嵌岩桩的优化设计方法研究

结合结构最优化设计概念和有限元分析,建立了嵌岩桩优化数值模型,提出了嵌岩桩目标优化设计的方法.与传统设计相比,通过对嵌岩桩进行桩径和嵌岩深度优化设计可满足桩沉降和承载力的双控要求,使桩端阻力、桩侧阻力能最大限度地得到发挥,有效减少工程投资.以ABAQUS有限元软件为平台,可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具和仿真研究环境.利用它可以模拟嵌岩桩成桩基本过程,分析嵌岩桩荷载—沉降特性,并对嵌岩桩进行了优化设计.     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验,分析了在桩顶荷载作用下,嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响,桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

海上风机嵌岩桩水平承载特性有限元分析

为确定海上风机嵌岩桩合理的嵌岩深度,本文应用有限元软件ABAQUS,建立三维有限元模型,通过水平承载力、桩身变形、荷载传递等多种因素进行分析,得出:嵌岩深度达到2倍桩直径后,增加1m嵌岩深度,水平承载力变化小于3‰,同时桩身内力和桩身变形在数值和规律上不再有明显变化,故认为最佳嵌岩深度为2倍桩径.     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验，分析了在桩顶荷载作用下，嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响，桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

灰岩地区超大吨位荷载下嵌岩桩承载力特性分析

基于南宁市灰岩地区进行的超大吨位桩基静载试验,对桩身轴力和变形进行了测量,并利用有限元软件分析了桩长、桩径、长径比3 个因素对灰岩地区嵌岩桩承载特性的影响。试验结果表明: 嵌岩深度约为10 m 的试验桩最大试验荷载在31 000 ～ 36 000 kN,能够达到设计承载力要求,而嵌岩深度约为5 m 的试验桩承载力均达不到设计承载力要求; 嵌岩深度对灰岩地区嵌岩桩的承载特性影响最大,嵌岩段越长,桩的承载力越高。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

大直径嵌岩桩（墩）嵌岩侧阻力取值影响因素的探讨

本文通过工程设计实践及对有关岩土工程资料的分析，根据大直径嵌岩计的荷载传递特点，对影响嵌岩段桩侧阻力的因素进行了相应探讨。     

某办公楼嵌岩桩的嵌岩深度分析

分析了海口市某办公楼钻孔灌注桩的嵌岩深度及影响因素，试验分析表明，桩的长径比较大时，桩端阻力所分担的荷载仅占荷载的一小部分，因而在满足施工质量的前提下，可适当减小桩的嵌岩深度，该工程设计嵌岩深度1.5m，实际采用了0.8m，加快了施工进度，降低了工程造价。     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态,而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下,由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态,其三轴应力强度远高于单轴强度.因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态,明显偏于保守.嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点.为此,应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究,提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法.     

嵌岩端承桩竖向承载的扩孔理论分析

探讨了嵌岩桩嵌岩段的应力路径及工作机理,应用圆孔扩张理论,分析了嵌岩桩的承载机理.随着桩周挤压应力p的增大,围绕柱形孔的柱形区域将由弹性状态进入塑性状态,塑性区随p的增大而不断扩大,塑性区以外土体将保持弹性状态.利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导了嵌岩桩嵌岩段的极限强度以及嵌岩段的极限竖向承载力的计算公式,并将扩孔理论分析结果与实测试验资料进行分析对比,研究表明,该方法可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具.     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。     

重庆市嵌岩桩单桩承载力可靠指标分析

对重庆市近10年102根嵌岩灌注桩试桩资料进行统计分析,建立单桩无量纲随机变量的极限状态方程,采用改进JC法和Monte-Carlo法计算得到重庆地区嵌岩桩基目标可靠度的范围,进而提出重庆地区嵌岩桩基目标可靠指标的建议值。最后引入可靠系数(代替荷载分项系数和抗力分项系数)并计算了嵌岩桩单桩承载力的可靠系数,提出采用可靠系数表达的极限状态设计实用表达式,该表达式体现了简单实用的原则,利于设计人员掌握和理解,便于工程应用。     

钻孔嵌岩灌注桩承载特性试验研究

钻孔嵌岩灌注桩已成为高层建筑较常用的基础形式之一．在南昌地区某工程中，通过对钻孔灌注桩进行静载试验，分析研究了钻孔嵌岩灌注桩的承载特性和荷载传递机理，对此类桩的侧摩阻力与端阻力的问题进行了探讨。     

嵌岩桩与多层土质构造下摩擦桩的自平衡法测试

结合检测工况对测试数据的影响,对自平衡"精确转换法"进行改进,提出摩擦桩位移协调转换法和嵌岩桩的荷载协调转换法,实际应用结果说明两种转换方法合理。所得测试结果表明湄公河大桥桩基承载力符合设计要求;分析湄公河大桥试桩的侧摩阻力和端承力分布,嵌岩桩和摩擦桩纵向承载均以侧阻力为主。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力调试等试验结果的基础上，对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析，探讨了附加应力沿深度变化规律；研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律，对钢渣单桩和碎石柱以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析；对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测．     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析,探讨了附加应力沿深度变化规律;研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律,对钢渣单桩和碎石桩以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析;对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测。     

影响桩基承载力及沉降因素的灰关联分析

以土力学及弹性理论为基础,推导出了单桩荷载—沉降曲线的关系式。在此基础上利用灰色理论对影响桩基承栽力及沉降的因素进行了灰关联分析。同时指出采用石灰桩、碎石桩等对桩周土进行加固,能有效地提高单桩载力及降低桩基沉降。