中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

PHC管桩在老黏土地区的水平向承载力性状的数值分析

基于PHC管桩在老黏土地区作为竖直承载桩的成熟应用,考虑到PHC管桩对工程地质条件适应性强、施工速度快、现场无污染等诸多特性,通过运用FLAC3D有限差分分析软件对PHC管桩在老黏土地区水平承载力的数值分析,研究了水平荷载对桩身水平位移、水平应力、弯矩的影响,分析了土体的塑性变形,得出了PHC管桩在老黏土地区的水平向承载力性状规律,为PHC管桩在老黏土地区作为水平支护桩的推广应用提供了科学的理论指导。     

静压PHC管桩承载特性的试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩（PHC桩）的桩顶、桩端及各节桩接桩分界面粘贴应变片的精细静荷载试验,研究了沈阳地区高强预应力混凝土管桩的荷载传递机理,分析了侧阻力、端阻力的变化规律,实测了压桩力与入土深度的相互关系.考虑到沈阳地区土质特性,PHC管桩在本地区呈摩擦端承型,而不是南方地区的摩擦型桩.     

层状地基中桩的轴向静载沉降特性

采用双折线荷载传递函数,根据桩在竖向静载下的荷载分布与传递规律,运用功的互等定律,导出了一组 确定层状地基中桩的轴向荷载沉降曲线的解析简化递推算式,可根据桩侧介质的分布情况和桩的形状对桩进行 沉降分析模拟,能较精确确定桩的轴向静载沉降曲线,同时推导了桩顶刚度系数的迭代公式,以此为基础可确定 桩的承载力。结合运用实例进行了论证,说明了方法的有效性和正确性。     

柔性楔形桩复合地基承载特性试验研究

为了研究夯实水泥土楔形桩复合地基在粉质黏土地基中的承载特性,对碎石垫层作用下,3组不同楔角的夯实水泥土楔形单桩复合地基和1组等直径单桩复合地基进行竖向静载对比试验。分析复合地基中桩顶沉降、桩周土沉降、桩-土平均沉降差随荷载变化的规律,以及桩的荷载传递规律。试验结果表明:在相同地质条件下,夯实水泥土楔形桩承载性状比等直径桩好,且能更好地调节桩土之间的沉降;此外,桩身轴力的分布与桩体的楔角有关,在合理楔角范围内,桩体分担基础上部的荷载随楔角的增大而增加;土体距离桩心一定范围内的沉降曲线呈"勺子"型趋势变化。     

某工程静压桩静载试验异常原因分析及处理方案

通过对某工程静压预应力混凝土管桩静载试验异常原因的分析,提出了对桩端持力层存在粘土薄弱土层范围内的桩进行复压等处理方案,解决了桩在静载试验时异常沉降的问题,保证了工程质量。     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

针对某工程实例,利用有限元分析软件建立了单桩桩-土体系有限元模型,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律.结果表明,模拟分析结果与桩基静载试验数据仍存在一定误差,并对误差产生原因进行了理论分析,分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值,也为群桩基础分析奠定了基础.     

叶片式螺旋桩静载试验及数值模拟

对叶片式螺旋桩静载试验结果,采用FLAC3D软件进行数值模拟和工程实例分析.发现普通桩型桩土接触面刚度参数并不适用于叶片式螺旋桩数值模拟,且FLAC3D软件默认的收敛标准不能对其实现精确拟合.因此采用根据现场试验每级荷载下的数据调整接触面法向刚度参数和计算步数的方法,可实现精确拟合,但存在试算量大的缺点.由于接触面法向刚度参数与计算步数相互影响且两者取值不唯一,为简小试算工作量,可根据模拟计算要求的精度,结合每级荷载下的试验数据来进行取值的选择,可实现近似拟合.案例分析进一步验证了该方法在实际工程的实用性和有效性.     

摩擦型桩表面劣化时的沉降特性室内模拟试验

为研究工作荷载作用下,摩擦型桩(端承摩擦桩和摩擦桩)在腐蚀地基中发生表面劣化时的沉降特性,通过制作以硫酸铜溶液为腐蚀性介质的饱和砂土地基模型,开展了加速劣化试验,得到工作荷载作用下摩擦型桩表面发生劣化时的沉降规律.结果表明:腐蚀地基中,桩表面劣化程度随时间不断增大,沉降量随劣化程度的增大而增大;端承摩擦桩和摩擦桩的荷载-沉降曲线发展规律不同;在工作荷载作用下,经过17 360 min,端承摩擦桩的沉降量达到桩径的28.5%,其中表面劣化引起的沉降量为10.6%,大于摩擦桩的7%;试验结束时,端承摩擦桩和摩擦桩的沉降量均达到了各自极限承载力对应的沉降量.表面劣化导致摩擦型桩的沉降量显著增加,表面劣化引起的附加沉降可能影响桩的正常使用.     

深厚软土地基增强型管桩受力性状试验研究

增强型管桩采用离心旋转法制作,并经高温蒸养,在制桩时预埋应变计难以实现,本文研制了一种桩身埋设混凝土应变计的新方法,成功解决了这一难题。通过静载试验研究了深厚软土地基中增强型管桩的荷载传递规律及桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状,探讨了增强型管桩桩身肋的荷载分担情况。试验结果表明,在竖向荷载作用下,增强型管桩桩身上部的肋比下部的肋先发挥作用,肋对桩侧摩阻力的发挥起到了明显地加强作用。     

红黏土地层静压管桩承载机理及复压效果分析

为了研究红黏土地层静压管桩沉桩过程中桩身轴力、位移及桩周土体摩擦力的变化规律,揭示红黏土地层管桩承载力机理和群桩上浮影响,采用自行设计的可视化模型箱,开展管桩在红黏土地层中的静压和复压模拟试验.结果表明:以硬塑红黏土或可塑红黏土土层作为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈陡降型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的比值分别为94.9%、96.0%,为摩擦型桩;以基岩为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈平缓型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的51.1%,可归为端承摩擦桩.在压桩过程中,桩体会因压缩而产生相对于土体的位移,桩侧产生一个抵抗桩体向下运动的桩侧摩阻力;因桩侧摩阻力的存在,会将桩顶荷载传递到桩周土层中,使得桩身轴力和桩身压缩随深度增加而递减;当桩顶荷载增大时,桩体进一步被压缩,桩侧下部土体的摩阻力得以充分发挥.同时,复压能能有效消除群桩压桩引起的管桩上浮影响,可有效改善因挤土上浮而导致的桩体承载力不足.     

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

针对某工程实例,利用有限元分析软件建立了单桩桩-土体系有限元模型,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律。结果表明,模拟分析结果与桩基静载试验数据仍存在一定误差,并对误差产生原因进行了理论分析,分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值,也为群桩基础分析奠定了基础。     

水平荷载下劲性复合管桩的承载特性研究

在水泥土搅拌桩中插入预制混凝土管桩(PHC管桩),形成一种新的劲性复合桩(SCP桩).为分析SCP桩的水平承载特性,采用混凝土塑性损伤模型,利用ABAQUS软件建立了SCP桩-土共同作用三维数值分析模型.对比分析SCP桩和PHC管桩在水平荷载作用下的荷载-位移曲线、桩身位移与弯矩、桩侧土水平抗力等,得到桩周水泥土桩加固对PHC管桩水平承载特性的影响,研究了水泥土桩设计参数对SCP桩水平承载特性的影响规律.结果表明:水泥土桩加固后,PHC管桩的水平极限承载力提高了40%,桩身最大弯矩减少20%;当水平荷载介于50~150kN时,桩头位移减小30%~67%;增大水泥土桩桩径和提高水泥土强度可显著增强SCP桩水平承载力;当水泥土桩桩长超过4.0m后,继续增加桩长对SCP桩水平承载力提高效应不大.     

多层地基中桩的荷载传递分析

利用剪切位移法和传递矩阵法，根据分层分析原理，推导出了多层地基中桩的荷载传递矩阵，并在桩端应用双曲线荷载传递模型，模拟土的非线性变形特性，从而建立了可考虑土非线性影响的多层地基中桩荷载传递分析理论．该理论可用于计算多层地基中桩的沉降和极限承载力，也可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律．通过与现场实测结果对比可知，计算结果与实测所得到的p-s结果非常吻合，计算所得到的桩身轴力和桩侧摩阻力沿深度的分布与土层分布的实际情况相符，也与用其他分析方法得到的结果一致．荷载传递分析理论比有限元方法简单，并具有较强的实用性．它不但可用于分析多层地基中桩的荷载传递规律，也可用于分析嵌岩桩和扩底桩的荷载传递规律．     

软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。     

膨胀土中桩的荷载传递模型试验研究

通过室内模型静载实验,研究和分析了不同荷载下的膨胀土地基中桩的荷载传递特点、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化以及二者的荷载分担比例关系等。试验表明:膨胀土中桩的静载试验所得到的P-s曲线存在明显的拐点;桩身轴力随桩顶荷载的增加在桩身中部以上迅速递减,且桩身轴力增加与桩顶荷载增加几乎呈线性关系,桩中部以下几乎变化很小;该模型桩的荷载传递是以侧摩阻力为主的;桩侧摩阻力和桩端阻力均随桩顶荷载的增加也呈近似线性关系,但桩侧摩阻力和端阻力在荷载分担比方面存在一个极值。     

膨胀土中桩的荷载传递模型试验研究

通过室内模型静载实验，研究和分析了不同荷载下的膨胀土地基中桩的荷载传递特点、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化以及二者的荷载分担比例关系等。试验表明：膨胀土中桩的静载试验所得到的P-s曲线存在明显的拐点；桩身轴力随桩顶荷载的增加在桩身中部以上迅速递减，且桩身轴力增加与桩顶荷载增加几乎呈线性关系，桩中部以下几乎变化很小；该模型桩的荷栽传递是以侧摩阻力为主的；桩侧摩阻力和桩端阻力均随桩顶荷载的增加也呈近似线性关系，但桩侧摩阻力和端阻力在荷载分担比方面存在一个极值。     

单桩水平静载试验及成果参数取值探讨

通过现场PHC管桩的水平静载试验,对单桩水平临界荷载、水平极限荷载和地基土水平抗力系数的比例系数m进行了判定,分析了m值与水平荷载和水平位移的关系,并对m的合理取值提出了初步建议．     

基于灰色理论和Usher曲线的PHC管桩单桩竖向极限承载力预测

针对利用现行规范公式计算PHC管桩的竖向极限承载力值存在结果偏低的问题,根据竖向静载荷文献资料,基于灰色理论GM(1,1)模型和Usher曲线模型预测单桩的极限承载力,并采用MATLAB软件实现预测模型算法.工程实例分析表明:灰色预测模型的预测精度与竖向静载试验数据级数选取、预测距离有密切关系;Usher曲线模型对桩极限承载力的预测精度大大高于灰色模型,此结果可为类似工程地质条件下PHC管桩单桩竖向极限承载力的预测提供借鉴.