黄土填方地基中微型钢管桩承载性状试验研究

目前对于黄土填方场地微型钢管桩桩基性能的研究非常匮乏。依托某实际加固纠偏工程,在黄土填方场地制作三根微型钢管桩试桩,在试桩桩身混凝土中布置混凝土应变计,进行现场单桩静载试验。实测结果研究表明:(1)在一些特定场合,尤其是在施工场地狭小,工程条件复杂的情况下,微型钢管桩可用于黄土填方场地较大荷载的建筑物基础纠偏加固中,并且在黄土填方场地具有较高的承载力。(2)黄土填方地基中微型钢管桩的Q–s曲线呈缓变型,当加载至最大荷载时,都没有出现明显向下的弯折段。(3)微型钢管桩在黄土填方场地其承载力介于材料破坏和失稳破坏之间,约为材料破坏的62%,是失稳破坏的1.76倍,桩身挠曲而产生过大沉降是导致试桩破坏的主要原因。(4)在黄土填方地基中确定30~40m长的微型钢管桩单桩竖向极限承载力时,建议将Q–s曲线和s–lgt曲线相结合,同时考虑桩顶沉降值,这样才较为合理。     

Investigation of soil deformation characteristics during pullout of a ribbed reinforcement using X-ray micro CT

Steel-strip reinforced earth walls stabilize through the pullout resistance of the reinforcements. Soil dilation during the pullout of ribbed reinforcements may contribute to the evolution of pullout resistance; however, few studies have clarified this mechanism by investigating how soils behave with increasing pullout displacement. The ribs of the reinforcements enhance the pullout resistance, although the influence of the rib dimensions on the evolution of pullout resistance with increasing pullout displacement has not been sufficiently revealed. In the present study, a triaxial pullout apparatus is developed and pullout tests are conducted using ribbed reinforcements with different rib-inclination angles under isotropic stress. The displacement and strain fields in the soils during the pullout of the reinforcements are investigated by X-ray micro CT and a digital image correlation technique. It is found that larger rib-inclination angles provide higher pullout resistance at an early stage of the pullout because of the higher bearing resistance related to the more significant soil densification above the ribs. With increasing pullout displacement, the reinforcements with different rib-inclination angles come to behave as almost one in the same since a rigid soil wedge related to the passive soil failure is generated above the ribs. This tendency results in similar soil deformation characteristics and pullout resistance levels for every reinforcement beyond the soil failure state, although the rib-inclination angles are different.     

竖向荷载作用下螺杆灌注桩受压承载机理的试验研究

螺杆灌注桩是一种上部为圆柱形、下部为螺丝形的组合式灌注桩,由于具有承载力高、节约材料、文明施工程度高等特点,在工程中得到广泛应用.螺杆灌注桩由于其特有的施工工艺及截面形式,使得其承载机理不同于等截面灌注桩.通过室内模型试验,采用图像处理技术直观地得到螺杆桩和直杆桩的破坏形态,进而对其承载机理和承载力计算进行探讨,并采用...     

微型钢管灌注桩的竖向承载性状研究

微型钢管灌注桩属于微型桩的一种,经常用于建筑物的基础加固工程。基于广州市白云区金沙洲某基础加固工程的微型钢管灌注桩静载试验成果,利用ABAQUS有限元软件建立钢管–核心混凝土–土–岩共同作用模型,探讨了基岩模量、嵌岩深径比、钢管壁厚等因素对微型钢管灌注桩承载力的影响。静载试验的数值模拟表明:对于上覆土层为软土的情况,微型钢管灌注桩虽是超长桩,但桩端阻力仍是承载力的主要部分;桩的承载力随基岩的弹性模量增加而增加,但并非线性关系,其增长趋势最终变缓;桩的竖向承载力随钢管壁厚增加而线性增加;嵌岩深径比对桩的竖向承载力基本没有影响。     

载体桩在郑东新区密实砂土持力层中的试验研究

以某高层建筑的试桩为背景,通过载体桩基础单桩静载荷试验和载体桩复合地基静载荷试验,分别对两种方案承载力计算值和试验值进行了对比,对桩侧摩阻力的影响进行了分析。研究结果表明:载体桩在达到极限荷载时沉降随荷载的变化呈陡降型,载体桩基础和载体桩复合地基在密实砂土持力层中承载力的计算值均偏于保守,两种方案在此地质条件下忽略桩侧摩阻力的贡献同样过于保守,并且建议施工时应注意载体桩桩头的保护。     

Observation of soil-structure interaction in double sheet pile method using X-ray CT

A new earth retaining method, head-fixed double sheet pile method, is being developed to rationalize open-cut construction. To clarify the behavior of the soil between two sheet piles (‘inner soil’), which is important for studying the reinforcement effect of this method, model experiments were conducted with an X-ray CT system to study the interaction between the sheet pile and the inner soil. In one case, a model sheet pile fabricated using polycarbonate without sand attachment was used, while two cases with increased friction between the sheet pile and the inner soil were compared. Low frictions led to shear failure at the boundary between the sheet pile and the inner soil. In contrast, high surface friction between the sheet pile and the inner soil led to shear failure in the inner soil. This indicates that the reinforcement mechanism of this structure changes with the conditions of soil-structure interaction between the sheet pile and the inner soil. Thus, it is important to provide sufficient friction between the sheet pile and the inner soil to improve the effective reinforcement of the inner soil. This study indicates that soil-structure interaction is an important parameter for establishing a rational design for this method.     

阿深高速公路开封大桥基桩承载力试验研究

以阿深高速开封黄河大桥为例,对钢筋混凝土灌注桩的受力性能进行了试验研究,并对制定单桩极限承载力的几种方法进行了介绍,结果表明,钢筋混凝土灌注桩不仅单桩承载力大,而且适用范围广,是一种性能优良的桩型,值得推广使用。     

往复水平荷载作用下不同桩型单桩水平承载性能足尺对比试验研究

选取天津市汉沽区典型软土场地,针对预应力管桩、预应力空心方桩、钻孔灌注桩共38根足尺桩,展开现场原位土体条件下的单桩拟静力试验;探究各桩型足尺桩在考虑桩–土相互作用条件下受到桩顶低周往复水平荷载作用时的承载性状及抗震性能,并基于不同桩型做出对比。通过对预应力桩、增配不同数量非预应力筋形成的复合配筋桩及灌注桩的破坏形态、荷载–位移关系、位移延性的对比分析,结果表明:常规预应力桩延性较差,呈脆性破坏;增配非预应力筋是提高预应力桩抗震性能的有效措施;复合配筋桩的位移延性及耗能能力得到显著改善,呈延性破坏;不同配筋率的灌注桩的位移延性系数均在4.5以上,具有较好的延性及耗能性能;复合配筋桩及灌注桩的位移延性系数均随非预应力筋配筋率的增加呈先增大后减小的趋势,存在一个最优的非预应力筋配筋率,使得其位移延性最好。     

静压敞口预应力高强混凝土管桩界面剪切性状试验研究

桩土界面剪切行为对静压敞口预应力高强混凝土(PHC)管桩沉贯性状及长期承载力特性具有至关重要的作用。通过成层土地基中桩身预埋光纤光栅(FBG)传感器的静压桩足尺试验,分别对敞口PHC管桩贯入及静载荷试验中的桩土界面剪切行为进行研究。结果表明：在贯入阶段,桩身轴力及侧摩阻力沿桩的深度方向逐渐传递,传力幅值与桩周土体性状密切相关,土层界面处轴力传递效率依次为98.2%、92.2%、96.3%、83.8%、80.5%。随着压桩循环次数的增加,同一深度土层摩阻力呈逐渐减小趋势。经历5个压桩循环后,深度6 m处的砂质粉土层摩阻力减小幅度约为46.25%,深度10m处的粉质黏土层经历3个压桩循环后摩阻力减小幅度约为12.1%;载荷试验过程中,桩侧摩阻力随着桩顶荷载施加自上而下逐步发挥。摩阻力完全发挥所需的桩土相对位移,粉质黏土层的最大,约为6.96~7.46mm,淤泥质黏土层的次之,约为6.05mm,砂质粉土层的最小,约为4.23mm;与原状土相比,重塑区土体含水量、孔隙比参数指标降低,重度、黏聚力及内摩擦角增大。桩周重塑区土体物理力学指标变化是贯入及载荷试验阶段桩土界面剪切行为不同的重要原因。     

多级扩径桩承载特性模型试验及计算研究

在宁波砂质粉土中开展了等直径桩、扩底桩、扩径桩(多级扩径)抗压静载模型试验,测试获得了单桩承载力–沉降(Q–s)曲线、桩侧摩阻力,对比分析了3种桩的承载特性,并推导建立了多级扩径桩承载力和沉降计算公式,结果表明:多级扩径桩更能充分地发挥扩大头下端土体的承载作用,具有提高承载力、减小沉降的作用;受到扩大头的影响,多级扩径桩中部侧阻无法充分发挥,但扩径阻力是荷载传递的重要方式;建立的多级扩径桩的承载力及沉降计算公式较为合理。     

Experimental investigation on resistance and response of jacked model piles in sand

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键，而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一，且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此，通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩，研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关，沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小，但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%；桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力，其主要与沉桩对土体挤密作用有关，且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用；桩周侧压应力存在显著的“退化”现象，并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外，基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式，并结合朗肯被动土压力理论，提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式，可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。     

砂土地基中静压桩沉桩及其承载特性室内试验研究

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关,沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小,但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%;桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力,其主要与沉桩对土体挤密作用有关,且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用;桩周侧压应力存在显著的“退化”现象,并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外,基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式,并结合朗肯被动土压力理论,提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式,可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。     

五星形桩与圆桩水平承载性能对比模型试验研究

五星形桩是一种横截面异形桩,是在圆桩的基础上向内切割5个圆弧,形成截面类似五星形的异形桩。按其截面性质分为周长最大化五星形桩F1、周长面积比最大化五星形桩F_2两种桩型,为掌握五星形桩的水平承载性能进行了与圆桩的对比模型试验研究。试验用土为干砂,砂雨法土样制作,模型桩为预制钢筋混凝土桩,相似比为1∶8。模型试验桩包括:五星形桩F1、五星形桩F_2、与五星形桩F_2截面周长相同的圆桩C1、与五星形桩F_2截面面积相同的圆桩C_2。由于五星形桩水平承载性能具有方向性,试验采用理论计算中水平承载力最大的方向施加水平荷载,试验结果表明:F1、C1和F_2的水平极限承载力相当,但F_2的截面面积最小,仅为C1的0.44倍;与C_2相比,F_2的水平极限承载力是其1.63倍,可见,合理截面形式的五星形桩可以提供更大的水平承载能力;五星形桩与圆桩弯矩分布规律基本一致,都在4倍直径左右(五星形桩为外接圆直径)达到最大,但五星形桩截面面积小,抗弯刚度不足,容易折断,总体水平承载性能不及截面周长相同的圆形桩,但优于截面面积相同的圆形桩。     

灌注细石混凝土微型桩基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验表明:在本次试验条件下,微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;微型桩群桩抗拔极限承载力可以通过单桩抗拔极限承载力乘以桩数和群桩效应系数计算得到,本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数选取0.75进行计算。     

基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验,其中一组试桩有效桩长19 m,另一组试桩有效桩长30 m,试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中,两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试;其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明,扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成,首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力;当上拔荷载进一步增大后,扩大头开始逐渐发挥作用,并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下,有效桩长为19,30 m的试桩,扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分,极限状态下,其可占扩大头抗力的70%左右。     

斜坡基桩的斜坡空间效应及其水平承载特性研究

为研究水平荷载作用下斜坡基桩的斜坡空间效应对其承载特性的影响,设计并完成了不同坡度及水平荷载作用角度下斜坡基桩室内模型试验,测得了桩顶荷载位移曲线及桩身弯矩分布。结果分析表明：水平荷载相同时,桩顶水平位移及桩身最大弯矩均随坡度增加呈非线性增大,随水平荷载作用角度增加而呈线性减小;基桩水平极限承载力却随坡度增加而减小,随水平荷载作用角度增加而增大。坡度每增加30°,桩顶水平位移约增大1.3~1.9倍,桩身最大弯矩增大约17%~30%;水平荷载作用角度每增加30°,桩顶水平变形减小约25%~30%,桩身最大弯矩减小约6%~11%。斜坡基桩的桩身最大弯矩位于地面以下3~6倍桩径范围内,坡度越大桩身最大弯矩位置越深。分析得到了基桩水平极限承载力拟合公式,可以为斜坡基桩设计提供参考。     

现浇 X 形混凝土桩与圆形桩承载性状对比试验研究

通过现浇 X 形混凝土桩与等截面圆形桩、等周长圆形桩足尺模型静载试验,对比分析了试验各桩桩身轴力分布、桩侧摩阻力以及桩端阻力的发展情况,并对 X 形桩的荷载传递机理进行了深入研究。试验结果表明：对于本次研究对象的 X 形桩,与等截面圆形桩相比：其极限承载力及桩身单位体积混凝土极限承载力均为等截面圆形桩的 1.32 倍,与等周长圆形桩相比：其极限承载力及桩身单位体积混凝土极限承载力分别为等周长圆形桩的 0.84 倍与 1.47 倍。从提高桩基承载力,节约桩身混凝土用量角度来看, X 形桩是一种具有较高的竖向承载力且造价低的新型桩,因此该桩在软土地基中有广泛的推广和应用价值。     

长短刚性桩复合地基桩、土承载性状与厚径比相关关系试验研究

通过室内模型试验,实测得到了在等厚径比条件下,长短刚性桩复合地基长桩、短桩、桩间土的承载力发挥系数,得到了长桩、短桩、桩间土承载性状与厚径比的相关关系,长短刚性桩复合地基采用等厚径比,使长桩、短桩和桩间土承载力都得到充分发挥是很困难的,且短桩承载力发挥较长桩更为充分。在等厚径比试验结果基础上,对长短刚性桩复合地基变厚径比设计进行了研究探讨,认为长短刚性桩复合地基宜采用变厚径比设计,降低长桩厚径比、提高短桩厚径比,让长桩厚径比小于短桩。变厚径比设计可采用等褥垫厚度变桩径（长桩桩径取大值）或等桩径变褥垫厚度（长桩选用较薄褥垫）来实现。     

液压高频振动沉桩的饱和土超静孔压及单桩静载特性试验研究

为解决常规锤击、电动中低频振动法进行桩基施工时引起较为严重的噪声、振动和增大电网负荷等问题,发达国家已在应用液压高频振动施工技术,但沉桩的土动力学机理以及单桩静力荷载–沉降特性等尚缺乏深入的室内外试验研究。利用大吨位液压高频振动锤,在某深厚饱和软土场地对直径500 mm、长度26～29 m的预应力管桩进行了沉桩施工试验,观测了邻近地基土超静孔压随沉桩深度而上升及其后续消散的过程;在休止期满后进行了单桩竖向静载荷试验,并将实测极限承载力与其它常规施工方法的进行了比较分析。试验结果对推广应用液压高频振动沉桩新技术,具有重要的学术和应用参考价值。     

砂岩渗透参数随渗透水压力变化的CT试验

运用岩石高压三轴加载装置和渗透压加载装置,对砂岩进行固定应力变渗透水压力试验,同时借助SOMATOMPLUS螺旋CT扫描机进行实时观测。通过试验结果分析,推出了基于CT数的岩石空隙率计算公式,从CT尺度上分析了岩石空隙率、渗透速度、渗流速度、微孔隙直径、渗透率等随渗透水压力的变化规律,结果表明:岩石的渗透参数(空隙率、微管径、渗透率)随渗透水压力的增加而增大,渗透参数随渗透水压力的变化呈对数关系,这是由于渗透水压力使岩石内部空隙发生变形,从宏观应力-应变关系看,岩石并未出现宏观破坏,还处于弹性变形阶段;而渗流速度与渗透水压力呈线性关系,符合宏观尺度渗流的达西定律。