大直径薄壁筒桩承载力计算新方法

基于ICP方法,提出考虑土芯贡献的大直径薄壁筒桩竖向承载力计算新方法,即不考虑桩内侧摩阻力;桩端阻力按闭口桩端阻的1/2计算,单位桩端反力取桩端上下2倍桩径范围内土体CPT锥尖阻力的平均值;破坏面内摩擦角取直剪试验峰值内摩擦角的1.2倍;用简化公式计算打桩后土体的径向有效应力。该方法综合考虑我国浙江地区软土的特点,比ICP方法简单、实用、参数更易确定,通过工程实例验证,并与计算桩侧摩阻力的α法、R1,R2,R3法及V&F法比较,结果表明,新方法的计算结果最接近实测值。     

大直径薄壁灌注筒桩土芯对承载性状影响的试验及其理论研究

筒桩土芯性状复杂,土芯对单桩竖向承载力作用机理尚不明确,当前筒桩承载力计算还不成熟。通过试验手段,从土芯高度及土芯力学性状两方面来分析土芯对单桩竖向承载性状的影响,对新型薄壁灌注筒桩竖向承载性状进行了研究。根据土芯顶端分担荷载与否把筒桩结构分为两类,并分别对筒桩内侧摩阻力产生机理进行分析,核心是土芯与筒桩存在相对位移趋势以及相对位移的发生是筒桩内侧摩阻力产生的原因,假设内侧摩阻力随深度减小呈指数函数形式衰减;在此基础上得出了筒桩内侧摩阻力以及土芯顶端分担荷载的计算方法。试验研究与理论研究结果表明,土芯的存在对提高单桩承载力及减少沉降有较大贡献。根据试验及对土芯性状进行分析,建立了筒桩竖向承载力计算公式,工程实践证明了其实用性。     

考虑土芯作用的大直径灌注筒桩轴向荷载传递性状分析

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为高速公路软弱地基处理中的一种新型高效优质桩。筒桩具有与一般的灌注或沉管实心桩不同的荷载传递机理,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧阻、桩外侧阻和桩端阻荷载传递模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过一工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对增大承载力和减小沉降量都有贡献。     

现浇混凝土大直径薄壁管桩桩内外侧壁摩阻力特征分析

现浇混凝土大直径薄壁管桩(PCC桩)的侧阻由外侧壁摩阻力和内侧壁摩阻力构成。采用模型试验和理论分析方法,研究了PCC桩的内、外壁侧摩阻力发挥机理和分布特征。结果表明:随荷载增加,外侧壁摩阻沿桩身分布先增后减,且其极值先于内侧摩阻力产生;加载初期,内侧壁阻力随外荷载加大但趋势并不明显,加载后期,内侧壁阻力出现显著增大且趋势明显。桩筒内土体因受内壁约束,芯筒内土在加载初期以竖向压缩变形为主,随外荷载增大桩筒内侧壁摩阻力持续增大,这是内侧摩阻不同于外壁侧阻的根本原因。     

土性经验公式在基桩极限承载力分析中的应用

针对粘性土和砂土的不同特性,分别给出了桩侧极限摩阻力及桩端阻力的工程经验公式。粘性土中桩侧极限摩阻力和桩侧阻力与土体的不排水抗剪强度联系在一起;砂土中桩侧极限摩阻力和桩端阻力与土体的上覆有效应力联系在一起,并考虑了大直径桩的应力释放效应。通过两个算例探讨了粘性土中桩无量纲极限承载力与桩身长细比、桩径及土体内摩擦角、不均匀系数的关系;探讨了砂土中桩无量纲极限承载力与桩体长细比、桩径和砂土极限状态摩擦角、相对密实度的关系。最后,通过一个工程实例对本文方法进行了验证。本文方法可在初步设计时预估基桩的承载力。     

大直径薄壁灌注筒桩竖向荷载传递性状解析分析

筒桩与土芯存在相对位移趋势以及它们之间相对位移的发生是筒桩内侧摩阻力产生的原因。本文考虑竖向荷载作用下大直径薄壁灌注筒桩内摩阻力发挥情况,在前期工作基础上进行了修正改进,采用一种桩内侧阻、桩外侧阻和桩端阻荷载传递模型,对桩周外侧土处于弹性状态时内侧摩阻力便开始发挥的情况进行解析求解,推导出大直径薄壁灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式。通过一工程算例,验证本文公式的实用性。     

大直径灌注筒桩轴向荷载-沉降曲线的一种解析算法

大直径现浇混凝土薄壁筒桩为主要应用于软弱地基处理的一种桩型。筒桩的荷载传递机理不同于一般的灌注或沉管实心桩,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。本文采用按桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的计算方法,考虑土体强度沿深度线性变化的特性,并考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧摩阻力、桩外侧摩阻力和桩端阻力共同传递荷载的模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过两个工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对提高承载力和减小沉降量都有贡献。     

大直径钻孔灌注桩桩侧极限摩阻力研究

根据试桩静载荷试验及桩身应力测试结果和对桩侧极限摩阻力预测技术系统的分析 ,研究了粘性土中大直径钻孔灌注桩 (LDBPs)的桩侧极限摩阻力的预测方法和指标确定。针对硬粘土或超固结土 ,提出了不排水强度指数的概念 ,综合了粘性土不排水条件下的内摩擦角和粘聚力。基于这一概念 ,对传统的“α法”进行了扩展 ,使之成功地应用于粘性土中LDBPs桩侧摩阻力的预测。同时还对用SPT锤击数N预测粘性土中LDBPs的桩侧摩阻力进行了统计分析 ,并对粘土和亚粘土分别提出了相应的回归公式     

旋喷搅拌加劲桩桩-土摩阻力试验检测分析

通过对旋喷搅拌加劲桩桩体与土体之间摩阻力试验,得出了旋喷搅拌加劲桩高压旋喷作用使一定范围内的土体结构发生重新组合,形成一种新型的水泥—土互嵌式结构,改善了土体的力学件质,增大了周围土体的重度、黏聚力和内摩擦角,给出了桩体与地层土体之间的摩阻力计算分析方法.通过对检测数据的反演,优化了旋喷搅拌加劲桩桩土间摩阻力强度计算公式,对加劲桩支护结构设计中的取值具有重要意义.     

取土引孔尺寸对预制桩桩侧摩阻力的影响分析

基于沉桩过程为圆孔扩张过程的假设,采用love位移函数对弹性区应力场进行求解,塑性区的土体假定为Mohr-Coulomb材料,并求解塑性区的应力场以及桩侧摩阻力,使用Matlab软件进行理论计算,讨论了不同引孔深度、引孔半径、内摩擦角及塑性区体积应变对桩侧摩阻力的影响,结果表明:随着引孔半径和深度、土的内摩擦角的增大,土体塑性区体积应变的减小,桩侧摩阻力逐渐减小。     

大直径现浇混凝土薄壁筒桩竖向荷载传递机理研究

大直径现浇混凝土薄壁筒桩是一种新的地基处理技术，已在公路、堤防工程中得到应用，由于对其竖向荷载传递机理及承载力特性缺乏深入研究，目前设计计算中仅进行粗略地估算，势必引起较大的误差，开展这方面的研究非常必要。本文通过有限元分析方法，考虑桩土接触形式、土体自重初始应力场和土体的非线性．通过有限元计算的荷载一沉降曲线结果与现场试验结果对比，验证了有限元分析方法的合理性。在此基础上开展了顶部封盖筒桩的荷载传递机理研究，提出了筒桩竖向承载力的四个组成部分及发挥情况，并详细分析了筒桩内摩阻的分布形式，本文研究结果将为筒桩竖向承载力设计提供可靠基础和依据。     

盾构隧道开挖面稳定极限理论研究

基于村山氏极限平衡法和极限分析上限法研究了盾构隧道开挖面稳定性,推导了维持开挖面稳定的最小极限支护压力计算公式.类似于Terzaghi地基承载力的叠加原理,将极限支护压力表示为土体黏聚力、地表超载和土体重度三项贡献的叠加,并对各自影响系数进行了分析.分析结果表明,极限平衡法得到的黏聚力影响系数随土体内摩擦角增大而增大,...     

预应力锚杆复合土钉支护稳定可靠度分析

针对预应力锚杆复合土钉支护结构的稳定可靠性分析问题,以极限平衡理论为基础,建立了基坑稳定性分析安全系数求解公式和可靠性分析功能函数。以土体力学参数为作为随机变量,应用 Monte Carlo重要抽样法计算了基坑稳定性可靠度指标和失效概率,通过工程实例进行了分析。分析表明：该稳定性计算公式计算的安全系数符合工程要求并且通过可靠性分析,因而使用该方法对复合土钉支护结构稳定性计算是有效的;基坑可靠性分析中,可靠度指标β和失效概率 Pf受土体黏聚力、内摩擦角与摩阻力的变异系数的影响较大,前者随变异系数的增大而减小,后者随变异系数的增大而增大;对于土体力学参数分布选型参数 c 采用对数分布,φ、qsik采用正态分布对可靠度计算分析比较合理。     

薄壁筒桩在滩涂土地区荷载传递特性现场试验研究

 目前,国内外缺乏通过现场试验对薄壁筒桩荷载传递特性方面的研究,关于筒桩加固滩涂土地基的研究也较少。以温州浅滩一期半岛起步区首期1#地块为工程背景,进行现场荷载试验,以现场实测数据分析筒桩荷载传递特性。研究结果表明：在最大荷载作用下,较长的筒桩表现为端承摩擦型桩,桩侧摩阻力比约为75%,较短的筒桩表现为纯摩擦型桩,通过增加桩长、桩径可以提高筒桩竖向承载力;该类地区适合建5层以内工业厂房;桩身轴力自上向下逐渐发挥,桩身上部与下部土层摩阻力异步发挥;当上部土层达到极限侧摩阻力时,随着荷载的增加,出现侧阻软化现象,内侧摩阻力沿桩身自下向上逐渐发挥,为外侧摩阻力的20%～25%。采用簿壁筒桩加固滩涂土地基时,应考虑土芯内侧摩阻力对承载力的贡献。     

抗滑桩桩间挡板土压力极限上限分析

悬臂式抗滑桩被广泛应用在边坡工程中。为阻止桩间土局部失稳,需在抗滑桩桩间设置挡板,因此,合理计算桩间挡板土压力对设计工作至关重要。为研究抗滑桩桩间挡板土压力问题,首先,以桩间潜在失稳土体为研究对象,依据实验现象建立桩间挡板土压力三维计算模型;然后,基于极限上限理论,计算桩间潜在失稳土体处于极限平衡状态时的外力做功功率和滑动面上的能量耗散,得到能量平衡方程式,推导出桩间挡板土压力表达式,并将理论分析结果与实验结果进行了对比;最后,通过参数分析,研究抗滑桩悬臂段高度、桩间净距、填土坡面倾角、土体黏聚力和内摩擦角变化时,挡板土压力的变化规律。结果表明:桩间挡板土压力随抗滑桩悬臂段高度、桩间净距和坡面倾角的增大而增大,随内摩擦角的增大而减小。     

桩的泊松效应对抗拔系数λ的影响

考虑桩的泊松效应对抗拔桩和承压桩桩侧摩阻力的影响,推导了由于泊松效应而引起的桩侧摩阻力减小(增加)的计算公式,据此计算出抗拔桩和承压桩各自的侧摩阻力总和Qt、Qc,并求得理论抗拔系数λ=Qt/Qc.分析了桩的长径比、桩的泊松比、土体内摩擦角、桩土摩擦角等参数的变化对入的影响,得到一些有意义的结论,可为抗拔桩的设计工作提供参考.     

有限土体主动土压力计算

 建立在半无限土体假定基础上的朗肯、库仑土压力理论并不适用于有限土体土压力的计算。根据实际情况,建立有限土体土压力计算模型,基于极限平衡理论及平面滑裂面假定,在考虑土黏聚力及有限土体宽度的基础上,推导有限土体滑裂面剪切破坏角的数学表达式,并建立有限土体主动土压力计算公式。所建立的计算公式表明,有限土体滑裂面剪切破坏角不再是库仑土压力理论给出的定值45°+j/2,而是一个变量,与计算深度、土内摩擦角、土黏聚力及有限土体宽度有密切关系。通过算例分析发现,有限土体滑裂面剪切破坏角随深度增加成非线性增长;而与土黏聚力和有限土体宽度成负相关;随着土内摩擦角的增大,剪切破坏角先是减小,随后增大。最后,将有限土体土压力计算结果与朗肯土压力进行对比,证实了有限土体主动土压力计算公式的合理性。     

考虑土体各向异性的沉桩数值模拟

根据已有的平面应变试验数据,拟合得到了内摩擦角的各向异性变化曲线以及剪胀角与围压、相对密度的关系,并基于此来模拟在各向异性土中的沉桩过程。分析了沉桩过程中桩周土体的位移、应力、主应力及塑性区分布情况,并和土体各向同性条件下的模拟结果进行了比较。结果表明:沉桩结束后,桩身周围土体处于屈服状态,远离桩身的土体处于弹性状态;桩身周围土体位移向上,具有明显的挤土效应;只有小部分土体的滑动摩擦角达到了峰值内摩擦角,绝大部分土体的滑动摩擦角都小于峰值内摩擦角;土各向异性条件下的模拟结果与各向同性条件下具有一定差异,土各向异性条件下得到的竖直位移、竖直应力和水平应力相对于各向同性整体上较小。     

桩承式路堤土拱效应分析的改进有限元模型

土拱效应在桩承式路堤中的桩土荷载分担方面具有重要作用。本文提出了一个改进的三维有限元模型来模拟土拱效应。该模型利用不同刚度的弹簧来模拟桩与桩间土,不需建立桩与土体模型,提高了计算效率。结合现场试验及其他学者提出的理论证明了模型的有效性。通过改变路堤分布荷载以及路堤填料的内摩擦角进行对比试验,数值分析结果表明,土拱存在最大、最小两个临界拱高,且不同位置的桩间土体受土拱效应影响不同。等沉面高度与土拱最大拱高并不完全一致,土拱效应的产生滞后于沉降差。在不同路堤填土内摩擦角情况下,路堤填土的应力及沉降分布基本不变,随着路堤填土内摩擦角的增大,路堤沉降有效减小。研究结果可为工程设计人员提供有益的参考。     

大直径现浇混凝土薄壁筒桩竖向承载性状数值分析

本文通过有限元分析揭示了顶部封盖简桩的荷载传递机理,考虑了桩土接触、土体自重初始应力场和土体非线性的情况,并分析了简桩内摩阻的分布形式。有限元计算所得的荷载—沉降曲线结果与现场试验结果进行了对比,结果非常接近,从而也验证了本文有限元分析方法的合理性。