基于光纤光栅传感技术的预应力高强混凝土管桩高温高压测试研究

针对预应力高强混凝土(PHC)管桩高温高压蒸压养护的生产工艺,在3根PHC管桩生产过程中分别绑扎光纤布拉格光栅(FBG)传感器。为了避免温度对FBG传感器的影响,在PHC管桩进蒸压釜之前对FBG传感器光纤尾纤和FC接头采取隔热保护措施,同时在预应力混凝土钢棒上绑扎FBG传感器,进行对比试验。结果表明:如果不采取隔热处理,试验选用的FBG传感器在180℃高温、1 MPa高压下不能存活;采取隔热处理后,植入PHC管桩的FBG传感器存活率极高。FBG温度传感器受高温噪声影响,产生噪声波长,恢复常温后仍无法继续进行桩身温度测试,FBG应变传感器蒸压养护12 h后恢复正常工作,可以用于压桩过程中桩身的应变测试。     

PHC管桩工程特性分析

以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩受力特性研究。利用桩身预先埋设的光纤传感器,并借助静载荷试验、高应变和静力触探等现场测试手段,研究了PHC管桩在不同级别荷载作用下桩身沿深度的受力分布特征,发现PHC管桩侧摩阻力不仅与地基土层性质相关,而且其分布特征也与桩埋置深度有很大关系;桩体上段摩阻力较小,中间段发挥度最大,下段桩身轴力衰减较快;根据试验结果提出了PHC管桩单桩承载力修正公式,用该式求得PHC管桩单桩承载力与静载荷试验结果吻合,说明修正公式是合理的。     

PHC管桩承载力时间效应研究

分析了PHC管桩承载力时效性特征,探讨了考虑时效性的管桩单桩承载力计算方法,通过现场试验,分析了PHC管桩单桩承载力与沉桩间歇时间的关系,建立了考虑时效性的单桩承载力计算公式。     

长螺旋钻孔植桩工法竹节桩承载力试验研究

在天津市滨海新区某典型场地,分别进行了长螺旋钻孔植桩和锤击法施工的竹节桩单桩抗压承载力试验,并与锤击法施工的PHC管桩进行对比,对不同施工工艺的承载力特点进行了分析。现场试桩数据表明,锤击法施工的竹节桩的承载力大于锤击法施工的PHC管桩,但离散性大,适用性差。长螺旋钻孔植桩工法竹节桩的承载力比锤击法施工PHC管桩承载力提升明显,且和锤击法施工的竹节桩比,其承载力发挥相对稳定。     

PHC管桩水平承载力试验与设计构造

预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)因承载力高,施工方便,造价低,近年来许多地区特别是抗震设防地区得到广泛应用,但其水平承载力特性研究较少.通过3根PHC管桩水平力作用下的试验,研究PHC管桩水平承载力性状,提出采用PHC管桩在设计与构造上的一些建议.     

PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法

目前在实际工程中适用于计算管桩在水平荷载作用下的方法较少,且常用的m法和p-y曲线法也存在问题,对此提出一种PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法。通过理论分析,阐明PHC管桩单桩在水平荷载作用下承载力的合理性;基于试验提出PHC管桩水平极限承载力的预测方法;通过比较不同计算方法得出的极限荷载值,证实p-y曲线与有限层法相耦合的计算方法能较准确地模拟水平荷载作用下PHC桩的工作特性。     

复杂地质条件下PHC管桩的设计优化及施工实践

基于工程地质资料，通过对PHC管桩试桩静载荷试验相关数据的归纳分析、反演计算，确定了合理的桩型、单桩竖向承载力设计值和桩数；针对桩基持力层层顶埋深起伏较大的特征，并考虑施工中沉桩的可行性，采用了分区变桩长的设计优化。在PHC管桩沉桩过程中，为确保周边环境安全，采取了多种技术防范措施，获得了良好的工程效果。     

PHC管桩在大面积深厚粉煤灰场地中的应用

结合实例工程,分析大量的外业勘探、原位测试、室内试验及多方案试桩数据,对预应力高强混凝土管桩(PHC)的承载力性能进行了深入的研究。通过现场静载荷试验,研究了PHC管桩在大面积深厚粉煤灰场地中的承载性能、桩顶沉降量以及水平抗力系数的变化情况,确定了单桩承载力特征值的取值。根据本文的研究成果,进一步说明了粉煤灰场地中进行PHC管桩试验研究的重要性,同时也为类似工程项目的桩基设计与施工提供借鉴和参考。     

PHC管桩端阻力的研究

对PHC管桩静载荷试验结果和按照《建筑桩基技术规范》(JG J94-94)的查表值比较。分析PHC管桩以粉土、砂土作为桩端持力层时所产生的端阻效应对单桩竖向极限承载力的影响。并提出计算PHC管桩单桩极限承载力时应考虑"土塞"效应。     

PHC桩在软弱土层地铁车辆段地基加固中的应用

地铁车辆段站场后期土方填筑量较大,若路基地基加固不到位,常常会发生较大的工后沉降,这种现象在软弱地层中更易发生。以杭州软弱地层地铁车辆段PHC桩加固地基工程为例,探讨了软弱土层力学特性对管桩的影响,提出了地铁车辆段管桩加固地基关键施工技术,分析了管桩的施工效果。结果表明：不同地层对管桩承载力影响较大;管桩的极限承载力随着时间的增长而增大,且管桩施工完成后,前7天时间内,承载力增长速率较快;PHC桩单桩承载力极限试验值曲线在1 050 k N上下波动,均大于设计值1 000 kN。通过工程实践,说明PHC桩在软弱土层中应用效果较好。     

侧向变位PHC管桩竖向承载力的分析与计算

近年来,对PHC管桩的各项性能的研究已日趋完善,但对于侧向变位PHC管桩的承载力研究的较少。实际工程中的基桩大都处于非理想受荷状态,各种的侧向变位对承载力有不同程度的影响。当入土的管桩在施加竖向荷载前存在一定的倾斜时,所施加的荷载就会在桩身中造成附加弯曲变形。本文分别以PHC管桩桩身截面抗拉、抗压强度为强度控制因素,应用横向受荷桩的通解法计算不同倾斜情况下管桩的内力矩,再结合竖向荷载推导承载力公式。     

Investigation on in-situ test of penetration characteristics of open and closed PHC pipe piles

To investigate the load transfer mechanism of open and closed Pre-stressed High-strength Concrete (PHC) piles jacked into layered soil, a full-scale in-situ test was conducted. In this test, the axial stress experienced by one open and two closed PHC pipe piles during jacking into layered soil was monitored using Fiber Bragg Grating (FBG) sensors mounted on pile shaft. The test results showed that (1) The jacking force on pile depended on the soil mechanical properties at the end of pile; (2) The variation of axial force on pile reflected that the compaction effect of soil for closed pile was larger than that for open pile; (3) At the beginning of penetration depth, the variation of shaft and end resistances on the open pile were different from those on the closed piles; (4) The variation of average shaft resistance relied on the mechanical properties of soil at the side of pile.     

成层软土地区高层建筑PHC管桩抗震性能研究#br#

以天津成层软土地质条件下采用桩筏基础的高层建筑为背景,利用有限元方法建立上部结构-桩-土相互作用模型,对PHC管桩在地震荷载下的内力进行研究。研究表明,桩筏基础在地震荷载作用下,角桩将产生较大的内力,减少承台对管桩转动自由度的约束可有效改善其抗震性能。有地下室的结构在地震荷载下的桩顶内力将小于无地下室的结构,但其影响范围在桩顶以下10倍桩径范围内,此外,桩顶周围软弱土层的存在也会对桩顶内力产生较大影响,因此在进行设计时,应充分考虑地下室和桩顶周围软弱土层的综合作用,仅考虑地下室的影响可能会使管桩在地震荷载下处于不利的受力状态,改良桩顶周围土体的性质可明显降低地震荷载作用下的管桩顶部内力。     

PHC管桩桩身缺陷的填芯补强

材料性能的缺点导致PHC管桩在施工中受到外界的影响较大,容易出现各种缺陷。提出利用管桩中心空孔实施填芯补强的方案,并推导出填芯体的配筋量和搭接长度计算公式。进行现场PHC管桩水平承载力试验,对比填芯体补强后PHC管桩与正常PHC管桩水平承载力变化情况,验证了计算结果可供实际工程所应用。     

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。     

不同高强预应力管桩抗震性能的试验对比

工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。     

PHC管桩施工工艺

归纳了PHC管桩的工艺特点,分析了PHC管桩的工艺原理,介绍了PHC管桩的施工工艺流程及操作要点,提出了具体的质量控制措施,并通过具体工程实例进行了说明,以推广PHC管桩的应用。     

竖向荷载作用下PHC管桩受力机理试验研究

通过对PHC管桩竖向承载力的现场试验研究,得出了试验桩的荷载—沉降曲线,研究了PHC管桩的受力机理,分析了PHC管桩竖向荷载传递特性,为进一步研究奠定了基础。     

层状地基中PHC管桩的静压残余应力试验研究

静压桩贯入过程中,因桩顶卸荷残留于桩身的应力较为显著。通过成层土地基中5根桩身预埋准分布式FBG光纤传感器的静压桩足尺试验,对开口PHC管桩沉桩过程中施工残余应力性状、沉桩结束17 d内桩身残余应力的发展变化情况及其对后续静载荷试验影响进行了阐述。试验表明,开口PHC管桩桩身残余应力及桩侧平均残余摩阻力随贯入深度呈折线型分布,中性面深度与贯入桩长比值介于0.66～0.92之间,其大小与桩端持力层密实度及桩端残余应力呈正相关关系。土塞效应成为制约开口PHC管桩桩端残余应力不同于其他桩型的主要因素之一;休止期内桩身残余应力逐渐趋于稳定,中性面处桩身残余应力降低幅度介于3.2%～29.88%之间,桩端残余应力降低幅度介于10.78%～32.39%之间;静载荷试验过程中不考虑施工残余应力将高估中性面以上桩侧摩阻力约53.46%,低估中性面以下桩侧摩阻力及桩端阻力分别56.62%,10%。研究成果可为进一步研究开口PHC管桩施工残余应力性状提供依据。