水泥土桩荷载传递性状的数值分析

根据位移协调理论,采用荷载传递函数法分析了竖向受荷下相关因素对水泥土桩荷载传递规律的影响。桩侧传递函数采用双曲线模型,以桩身轴力为迭代变量,进行迭代计算。为验证本文分析模型的有效性,对工程实例进行了数值计算,计算得到的水泥土桩荷载-沉降曲线与工程实测曲线基本吻合,尤其对于荷载水平较低的情况计算值与实测值误差更小。研究表明:较高的荷载水平能使桩体下部侧摩阻力充分发挥;增大弹性模量能使桩更容易将荷载传递到较深的土层中;侧摩阻力随长径比的增大而减小;而内摩擦角对水泥土桩荷载传递的影响不大。该研究结果对桩的设计和承载力的计算具有重要意义。     

深嵌岩桩承载特性及其荷载传递法应用

为了弥补大直径深嵌岩桩(嵌岩比hr/b≥5)承载特性研究领域的不足,利用青岛海湾大桥试桩zh12的自平衡测试结果,对大直径深嵌岩桩的承载特性进行了分析。研究了深嵌岩桩嵌岩段实测的桩侧摩阻力与位移关系以及桩端阻力与位移关系,并与采用双曲线分布模式的荷载传递法进行了比较。研究结果表明:在软岩地区,大直径深嵌岩桩基桩顶处的荷载位移曲线为缓变型,近似为直线分布形态。从实测曲线的拟合结果来看,岩层处的侧摩阻力与位移关系采用双曲线拟合是可行的,参数1/b也能反映出桩侧极限摩阻力的数值;桩端岩层实测的荷载位移曲线也与双曲线形态比较相似;利用拟合曲线所得到的参数a、b反演计算所得到桩顶荷载位移曲线也与自平衡测试方法的实测结果接近。最后,根据实测结果分析了在不同单轴抗压强度状态下,桩侧极限摩阻力经验公式中参数α的取值范围。     

微型桩单桩抗弯承载力计算公式的推导及验证

在微型桩加固边坡工程中,桩体的抗弯承载力是评价边坡稳定性的重要指标。因此,提出了微型桩等效刚度的计算方法,基于混凝土钢管桩抗弯承载力公式,并考虑受压区水泥砂浆体的影响,推导了两种不同配筋截面类型微型桩的抗弯承载力计算公式。最后,通过三点加载的数值试验获得了加载过程中微型桩的受力状态以及应力分布情况,并得到了微型桩受荷的荷载-挠度曲线,验证了微型桩抗弯承载力计算公式。结果表明,数值试验的结果与抗弯承载力计算公式计算的结果接近,且相对偏安全,满足工程要求。     

一种单桩荷载—位移曲线数值计算方法的探讨

提出了一种利用荷载传递的双曲线模型计算单桩荷载－位移曲线的方法。该方法将桩划分为若干计算桩段,充分利用工程地质资料可以较好地计算出单桩荷载－位移曲线,并求得单桩极限承载力。计算结果与实测值比较吻合。     

(第六届水利岩土学术讨论会推荐稿)水平受荷大尺寸钢管桩离心数值试验研究

大尺寸钢管桩是近海风电场建设中最常用的单桩基础之一。基于水平受荷钢管桩离心物理试验成果,以三维有限差分方法为技术手段开展离心数值试验,深入揭示桩-土相互作用关系。研究结果表明：水平受荷下钢管桩侧向变形显著受控于土层弹性模量,通过对计算参数的反演,在验证各级水平荷载条件下离心数值试验桩顶变形、桩身挠度及弯矩分布等与离心物理试验基本吻合的前提下,提取水平受荷条件下钢管桩不同埋深截面区间的荷载-位移（p-y）关系,对不同层位地基土所提供的水平抗力及其分布规律有了系统认识。物理试验和数值试验相结合的研究方法有效克服了物理试验中监测数据有限、监测工具布设困难等缺点;同时,本研究中基于数值试验获取水平受荷桩p-y曲线关系的方法具有普遍适用性,可供实际工程中桩基水平承载力设计参考。     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

南京砂性土地区预制管桩抗拔承载特性试验研究

为研究南京地区砂性土中预制管桩抗拔承载特性,基于8根抗拔管桩的现场单桩破坏性静载试验,对比分析采用JGJ94—2008规范公式、倒圆锥台破坏模型、复合剪切破坏面模型和圆柱形破坏模型等4种方法计算得的预制管桩抗拔承载力与实测承载力的关系;同时分别采用双曲线函数、指数函数及幂函数对所有试桩的荷载-位移曲线进行拟合分析。结果表明:采用JGJ94—2008规范公式计算所得的抗拔承载力明显小于实测值,而倒圆锥台破坏模型计算值又明显大于实测值,圆柱形破坏模型计算值接近实测值;指数函数拟合曲线与实测荷载-位移曲线吻合度较高,拟合效果较好。     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

桩侧摩阻力-桩土相对位移试验曲线及其拟合分析

为研究单桩不同加载方式对桩侧摩阻力-桩土相对位移规律的影响,通过粉土中桩底无土顶压桩、桩底有土顶压桩、底托桩、自平衡桩等的室内模型试验,得出不同加载方式下的桩侧摩阻力-桩土相对位移曲线(τ-s曲线)。对τ-s曲线的分析结果表明:桩侧平均摩阻力呈阶段性变化;桩底有土顶压桩达到极限摩阻力需要的桩土相对位移大于桩底无土顶压桩及底托桩;不同加载方式的单桩荷载传递均较好地遵循双曲线函数传递规律,通过两种方法拟合实测单桩桩侧摩阻力-桩土相对位移曲线,所得拟合τ-s曲线的拟合度大于0.98。此外,采用变形的双曲线函数进行线性函数拟合,比采用双曲线函数模型对τ-s曲线直接拟合得到的拟合度更高。     

利用完整和非完整荷载-位移曲线确定抗拔桩的极限承载力

基于6根浅覆盖层嵌岩桩的现场破坏性试验,采用3种预测模型对完整的荷载-位移曲线进行定量分析和预测.通过位移控制法(DCM),折减系数法(RCM),最大曲率法(MCM),临界刚度法(CSM)4种方法进一步确定了极限抗拔承载力的预测值,并与实测值进行了比较.通过分析抗拔刚度变化率与位移之间的关系,提出了一种利用非完整荷载-...     

横向受荷桩残余应力及残余变形计算

提出一个估算横向受荷桩残余应力和残余变形的方法,用大口径横轴向受荷钢管桩的离心试验结果和现场荷载试验结果进行了实例分析,获得较好效果.此外,还提出按荷载试验和按 p-y 曲线设计横向受荷桩时考虑残余应力的方法。     

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。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根Ф1500mm试桩的竖向与水平静裁荷试验,实测得到了桩的荷载．沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力．位移．时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性．试验结果表明：大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10mm。水平承载力可取900kN．建议采用位移控制设计此类桩基．     

非线性条件下砂土地基中水平受荷长桩的性状分析

提出了水平荷载作用下,考虑土体非线性性质的砂土地基中长桩性状的分析方法。依据前人的研究成果,认为任一深度处水平土反力模量与地面处桩的位移存在一个衰减的指数函数关系。假定水平土反力模量和极限土反力均沿深度线性增长,认为随着桩位移增大,桩前土体由弹性逐渐达到塑性屈服,对于2种状态,分别建立桩的基本微分方程。分别采用Gleser有限差分结合迭代法和Reese—Matlock法给出了2组四阶变系数非线性微分方程的近似解答。现场试验和数值算例证明,该法较传统的m法计算结果更接近实测值,较P—y法方便可行,既适用于小位移的情况,也适用于桩顶出现较大位移的情况,因此,在缺乏试验参数的情况下,可以代替p-y曲线法用于工程计算。     

描述PHC桩抗拔荷载-位移曲线的Weibull数学模型

为加深对PHC桩的认识和推广它的应用,基于3个场地中共11根现场试验PHC抗拔桩的实侧资料的优化拟合,对PHC桩的一些抗拔性状进行了研究。针对抗拔PHC桩的承载特性,选用了Weibull 数学模型描述PHC抗拔桩的上拔荷载-上拔位移曲线,对11根现场试验桩的拟合表明,Weibull 模型的拟合精度高,相关系数 为0.98877~0.99963,平均0.99782;该模型对抗拔PHC桩的拟合效果比指数模型、双曲线模型的都要好;基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为 ;基于Weibull 模型的拟合曲线,某两工程中PHC桩上拔荷载达到极限状态时的上拔位移量一般在5mm~17mm之间;基于Weibull 模型的拟合结果,对PHC桩抗拔荷载与抗压荷载、PHC桩与钢管桩进行了比较。结果表明,本文选用的Weibull 数学模型针对抗拔PHC桩上拔荷载-上拔位移曲线的拟合是较为精确的和可靠的,PHC桩是一种较为优越的桩型。     

泉州市区PHC桩竖向抗拔极限承载力预测

根据泉州市区6根现场试验桩的实测资料,对PHC桩上拔荷载-桩顶位移曲线进行拟合分析。基于1stOpt操作平台,选用Levenberg-Marquardt结合Universal Global Optimization-UGO的拟合方法,选用双曲线模型、幂函数模型和双曲线幂函数组合模型对6根现场试验桩的拟合。结果表明双曲线幂函数组合模型的拟合精度最高,相关系数R超过0.9999,基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为-0.48%至0.55%;相对于试验报告给出的单桩竖向抗拔极限承载力为1400kN,根据拟合曲线预测的结果均有不同程度的提高,最高达59.13%。     

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.     

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。