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。     

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。     

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。     

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。     

竖向受荷PCC桩宏细观工作性状研究

 采用可视化模型试验及离散元数值仿真方法,对竖向受荷现浇混凝土大直径薄壁管桩(简称PCC桩)桩土传力特性、位移场发展规律及破坏性状进行深入研究。研究结果表明：PCC桩荷载–沉降曲线呈缓变型,桩外侧摩阻力高于内侧摩阻力,内侧摩阻力发展滞后于外侧摩阻力,桩外侧摩阻力在桩身上段发挥较充分,内侧摩阻力在桩身下段发挥较充分,桩内侧摩阻力及端阻力控制PCC桩后期承载力;桩外侧土体以斜向下的剪切变形为主,其影响范围约为2D;内侧以竖向压缩变形为主,加载初期与桩同步变形,加载后期桩内侧下部土体与桩之间相对位移明显大于桩内侧上部土体;桩端土体可分为圆锥形竖向压缩区及侧向变形区,其在深度方向的影响范围达到4D,桩端土变形模式在平面上呈扇形;接触力链的分布与侧阻力沿桩长分布特征基本保持一致,而桩端土孔隙率的变化则从细观角度反映侧阻先于端阻发挥。研究成果对于进一步明确PCC桩与土相互作用的内在机制具有意义。     

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。     

黏性土中大直径超长钻孔灌注桩承载性状及单桩沉降分析

基于太湖湖沼相沉积土地区某在建轨道交通工程的4根试桩现场静荷载和桩身应力测试试验,研究该地区大直径超长钻孔灌注桩竖向荷载下的侧、端阻力发挥特点,并利用一维杆系结构有限单元法与剪切位移法相耦合的混合法分析大直径超长钻孔灌注单桩沉降。研究结果表明：大直径超长钻孔灌注桩单桩受竖向荷载时,侧、端摩阻力发挥呈现从上到下逐步发挥的特点,且侧、端阻力非同步发挥,相互影响;侧摩阻力发挥极限值所需桩土相对位移为4～7 mm;应用可考虑桩周介质的非均质性、边界上剪切滑移非线性等复杂性质的有限元法和剪切位移法相耦合的混合法,可成功预测分析单桩沉降。     

广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

深圳某工程大直径超长桩原位抗压静载试验

结合某软土地基中大直径超长桩的抗压静载试验,通过桩身钢筋笼上布设的钢筋测力计,测得了桩身轴力并推算出侧摩阻力,综合分析了软土地基大直径超长桩在设计荷载作用下的承载特性,明确了该工程基桩在设计荷载条件下的承载特性。试验依据沿桩长的侧摩阻力分布及桩土相对位移,结合场地地质状况,分析了各土层的侧摩阻力发挥情况。     

桩身阻力分布分析

通过工程实例介绍桩侧摩阻力和桩端摩阻力在桩顶分级荷载作用下的分布情况,进一步分析桩侧、桩端摩阻力发挥与桩身变形和荷载传递的关系,为大直径超长的摩擦桩的工程设计提供设计参考。     

轴向荷载对横向受荷桩承载性状影响的参数分析

基于小变形假定,建立受轴向荷载作用的横向受荷桩变形控制方程,针对主要影响因素进行参数分析,研究表明轴向荷载对横向受荷桩承载性状的影响程度与两者的相对大小有关.当轴向荷载相对较大时,应重视轴向荷载对桩身内力和挠曲变形的影响,此时轴向荷载的存在对于柔性桩上部的内力和侧向挠曲影响比较显著,对于其深部的影响相对较小;地基系数呈...     

大直径挖孔扩底桩的承载性能研究

根据单桩静载荷试验的结果 ,分析了以卵石层为桩端持力层的大直径挖孔扩底桩的荷载—沉降曲线类型、桩身轴力的分布特征及桩侧摩阻力的发挥性状 ,并对其承载性能进行了研究。     

Centrifuge modeling of the behaviour of helical piles in cohesive soils from installation and axial loading

Centrifuge modeling offers a viable tool for research in the soil-pile interaction, but this technique has not been used for helical piles in cohesive soils. A centrifuge model test program of helical piles in cohesive soils was carried out to investigate the axial soil-pile interaction and pile failure mechanism. Helical piles were installed while the centrifuge was spinning, which enabled the determination and interpretation of installation torque and pore pressure response of the soil. An analytical model for calculating the installation torque of helical piles screwed into cohesive soils was proposed and verified by test results. The pore pressure response to pile installation was monitored near two piles at two depths. Comparing the measured dissipation curves with the analytical curves for driven piles suggested that the excess pore pressure was primarily induced by the helical pile shaft. The model piles were axially loaded under 20 g condition. The present research may be considered as the first centrifuge test program that measured the axial load distribution along helical piles. The shaft internal loads were recorded using an innovative strain gauging method. The results show that the axial failure modes of helical piles depend on the strength of soil and inter-helix spacing. In general, it may be easier for a stiffer clay to form an inter-helix soil cylinder during axial pile movement.     

Experimental research on CFST member with different sections under combined compression and bending

以轴压比为变化参数,进行了4根圆形和4根哑铃形钢管混凝土柱的压弯试验,对两种截面钢管混凝土柱在压弯荷载作用下的变形模式、荷载-变形曲线和压弯相关曲线进行了对比分析。结果表明：两种截面钢管混凝土构件随着轴压比的增大,构件的延性呈降低的趋势,由于哑铃形截面面内刚度较大,相同轴压比下哑铃形钢管混凝土抵抗弯矩和变形的能力要强于圆形钢管混凝土。通过对圆钢管混凝土和哑铃形钢管混凝土压弯曲线的分析,发现直接采用圆钢管混凝土的压弯相关曲线方程计算哑铃形钢管混凝土,结果偏于保守,还需进一步的有限元分析才能提出适用于哑铃形钢管混凝土的压弯相关曲线。     

长短桩组合桩基础模型试验及承载性能分析

长短桩组合桩基础作为一种新型的桩基形式,对其承载性状、工作机理的研究很有必要。本文在室内模型试验的基础上,对长短桩组合桩基础的荷载与沉降的关系、桩身侧摩阻力分布、桩身内力以及长短桩组合桩基础中长桩和短桩承载性状发挥状况等问题进行了分析,得到了一些规律性的、有价值的结论。     

滑动测微计在自平衡条件下的桩身内力测试

在自平衡桩基静载荷试验的基础上,采用滑动测微计法作为内力测试手段进行桩身内力测试,得到了自平衡条件下的桩身轴力和桩侧摩阻力测试曲线,并对测试结果进行了对比与分析,提出了需要进一步研究的方向。     

Axial response and material efficiency of tapered helical piles

Different techniques have been proposed to increase the bearing capacity of open-ended piles.Welding helices to the shaft and tapering the pile shaft could be used simultaneously to enhance the static and dynamic behaviors of these piles.This paper subjects the bearing capacity,stiffness,frictional behavior,and material efficiency of the tapered helical piles to scrutiny.Tapered helical piles are introduced herein as an alternative option to improve the material efficiency of hollow piles.Based on the Taguchi method,a series of experiments was designed and conducted.The axial responses of tapered helical piles are also investigated using finite element analyses.The results derived from loadedisplacement curves and strain gages are used to characterize the axial compression responses of tapered helical piles.The effects of tapered angle,helices diameter and helices distance are examined using dimensionless parameters,and the degree of contribution of these factors is calculated on each of the enumerated variables individually.Experimental results show that the shaft friction resistance of tapered helical piles increases continuously with the pile head settlement.Furthermore,the effect of tapered wall on the shaft friction resistance is more tangible at low stress levels.The results showed that the relative material efficiency factor of the optimum pile could be 2.5 times that of unoptimized pile with a similar quantity of material.     

软土地区桥台桩基负摩阻力试验研究

软弱土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是所谓的桩侧负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。通过软土地区桥台桩基的现场试验研究,获得了软土地区台背路基填土过程之中和之后的第一手资料,揭示了软土地区桥台路基填土时,桥台基桩内力和负摩阻力的变化规律。试验结果表明:台后填土对桥台基桩轴力的影响不仅发生在填筑施工期间,而且在施工完毕后相当长一段时间内仍有一定的影响;由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小,桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化。