基于离心模型试验的近断层桥梁桩基竖向承载特性研究

为探明断层发育区桥梁桩基的竖向承载特性及受力机理，通过土工离心模型试验，以桩基与断层水平距离及断层埋深变化为工况，开展近断层桥梁桩基础的竖向极限承载力、轴力和桩侧摩阻力演化规律研究。结果表明：断层的存在，抑制了桩侧摩阻力的发挥，进而影响近断层桥梁桩基础的竖向承载特性。桩基与断层水平距离由1D增加至5D,断层两侧桩基竖向极限承载力影响度平均降低16.62%～19.24%,桩身轴力逐步增大且衰减变缓，桩侧摩阻力逐步降低；断层埋深由0cm增加至32cm时，桩基竖向极限承载力影响度降低了9.16%～15.22%。近断层桥梁桩基设计时，可根据桩侧岩土体受影响范围，以此确定桩基与断层水平距离临界值与合理桩长。     

黄土冲沟斜坡桥梁桩基竖向承载特性模型试验研究

为了探明黄土冲沟地形条件对桥梁桩基础承载力的影响,首次基于自主研发的能充分反映黄土冲沟区域桩基础特点与工作性能的模型试验平台,分析不同冲沟坡度、不同桩长桩基的竖向承载力,桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律,并结合试验结果提出相关的工程技术建议。研究结果表明:1随着坡度的增大,相同桩长的桩基承载力呈降低趋势,承载力影响度逐渐增大,变化范围在7%~35%之间;2在一定范围内,桩基承载力随桩长增加增幅越大,桩长增加到一定程度时,承载力增幅逐渐变缓;3随着坡度增加,相同入土深度下的有效桩长逐渐减小;4黄土冲沟斜坡区域桥梁桩基设计应充分考虑防止桩周土体流失的工程技术。     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明:在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0～4倍桩径的浅层区域。     

大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力计算方法研究

针对大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力的计算问题。首先,根据现场浸水试验沿深度实测沉降量与Boussinesq的竖向位移解的相似性,提出由地基总的自重湿陷量,计算桩周任意深度土层沉降量的方法;其次,考虑土体剪应力-剪应变的非线性和桩-土相对位移沿径向的变化关系,提出可以同时考虑土的非线性和极限抗剪强度的桩-土荷载传递函数;根据桩身单元的静力平衡,建立了桩身荷载传递计算模型,可计算桩身轴力、桩侧摩阻力、中性点位置和桩顶沉降量。将计算的结果与现场桩基浸水试验实测结果进行对比,表明了所提计算方法的有效性。研究结果可为湿陷性黄土场地桩基设计提供新方法,也可为其他场地桩基承载力计算提供参考。     

考虑土体冲刷应力历史的单桩承载性状分析

目前分析冲刷对桥梁桩基承载力的影响通常采用将冲刷土体直接移除的方法,近似认为冲刷使得桩基埋深减少,桩头出露高度增加。这种方法忽略了冲刷后土体应力历史变化对桩基承载性能的影响。笔者提出了一种能够考虑土体应力历史的简化方法,该方法适用于ABAQUS内置的Mohr-Coulomb模型,应用ABAQUS软件对竖向受荷单桩进行了数值模拟,与模型试验结果的对比,验证了该方法的可行性。通过参数分析,进一步考察了冲刷深度对桩基竖向承载力的影响。研究表明,冲刷将极大地降低摩擦桩的竖向承载能力,其极限承载力损失量随冲刷深度的增加呈线性增加趋势。因此,实际工程中必须重视冲刷对摩擦型桩基竖向承载力的影响。     

建筑桩基承载力计算探讨

通过软土地区桩基测试与规范计算结果的比较,结合桩基工作原理提出摩擦型单桩极限承载力计算的改进建议:应首先并着重考虑上部土层极限摩阻力的充分发挥,再逐级向下层累积计算;继而提出r侧摩阻力发挥系数的概念,以及单桩承载力的发挥应与土层相对位移相关.     

公路桥梁桩基穿越超大型溶洞的荷载传递机制试验研究

为探明公路桥梁桩基穿越超大型溶洞的荷载传递机制,开展回填法施工的25.5 m溶洞的桩基受力现场试验;结合数值仿真方法,研究采用回填法处治溶洞时,穿越不同高度溶洞的桩基竖向承载特性和荷载传递机制,重点探明回填材料固结引起的负摩阻力最大值及范围占比变化规律。结果表明：采用回填法处治溶洞后,荷载较小时,穿越超大型溶洞桩基的轴力在一定范围内增大,桩侧产生负摩阻力;桩基的竖向极限承载力随洞高增加呈减小趋势;洞高由5 m增至30 m时,极限荷载作用下负摩阻力最大值增幅达102.7%,其范围占比由0%增加至24%,洞高超过25 m后,负摩阻力范围占比超过20%。若采用回填法处治溶洞,建议当洞高为5～10 m时,可忽略负摩阻力的影响;为超大型溶洞时,需考虑负摩阻力对桩基竖向承载特性的不利影响;洞高为15,20,25,30 m时,溶洞顶面下0.092 H,0.145 H,0.213 H,0.240 H(洞高)范围内按负摩阻力计算桩基承载力。     

坝陵河大桥深嵌岩桩竖向承载力试验

以贵州坝陵河大桥2根深嵌岩桩基为研究对象,利用自平衡测试技术检测了桩基的竖向承载力,对测试结果进行了讨论;分析了深嵌岩桩基的桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥程度及其影响因素.研究结果表明:该地区大直径深嵌岩桩桩顶的荷载-位移曲线主要是以缓变型为主;从桩侧岩层摩阻力来看,勘探报告所提供的岩层极限侧摩阻力数值偏小;从桩侧摩阻力、桩端阻力分布来看,在软岩地区嵌岩深度大小对承载力影响较大,嵌岩比越大,则相应的承载力越大,变形越小.     

潮流作用下金塘大桥桩基局部冲刷极限深度计算

跨江跨海大桥桥墩基础,由于墩前下降水流及马蹄形漩涡的影响,易在水流当中受到水体的局部冲刷冲刷,严重时危及桥梁安全。近些年,由于金塘大桥周围围垦工程和人类活动的巨大影响,该工程水域的水沙条件与建桥时有较大的改变,本文介绍双向强潮流作用下桥墩局部冲刷深度计算公式——韩海骞公式,并基于实测水文、泥沙及桥墩冲刷深度,运用该公式计算在水沙变化条件下,金塘大桥桩基在最不利大潮工况作用下最深局部冲刷深度,为桥梁的日常管理和安全运营提供数据支撑。     

低围压下极限摩阻力对回填体基桩承载特性的影响

为了研究回填体极限摩阻力变化对基桩承载特性的影响,通过考虑低围压下回填体极限摩阻力的非线性变化,获得指数型荷载传递函数的回填体桩基Q–S曲线计算方法,对比现有研究成果与工程实例验证该计算方法,并探讨了极限摩阻力参数对桩承载特性的影响。分析结果表明:嵌岩段的桩侧摩阻力先达到极值,回填体的极限摩阻力随着桩侧法向应力?与回填体的试验参数A,b的增加而增加,提高桩侧摩阻力和桩基的极限承载力,法向应力?对桩侧摩阻力和桩的极限承载力影响很明显。     

人工制备湿陷性黄土地基地下连续墙浸水试验研究

为研究湿陷性黄土地基地下连续墙基础竖向极限承载特性及浸水后负摩阻力分布特征,选用石英粉、砂、膨润土、石膏和工业盐制备了人工湿陷性黄土,对人工制备湿陷性黄土的物理力学特性进行分析;采用人工制备湿陷性黄土填筑模型试验,进行地下连续墙基础承载特性试验研究。研究结果表明:人工制备湿陷性黄土的物理力学参数与天然黄土基本一致,可用于湿陷性黄土与构筑物相互作用模型试验相似材料。地下连续墙竖向承载力达到其极限时,外墙和内墙总侧摩阻力荷载分担比为67%,确定地下连续墙为端承摩擦型基础。地基浸水湿陷后,中性点深度比为0.64~0.73,试验结果与桩基浸水试验测试结果较为一致。由于地下连续墙基础具有良好的整体性和防渗性,芯土不受水的影响,内墙侧摩阻力与承台土反力能够得以发挥,有效减小地下连续墙基础的沉降。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

洞庭湖软土地区大直径超长灌注桩竖向承载力试验研究

以洞庭湖软土地区某特大拱桥主墩桩基础为工程依托 ,进行了一试桩竖向静载荷试验 ,并基于所获得的现场实测数据探讨了软土地区大直径超长灌注桩的荷载传递机理和竖向承载特性。结果表明 ,软土地区大直径超长桩为典型的摩擦桩 ,其竖向承载力主要由桩侧摩阻力提供 ,而桩端阻力往往难以发挥甚至趋于零 ,设计计算时尚应重视桩身压曲稳定分析和桩顶变形验算。同时 ,建议根据上部结构对基础沉降的要求按桩顶容许沉降量来控制超长桩的竖向承载力 ,并基于线弹性 -全塑性桩侧荷载传递模型给出了相应的计算公式 ,以此获得的桩顶荷载位移计算曲线与实测值吻合良好 ,证明了该思路与分析方法的可行性。     

软土地基螺旋桩竖向抗拔极限承载力计算方法

 根据抗拔螺旋桩基础竖向抗拔承载性状,使用极限平衡理论和Meyerhof深基础承载力理论,提出抗拔螺旋桩基础首层叶片界限埋深和叶片控制间距,给出多层叶片螺旋桩基础竖向抗拔破坏模式,得到竖向抗拔螺旋桩基础的首层叶片界限埋深和极限承载力计算公式。通过对14次工程桩试验分析和极限承载力计算,竖向抗拔极限承载力计算值与实测值误差一般在10%以内,说明所建立的螺旋桩基础抗拔破坏模式比较接近于实际情况,极限承载力计算方法可用于估算螺旋桩基础的承载力。     

微浸水对桩基负摩阻力影响的试验初探

为使湿陷性黄土地区桩基负摩阻力问题得到实质性的解决,提出了一种在桩基施工过程中通过桩周土体浸水消除部分黄土湿陷以提高其承载能力的思想,并以此为出发点,阐述微浸水概念,设计现场试验,进而分别对不同地层条件下及不同微浸水程度后桩侧负摩阻力的分布特点、发展规律展开初步探索。研究结果表明:高压循环注浆成桩工艺既能实现桩周土体的微浸水,使其首先发生预湿陷,又能使漏浆层以下一定深度范围内土体浸水程度明显增强形成强浸水段,引发再湿陷,产生负摩阻力;土层中漏浆层的不连续分布,致使桩周土体在桩体受荷后分段湿陷,桩侧负摩阻力沿桩身呈现交错分布的形态;随着微浸水程度的逐步增加,桩侧正摩阻力逐渐受到削弱,单桩极限承载力逐渐减小,与此同时桩侧负摩阻力逐渐增大,但增幅不大、数值较小。最后,指出本次试验的不足之处,并对后续研究提出建议。     

自重湿陷性黄土地区合理桩长初探

考虑桩周土体及桩–土接触的非线性,建立了空间轴对称有限元模型;结合此模型提出了计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法——叠加法,得出了当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论。运用此方法分析了自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出了中性点深度及应增加桩长的范围。     

柔性基础下粉喷桩复合地基的承载力计算

通过现场实测及有限元计算,讨论了采用粉喷桩处理饱和黄土与淤泥质土所形成的复合地基,在柔性基础作用下,基础刚度及复合地基中的桩体对复合地基承载力的影响。结果表明:减小基础刚度有利于桩间土体承载力的发挥;桩体对饱和黄土承载力的影响程度大于对淤泥质土体承载力的影响程度。最后依据实测及有限元分析结果,在原有刚性基础下粉喷桩复合地基承载力计算公式的基础上,增加了基础刚度影响系数与桩间土体承载力提高系数,并给出了各影响系数的建议取值范围,使其适用于柔性基础下复合地基的承载力计算。     

基于美国标准的桩基竖向承载力计算分析

为了进一步提高中国海外项目质量,阐述了美国国家公路与运输协会桥梁设计规范AASHTO LRFD方法和基于静力触探试验的LCPC桩基础承载力计算方法,对比分析了中国标准与美国标准桩基承载力设计方法的异同。根据海外某工程的计算示例和对比分析,得到了不同桩基竖向承载力计算方法的结果及其规律。结果表明:AASHTO LRFD法和基于静力触探试验的LCPC法计算的桩基承载力较为接近; 《公路桥涵地基与基础设计规范》由于其桩摩阻力标准值较小,桩端在砂性土中承载力容许值存在限制等因素的影响,其计算得出的桩侧摩阻力和桩端阻力均较小; 采用AASHTO LRFD方法时,地下水位埋深和标准贯入试验等原位测试结果对计算结果影响较大; 基于美国标准的海外项目勘察侧重原位测试结果,在勘察外业工作中应重视其操作的标准性。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。