧摩阻力的发展规律进行了试验研究，得到了侧阻与位移的关系、侧阻强度沿桩身的分布以及侧阻强度和相应截面位移之间的关系，试验成果在一定程度上揭示了侧阻发展的机理。     

不同加载方式下桩的摩阻力的试验研究

室内单桩的渗水力模型试验结果表明,不同的加载部位和加载方向对于桩的侧阻力的大小、分布和发展过程有重要的影响。这对于“反向测桩法”的应用具有重要的参考价值。     

成层土中抗拔桩与抗压桩的模型试验研究

为研究成层土中单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了长细比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷栽下桩身不同深度的应变.分析表明:抗拔桩桩顶上拔量明显大于抗压桩桩项沉降量,因此抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力;抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性;试验所得桩抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.62;抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身下部侧摩阻力迅速增长;成层土中粘土的抗拔侧摩阻力折减系数大于砂土.     

不同桩端土承压钻孔灌注桩模型试验研究

通过模型试验研究不同桩端土对承压钻孔灌注桩承载特性的影响。模型试验中,结合软土地区灌注桩穿越土层的特点选择桩周桩端土,采用裹膜预制预埋的方法设置模型桩,以消除桩身粗糙程度、桩径等因素差异的影响,并一定程度上模拟灌注桩成孔卸载过程;通过静载试验得到6根试桩的试验数据,就桩端土对桩侧摩阻力的影响进行了重点介绍;建立桩侧摩阻力与桩土相对位移之间的关系,并由归一化处理使得桩端土对桩侧摩阻力的影响得到量化解决。结果表明：模型试验研究桩端土对灌注桩承载特性影响的方法可行,解决不同情况下桩端桩周土对灌注桩承载性能的影响,仍需大量试验和工程实践验证。     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,设计了不同桩径的模型桩,基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感技术,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明:试桩的压桩力基本呈线性增加趋势,桩径越大,压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大,对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现"侧阻退化"现象,"侧阻退化"现象随着贯入深度的增加越明显,且桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时,试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,不同的桩身直径既影响桩端阻力,又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时,考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

坡顶斜向受荷桩工作性能的室内模型试验研究

位于边坡顶面上的建(构)筑物桩基,具有承重和阻滑双重功能,又兼有抵抗水平荷载或倾斜荷载作用,其受力性状远比边坡内部的抗滑桩、水平地面上的横向受荷桩或倾斜受荷桩复杂。通过对位于粉土边坡顶面上5组11根刚性混凝土短桩的室内模型试验研究,初步得出了坡顶斜向受荷桩的位移、弯矩、桩侧土抗力的分布规律;通过对桩侧土抗力与桩身位移等试验结果的深入分析,提出了坡顶斜向受荷桩侧向阻力与位移关系曲线的可能型式及统一的简化p-y曲线表达形式,为有关规范的修订和改进工程设计提供了参考。     

堆载范围与桩径对桩侧摩阻力影响的研究

针对地面堆载范围与桩径对桩侧摩阻力特性的影响,采用有限元软件进行数值模拟,研究结果表明:影响桩侧摩阻力特性的堆载范围存在一个界限值,当堆载范围小于此值时,桩身轴力和摩阻力随着堆载范围的增大而增大,但是增大幅度逐渐减小;当地面堆载范围大于此界限值时,桩身轴力与桩身侧摩阻力值趋于稳定,在界限值堆载范围下,桩身轴力随着桩径增大而增大,桩身摩阻力值和桩径大小成负相关关系,但不同桩径的中性点位置相同。     

土体侧移作用下既有轴向受荷桩性状的室内模型试验研究

堆载或开挖等引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前尚缺乏充分的研究。采用室内模型试验研究轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体侧移、桩顶轴向荷载以及群桩效应等对桩基性状的影响。试验结果表明,桩顶轴向荷载和土体侧移的耦合作用使得桩身弯矩和位移均相应的增大;而两桩中的前桩对后桩具有遮拦效应,前桩的存在使得后桩的弯矩和变形明显变小。在工程实践中应充分重视土体侧移与轴向荷载的耦合效应对桩基性状的影响。     

钙质砂中群桩模型试验研究

 针对取自南沙群岛永暑礁的钙质砂,利用室内模型试验研究钙质砂中群桩的承载和变形性能及其影响因素,并进行石英砂中的对比试验。试验结果表明,钙质砂由于颗粒破碎作用,导致其群桩承载和变形性能与石英砂有着显著差异。相对密度对钙质砂中群桩承载力影响较大,闭口群桩的承载力比开口群桩高17%～20%,但与石英砂相比很小,仅为石英砂的56%～71%。钙质砂中桩身轴力衰减速率缓慢,桩侧阻力值仅为石英砂的21%～30%,但具有深度效应,而且钙质砂中桩侧阻力对相对密度的变化没有石英砂敏感,受相对密度影响较小。钙质砂的承载力群桩效应系数在Dr = 46%,75%时均小于1,且随着相对密度的增加而增加,与石英砂有着本质的区别。该研究成果可为钙质砂桩基工程设计提供有益的参考。     

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。     

京津沪超高层超长钻孔灌注桩试验数据对比分析

随着超高层建筑的发展,钻孔灌注超长桩、长桩在工程中得到越来越多的应用。通过对北京、天津和上海的代表性超高层建筑(上海中心大厦、天津117大厦、北京的央视新台址主塔楼)的桩基载荷试验资料的对比,对于超长钻孔灌注桩的荷载传递规律、荷载-沉降的性状、侧阻力变化特征以及后注浆工艺增强效果进行了比较研究。     

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。     

论通过静载荷试验测定桩侧摩阻力及桩端阻力

根据静载荷试验原理,通过在桩身中埋置测量元器件来测定应力应变值,经过计算确定桩侧极限摩阻力qsik,并结合工程实例,对照工勘报告中提供的qsik,qpk,分析了两者之间存在差异的原因,进而提出静载荷试验测定桩侧摩阻力及端阻力在实际工作应用中的必要性。     

基于桩侧广义剪切模型的大直径超长灌注桩承载变形计算方法

大直径超长灌注桩桩身变形较大,桩侧与土体易出现明显的界面滑移,传统剪切位移法难以适合其承载变形计算。基于大直径超长灌注桩桩–土剪切作用性状及桩侧摩阻力发挥特点,采用剪切位移和剪切滑移两阶段法描述其桩侧摩阻力发挥过程,形成桩侧广义剪切模型;在此基础上,采用传递矩阵增量方式建立大直径超长灌注桩承载变形计算方法,并给出计算参数的取值。该方法考虑了桩侧摩阻力发挥的非线性、桩端承载的非线性及桩身材料的非线性,并考虑了桩–土滑移后桩侧摩阻力软化特性及桩端后注浆对桩端承载性状的影响。工程实例计算结果与现场试桩实测值较为吻合,表明基于桩侧广义剪切模型建立的大直径超长灌注桩承载变形计算方法具有合理性与可行性。     

不同条件下桩侧阻力端阻力性状及侧阻力分布概化与应用

根据24组51根桩竖向静载试验的侧阻力端阻力测试结果分析表明,桩侧土层性质与分布、桩长径比、后注浆效应是影响侧阻性状与分布的主要因素。软土中的桩其侧阻发挥正常,分布模式不受长径比影响;碎石土、砂土侧阻在桩顶以下约5d深度范围呈现应变软化,随深度增加逐渐演变为应变硬化导致桩身下部侧阻发挥滞后或发挥值显著降低,侧阻分布模式异化;土愈硬、长径比愈大,侧阻分布模式异化愈明显;后注浆对侧阻的增强与分布模式的影响,碎石土、砂土远甚于其它类土。工作荷载下的侧阻分布模式可概化为正梯形、倒梯形、橄榄形、灯笼形、蒜头形、峰谷形六种模式。端阻比随侧阻增强,随长径比增大而降低,随荷载水平提高呈非线性增长,给出了工作荷载下端阻比经验参考值。将每种侧阻概化模式分解为桩长l、kl的矩形、三角形分布侧阻单元,据此可查表确定供沉降计算的Mindlin解附加应力系数。计算结果表明,除正梯形和蒜头形分布外,其附加应力积分值按Geddes正梯形分布假定计算附加应力比实测侧阻概化分布大15%~74%,侧阻分布重心愈高差异愈大。     

红砂岩嵌岩桩桩–岩界面摩阻特性试验研究

针对红砂岩嵌岩桩桩–岩界面的摩阻特性进行了现场模型试验。试验研究表明,红砂岩嵌岩桩侧摩阻力呈现上大下小的分布模式,并随着岩石节理裂隙、钻孔质量等因素呈现波动,破坏时桩身上部的侧阻力远大于下部侧阻力值。随着桩长的增加,桩侧摩阻力的发挥效率降低,极限侧摩阻力减小;桩周红砂岩的软化会明显降低极限侧摩阻力和承载力,并改变红砂岩嵌岩的破坏模式;随着桩端刚度的增加,侧阻力分担比变小,发挥速度加快;增加桩长或桩端刚度使侧阻力有向桩身上部集中的趋势。根据现行规范确定的红砂岩嵌岩桩承载力存在较大的安全储备。     

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。     

武汉绿地中心大厦大直径嵌岩桩现场试验研究

武汉绿地中心大厦高636 m,基底平均压力达1500 k Pa,开展了桩径为1200 mm,有效桩长25.9~33.6 m,以较硬岩(微风化砂岩)和软岩(中—微风化泥岩)为桩端持力层共4组嵌岩桩承载力静载荷试验,并对桩身轴力与变形进行了量测。试验表明:4根试桩Q–s曲线皆为缓变型,极限承载力不小于45000 k N,对应工程桩桩顶标高沉降为9.7~10.8 mm,桩端沉降为2.4~2.8 mm,桩顶沉降的90%为桩身压缩量。软岩嵌岩桩与较硬岩嵌岩桩的侧摩阻力分布曲线及承载特性存在显著差异。四根试桩的端阻比介于45.3%~58.7%。软岩嵌岩桩的实测桩端阻力大于基岩单轴抗压强度,采用桩基规范方法计算将低估其实际承载力。本工程4根试桩均表现出较好的承载与变形控制能力,静载试验结果为本工程嵌岩桩设计提供了依据,同时为武汉地区大承载力嵌岩桩实践与理论研究提供了有益参考。     

Investigation on in-situ test of penetration characteristics of open and closed PHC pipe piles

To investigate the load transfer mechanism of open and closed Pre-stressed High-strength Concrete (PHC) piles jacked into layered soil, a full-scale in-situ test was conducted. In this test, the axial stress experienced by one open and two closed PHC pipe piles during jacking into layered soil was monitored using Fiber Bragg Grating (FBG) sensors mounted on pile shaft. The test results showed that (1) The jacking force on pile depended on the soil mechanical properties at the end of pile; (2) The variation of axial force on pile reflected that the compaction effect of soil for closed pile was larger than that for open pile; (3) At the beginning of penetration depth, the variation of shaft and end resistances on the open pile were different from those on the closed piles; (4) The variation of average shaft resistance relied on the mechanical properties of soil at the side of pile.