PHC-钢管组合桩竖向荷载传递机理研究

PHC-钢管组合桩因抗腐蚀、贯入性能好,在高桩码头开始推广使用。但是其上部是PHC管桩,下部是钢管桩,两者桩径不同,弹性模量和密度等差异很大,荷载在桩体中的传递呈现出不同的作用机理,传统计算方法无法直接应用于其竖向承载力计算,而且该桩型竖向荷载传递机理研究未见报道,导致PHC-钢管组合桩竖向荷载设计缺少机理依据。运用FLAC3D软件并基于镇江扬中长江沿岸地区地质条件,对PHC-钢管组合桩进行竖向静载数值计算,同时考虑土体软化特性、桩土接触特性及沉降大变形问题,对"接桩部位埋深"、"接桩部位面积"问题进行研究。分析其不同组合下对桩身极限承载力的影响以及桩身轴力、侧摩阻力分布规律。结果表明,镇江扬中长江沿岸地区打入的PHC-钢管组合桩是端承摩擦桩;接桩部位埋深与面积会影响极限承载力和桩体失稳后沉降值大小;桩身轴力在接桩部位发生较大衰减;桩侧摩阻力随深度变化较复杂;整桩侧摩阻力极值出现在接桩部位。     

溜桩后桩基承载力的评估

打桩过程中溜桩容易引发安全事故。溜桩的产生,往往造成打桩锤击数的预测值与实测值之间偏差较大,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。以某工程实例为基础,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基的影响。打桩记录显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的降低;现场动测试验结果表明,溜桩导致打桩结束时的承载力明显减小。采用现有对打入桩进行桩基承载力评估方法得到的结果无法满足设计要求。为此,在评估打入桩最终承载力时将桩基分为溜桩段和非溜桩段,对不同区域采用不同方法进行承载力评估,所得结果满足设计要求。     

开口钢管桩竖向承载力分析

为了验证用《建筑桩基技术规范》中的公式计算开口钢管桩竖向承载力的合理性,以具体工程为实例,采用规范中的计算公式、MIDAS数值模型和高应变现场检测的方法,对开口钢管桩的竖向承载力进行了比较分析。结果表明：按规范中的计算公式计算得到的竖向承载力明显大于现场检测值;按数值模型分析得到的竖向承载力小于规范中公式的计算值。     

岩基海床区高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能影响分析

针对岩基海床复杂的建设条件,基于福建省某在建海上风电项目现场沉桩资料,通过建立结构计算模型,分析实测沉桩高程偏差以及参数敏感性,研究高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能的影响.分析结果表明:桩端高程对摩擦桩基础的桩基承载力和整机频率以及对嵌岩桩基础的桩端裂纹和整机频率有较大影响,而对钢管桩应力、嵌岩桩基础桩基承载力影...     

基于API规范法的海上风电大直径钢管桩水平承载特性计算

海上大口径钢管桩试桩静载测试成本高、周期长、技术困难度大,且有关测试数据和研究成果也相对缺乏。为此,根据上海杭州湾海域风电项目大口径钢管桩的现场水平方向静载测试结果分析,利用国际API标准建议的p-y曲线方法,并结合有限差分方法,系统研究了钢管桩水平承载特性和桩周土参数的取值,提出针对API规范的桩基水平承载参数取值建议与钢管桩水平承载特性分析。结果表明,地基上部土壤的性质是影响基桩水平承载特点的最主要因素;在各级水平测试荷载作用下,桩体变形和弯矩的计算值,基本为水平试验值的外包络线;而基于API标准中建议的p-y荷载-位移曲线,可用来分析大口径钢管桩的水平承载力特性。     

单桩水平承载力鲁棒性设计与分析

针对岩土参数不确定性对单桩水平承载力的影响, 以及水平荷载波动引起的单桩设计方案水平承载力考虑不足问题, 提出基于可靠度理论的单桩水平承载力鲁棒性设计思路。先将岩土参数和水平荷载作为不确定因素, 利用平均值及标准差考虑参数变异性; 其次将桩身几何尺寸、配筋率及混凝土强度作为设计参数, 同时考虑桩顶边界条件, 按照抵抗桩顶水平位移的挠度失效模式与抵抗桩身弯矩的强度失效模式作为目标函数进行单桩水平承载力设计。鲁棒性设计避免了传统设计忽略岩土参数不确定的不合理问题, 将鲁棒性作为安全性评价标准, 结合经济性对水平承载桩基进行多目标优化设计。通过与传统设计对比分析, 证明了鲁棒性设计的合理性与重要性。分析表明:桩径和配筋率的增加可显著提高单桩水平承载力, 而桩身混凝土强度对抵抗桩顶位移的作用并不明显且经济性较差。     

微型桩抗弯承载力试验研究

对于存在安全隐患且急需抢险处治的的滑坡、路堤边坡、基坑等救灾工程,坡体稳定性差,传统支挡结构难以实现快速施作,而微型桩具有明显优越性。但不同形式的微型桩,其承载力及破坏特征不同。通过改进yas-2000型压力试验机,并将其用于测试钢筋混凝土桩、钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力,结果表明:①钢筋混凝土桩的受力全过程可分为3个阶段,即未裂阶段、裂缝阶段及破坏阶段;②钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的受力过程可分为4个阶段,即压实阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;③通过对比分析上述3种不同结构微型桩的荷载-位移曲线得出在3种不同结构的微型桩中,直径相同时钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力最大,其极限弯矩值为209.21 kN·m。     

加筋混凝土支护桩合理最大桩间距分析

目前关于基坑支护最大桩间距的研究都是基于桩间土拱效应,不同计算方法之间的结果差异较大。在利用支护桩斜截面受剪承载力计算其最大水平承载力的基础上,根据极限状态下单根支护桩的最大水平承载力恰好等于桩间距范围内所夹土体的总主动土压力,以圆形支护桩为研究对象,推导出了基于支护桩斜截面受剪承载力的最大桩间距计算公式,结合工程实例验证了其合理性和安全性。结果表明:当支护桩的截面尺寸确定后,最大桩间距与桩间距范围内所夹土体的总主动土压力成反比,总主动土压力越小,桩间距越大,反之亦成立。在工程实例基础上研究了混凝土抗拉强度、箍筋抗拉强度、箍筋半径、箍筋间距及支护桩桩径对最大桩间距的影响,得出支护桩桩径影响最大,箍筋半径次之,箍筋抗拉强度和混凝土抗拉强度影响最小,箍筋间距与最大桩间距成反比例关系。     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

高桩梁板码头桩基结构设计方案比选研究

某高桩梁板码头工程所处地段天然岸坡较陡,桩基持力层埋深较浅,采取常规PHC管桩方案时排架位移较大。通过对不同桩型进行比选,采用码头专业计算软件,对不同排架间距下多种桩基组合及不同布置形式的基桩内力和排架位移进行计算,提出了将PHC管桩和嵌岩钢管桩进行组合的桩基设计方案。组合桩基结构方案码头排架水平位移小、承担外荷载大、各桩内力较均匀。工程检测及监测结果表明,高桩码头中采用组合桩基是可行的,这一新型结构的设计理论及工程实例可供同类工程设计参考。     

不同桩体温度下能量管桩承载力特性模型试验研究

能量管桩是在传统ＰＣＣ桩或预应力管桩基础上研发的一种新型的桩埋管形式能量桩技术,埋管方便、热传导效率高;然而,针对不同温度下该新型能量桩承载力特性的研究相对较少。基于模型试验方法,在桩内预埋导热管、利用导热管中的循环导热液体对桩体施加温度,续而开展温度影响下能量管桩的静载荷试验,测得不同温度影响下能量管桩的荷载－位移关系曲线、桩身应力－应变关系曲线等变化规律,并对能量管桩在实际运行过程中的承载特性与受力机理进行了初步讨论与分析。试验结果表明,能量管桩在饱和砂土中的竖向承载力随着桩体温度的升高而增大,反之,则减小;桩体温度每升高１℃,能量管桩桩基极限承载力近似提高１．５％。     

上钢下混组合桩水平承载性能影响因素分析

为研究不同因素对上钢下混组合桩水平承载性能影响,采用有限元软件ABAQUS,计算分析不同接桩深度、桩径、联接段参数的上钢下混组合桩在水平荷载作用下的桩身水平位移、弯矩、应力分布以及极限承载力。研究结果表明,组合桩接桩深度是影响上钢下混组合桩水平承载性能的主要因素,组合桩桩径、联段刚度和长度的影响相对较小,提出上钢下混组合桩接桩深度不小于10D,可确保组合桩的水平承载性能不低于同条件钢管桩的结论,为上钢下混组合桩的工程应用提供了技术支撑。     

长短桩复合地基承载力计算公式探讨

《地基处理规范》(JGJ79-2002)和该规范2010年征求意见稿中有关CFG长短桩复合地基承载力计算公式的不同,以及征求意见稿公式中发挥系数和桩间土承载力特征值的取值在实际设计中的注意事项,所表述与各实际地基中桩和桩间土的承载性状是不相符的。2010稿公式(7.1.5-2)中各发挥系数的引入使公式与复合地基中桩和桩间土的承载性状较为一致,但在刚性基础下,一般中、硬土层中,桩间土承载力发挥系数β均大于1,现场测试和室内试验也已得到验证。2010稿中λ和β的取值推荐范围偏低。由于增强体(CFG桩)的作用,桩间土的承载能力比天然地基承载力会有一定程度的提高,两者的差异随地基土的工程特性、增强体的性质、增强体的设置方法不同而不同,通过对桩间土承载力的提高主要所受影响因素的分析,桩间土无试验资料时可取天然地基承载力特征值,而在其它系数中又没有体现桩间土承载力的提高,这也造成了复合地基承载力计算值偏低。     

钻孔灌注桩封闭式桩底后压浆几点分析

随着高层和超高层建筑快速发展,地基的承载力要求很高,基础一般采取灌注桩形式,桩长和桩径尺寸较大,所以地下部分造价占整个工程总造价的较大份额;另外,由于桩基础较长,故施工难度很大.钻孔灌注桩封闭式桩底后压浆法来加固桩端地基的方法,缩短了桩长,节约了建筑工程造价,提高了桩体承载力.     

黄土地基中微型抗压与抗拔桩对比试验研究

微型抗拔桩是西北黄土地区光伏电站的一种典型锚固基础,为研究微型桩在抗压与抗拔条件下位移与受力性状的异同,在黄土地基进行了不同尺寸的抗压桩与抗拔桩的单桩竖向静载试验。试验结果表明:相同荷载作用下,抗拔桩的桩顶位移和位移增长速率均大于抗压桩,考虑桩顶上拔量得出的极限承载力低于按规范进行试验得出的结果,因此,在确定抗拔桩的极限承载力时应考虑桩顶上拔量;两种试桩桩身轴力随埋深分布曲线相似,即存在一个向下传递的过程;抗拔桩桩身中上部侧阻达到极限后会随着荷载的增加出现减小的趋势;抗拔桩桩端侧阻存在弱化现象,抗压桩桩端侧阻则存在强化现象。研究结果对黄土地区光伏电站微型抗拔桩锚固基础的设计与施工具有重要的参考意义。     

咸阳机场高速公路桥梁桩端后压浆承载特性研究

针对西安咸阳国际机场专用高速公路段的K3+966.50渭河特大桥,采用钻孔灌注桩桩端后压浆技术和常规灌注桩两种不同方法对其桩基进行了现场静载试验,并根据实测数据分析探讨了各桩在不同等级荷载作用下的桩-土相互作用、桩端后压浆技术的增强机理,以及桩端压力注浆和常规钻孔灌注桩两种不同的桩基承载特性,结果发现,与未压桩的桩基相比,桩端后压浆桩基的竖向极限承载力至少提高了40%,沉降量减少25mm,说明桩端后压浆技术能够显著提高桩基的承载能力和稳定性。最后,根据现场实测数据和端后压浆的注浆机理,提出了后压浆单桩极限承载力的计算公式,为类似地区的桩基设计提供借鉴     

端承型桩基础在扶壁式挡墙中的应用

提出端承型桩基础的处理方式,从竖向承载力、抗滑移及抗倾覆等方面对双排桩的端承型桩基础进行力学分析,并举例论证,得出扶壁式挡墙的端承型桩基础的作用发挥与桩径、桩间距及嵌岩深度等因素有关。     

某高桩码头桩基受力有限元分析及结构损伤研究

为研究高桩码头桩基受力及结构损伤,对某高桩码头3类典型断面进行有限元数值模拟,并对基桩进行承载力计算分析;之后,将数值模拟结果与现场桩基结构损伤检测结果作比较,二者吻合较好,从而验证了理论分析的正确性,并最终给出受损部位的加固措施。根据基桩承载力有限元分析及实测结果,可以断定基桩顶部(距桩帽下方1~2 m)为最易受损部位;对于码头3种断面类型,应尽量避免使用断面1、断面2的形式,原因是这2类断面的水平承载力太小,极易受水平力作用而在使用过程中发生损坏;提出2种加固基桩受损部位的措施,增大桩帽截面法和钢抱箍法,但在具体修复时,应根据实际情况在考虑时间因素、经济效益的前提下,认真总结比较这2种措施的优缺点,灵活选用修复措施,对桩基受损部位进行妥善处理。     

桩长对搅拌桩复合地基承载性能影响的数值分析

 在现场试验的基础上,利用FLAC3D建立数值模拟模型,改变水泥土搅拌桩复合地基的桩长,分别计算4种桩长复合地基的承载力、沉降以及桩、土应力,分析桩端进入硬土层的长度变化对复合地基承载性能的影响。结果表明,水泥土桩进入硬土层的长度对复合地基的承载力和沉降影响不显著,桩端进入硬土层深度范围宜为1～5倍桩径。     

基于自平衡试桩法的灌注桩承载力检测应用研究

探讨采用自平衡试桩法对承载大吨位、大直径、超长的灌注桩进行单桩竖向承载力检测的可行性。以南水北调中线工程磁县段二标滏阳河渡槽3号墩台8号灌注桩的单桩承载力检测为例,结合相关规范规程与自平衡测桩法检测原理,根据读数绘出向上向下的Q-s曲线及相应的s-lgt、s-logQ曲线,分别求得荷载箱上段桩及下段桩的极限承载力,将上段桩极限承载力经一定处理后与下段桩极限承载力相加即为桩极限承载力。结果表明：采用自平衡法测试技术不仅可短时间内测出桩身的桩基侧阻力,而且此装置较简单,不占用场地,可多根同时检测,试桩准备工作省时、省力、安全,试验费用省,特别是在狭窄场地试桩、基坑底试桩等方面优势突出,是传统试桩法难以实现的。