嵌岩深度对嵌岩桩竖向承载性状的影响研究

结合工程实例,选用PLAXIS有限元软件,采用理论分析和有限元数值模拟相结合的方法,研究了嵌岩桩嵌岩深度的确定问题,并对试验桩进行了有限元模拟分析,通过对比分析结果与现场试桩结果,验证了模型的可靠性。     

含有缺陷桩的桩基础竖向承载性状的三维有限元分析

采用三维非线性有限元法研究了含有缺陷桩的桩基础的竖向承载性状,并与相应的无缺陷桩的桩基础的承载性状进行了对比分析,指出了在竖向荷载作用下,缺陷桩可不进行加固处理或仅需简单加固处理的一些缺陷情况。研究成果揭示了缺陷桩对桩基础整体工作特性影响规律性,对出现缺陷桩时的桩基承载性状的分析评价与施工技术处理有重要的指导意义。     

角桩缺损情况下群桩基础承载特性分析

某连续刚构桥1号墩采用3×3的群桩基础,桩基超声检测发现承台下角区一根角桩桩身完整性不良,经钻孔验证其桩身存在缺损。为保证安全,分别按照缺损角桩为摩擦桩和缺损角桩缺失两种工况进行了桩基承载力验算,并进一步采用数值模拟方法,分析缺损角桩对群桩基础承载特性及承台受力变形的影响。结果表明,承台最大主拉应力、最大主压应力作用区域随角桩缺失区域移动;考虑最不利情形,角桩缺损时承台的应力和变形变化不大;角桩缺损对承台以及上部结构承载能力及正常使用性能的影响较小。同时考虑桥梁长期服役性能,建议对缺损角桩进行桩端后压浆处理,以防止缺损角桩桩端沉降过大导致群桩承载力下降而危害桥梁结构安全。     

影响嵌岩桩承载特性的因素分析

本文根据较多的嵌岩桩实测数据，利用神经网络方法，分析了影响嵌岩桩承载特性的长径比、嵌岩比、土性、嵌岩段岩性等因素，并指出嵌岩段岩性和长径比是影响嵌岩桩承载性质的较重要因素。     

钢管埋深对钢管混凝土复合桩竖向承载特性的影响

作为水域中桩基础施工的围堰结构,钢护筒的应用愈加广泛,钢护筒因为施工或者拆除困难等原因有时不再回收,从而与钢筋混凝土材料一起形成钢管混凝土复合桩。为探明钢管埋深对钢管混凝土复合桩竖向承载特性的影响,通过离心模型试验,着重研究钢管埋深对钢管混凝土复合桩桩侧摩阻力、桩端阻力等因素的影响。结果表明：钢管混凝土复合桩的上部钢管段（钢护筒）合理埋深为桩长的1/3,当钢管段埋深小于1/3桩长时,钢管混凝土复合桩的桩侧摩阻力会出现双峰现象,当钢管段埋深大于1/3桩长时,钢管混凝土复合桩的桩侧摩阻力双峰现象将逐渐消失;根据钢管混凝土复合桩的竖向承载特性,提出适用于钢管混凝土复合桩的竖向极限承载力计算公式,以期为钢管混凝土复合桩的设计与施工提供理论指导。     

嵌岩方桩竖向承载性状的有限元分析

在有限元分析的基础上,采用三维Mohr-Coulomb非线性弹塑性模型对嵌岩方桩垂直荷载作用下的承载性状做了较全面的探讨。计算结果表明,随着嵌岩深度的增加,嵌岩方桩的极限承载力也逐渐增加,当嵌岩深度超过h/B=3.0后,方桩的承载力变化不大。随着嵌岩桩岩石弹性模量和内摩擦角的增大,嵌岩方桩的极限承载力也随之增加。文中结论可为方形桩基工程的科研、设计和施工提供参考。     

超长群桩竖向承载特性的有限元分析

采用三维有限元程序对竖向荷载作用下超长群桩的承载性状进行分析。土体本构关系采用Dun-can-Chang双曲线非线性弹性模型,桩、承台采用线弹性模型,桩土界面采用刚塑性无厚度接触面模型。讨论了承台、桩底地层条件、桩长、桩距、桩数等对超长群桩承载形状的影响。得到了超长群桩承载形状的一些规律,对实际的工程实践具有一定的指导意义。     

层状土中考虑桩-土-承台相互作用的群桩基础承载特性研究

在桩-桩相互作用为弹性假定基础上,利用剪切位移法分析了层状地基土中桩-承台-土相互作用,考虑了加筋和遮帘效应对群桩基础沉降的影响,建立了层状土中考虑桩-承台-土相互作用的群桩承载特性分析方法。最后,对该方法计算结果与有限元计算结果和实测值进行了对比,结果验证了该方法的正确性。     

嵌岩桩竖向荷载性能分析及设计

就《桥规》中嵌岩桩承载力计算公式的一些不足之处进行了探讨,提出了改进的计算公式。改进公式中将覆盖土层的摩阻力作为单桩承载力的一部分,并在计算嵌固力和端阻力时,采用了与《桥规》相异的修正系数,它们考虑了桩的长细比、桩底岩土的影响,即给出了桩的嵌固力和端阻力随嵌岩深度变化而需要的修正。因而该式比《桥规》提供的嵌岩桩计算公式更为合理、经济,同时可加快工程的施工进度。     

竖向荷载下的群桩效应和群桩基础概念设计若干问题

通过不同土质中一系列大型群桩试验,揭示其在竖向荷载下群桩侧阻力、端阻力、承台土抗力的群桩效应及承载力群桩效应,据此对群桩基础概念设计的若干问题进行讨论。     

斜坡桥台桩基竖直承载能力数值分析

采用FLAC3D软件模拟计算斜坡桥台桩基础竖直承载能力,建立了考虑不同坡度、不同嵌岩深度和不同桩径的二维有限差分模型,数值计算了不同影响因素对斜坡嵌岩桩竖直承载力的影响。数值计算表明,随着坡度的增加,承载力呈现先增加后减少的趋势;随着嵌岩深度的增加,承载力逐渐增加;随着桩径的增加,承载力逐渐减少;斜坡嵌岩桩的承载力大部分都比平地桩承载力要更大。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

高陡岩质边坡上桥梁基桩模型试验研究

高陡岩质边坡上桥梁基桩的受力性状极为复杂,既要承受上部荷载,又要抵抗桩侧滑坡推力,具有承重与阻滑双重功能,且由于陡坡的存在,使得该类基桩与平地上无坡度的基桩在承载机理上存在明显差异。以竖向荷载下基桩挠曲微分方程为基础,采用方程分析法导出了高陡岩质边坡上桥梁桩基模型试验的相似准则,并以该准则为指导,开展陡坡桩基室内模型试验。通过室内试验得到了不同组合荷载及加载方式条件下基桩弯矩及桩顶水平位移的情况,探讨了该类桩受力性状,并获得基桩桩侧土压力、抗力分布形态及影响范围的情况,以助于更深入地了解陡坡上桥梁基桩的荷载传递机理,具有一定的理论和工程应用价值。     

持力层对大直径扩底灌注桩竖向承载性状的影响

大直径扩底灌注桩的沉降以桩端土层的竖向压缩变形为主,因此端承土层特性对大直径扩底桩的竖向承载性状有较大影响。利用有限差分程序建立三维非线性有限差分数值模型,研究了持力层性质对大直径扩底桩竖向承载性状的影响。结果表明,大直径扩底桩承载力随持力层厚度的增加而增大,且在持力层厚度较小时持力层厚度的变化对承载力和桩端阻力影响显著。桩侧土层模量与持力层模量比为0.2时,桩端入持力层深度的变化在持力层厚度较小时对大直径扩底桩的极限承载力影响较大。相同持力层厚度下,桩侧土层模量的变化对大直径扩底桩承载力的影响较大,模量越大承载力越高;下卧层模量的变化对大直径扩底桩承载力的影响较大。     

湿地地区桩基竖向承载力研究

为了研究湿地地区桩基实际受力过程,通过试桩的静载试验数据,综合考虑桩周的地质状况,分析了桩身轴力、桩端反力的分布情况,以及桩周侧摩阻力沿桩身的传递规律,试验表明：试桩为摩擦桩,单桩竖向承载力主要由侧摩阻提供,桩端反力很小,设计时可以不考虑桩端反力进行计算。     

重载列车作用下桥墩-桩基竖向动荷载特性试验研究

为探明大轴重、长编组和高密度重载列车作用下桥墩和桩基承台顶的动荷载特性,开展不同车速和轴重条件下的桥墩-桩基体系竖向动荷载响应现场试验。分析桥墩动荷载曲线的时域、频域特征,采用Kolmogorov法对动荷载幅值进行正态性检验,建立列车参数与动荷载频域特征的联系;基于3σ原则对不同敞车作用下的动荷载特征值(均值、均幅值和均峰值)进行统计,结合实测数据建立重载列车作用下的墩顶动力系数计算公式,并提出墩顶和桩基承台顶的荷载谱公式及其参数取值。结果表明:动荷载响应在时域上可分为快速增加,周期波动和快速衰减3个阶段,在频域上服从倍频规律和幅值调制效应,0～5Hz频段激振对动荷载起控制作用;动荷载幅值服从正态分布,动荷载均峰值和振动能量沿墩身衰减明显,动荷载均值和均峰值随轴重增大而增大,均幅值随轴重的增加而减小;建议采用φ=1+0.0045v计算墩顶动力系数,采用三角级数式拟合桥墩荷载谱效果显著。研究成果可为重载列车作用下桩基的长期承载变形性状及环境振动评估的研究提供关键参数和可靠检验样本。     

软土地基倾斜桩竖向承载力研究

在软土地区,由于土方开挖引起桩侧土压力不平衡,或由于基坑支护结构变形过大,常导致已施工的工程桩产生侧移,成为斜桩。结合珠海市某工程项目,利用有限元程序模拟土方开挖过程桩侧不平衡土压力对桩受力和变形的影响,分析桩侧移、倾斜的原因。结果表明,施工阶段桩的侧移与桩侧土层性状及分布厚度密切相关,也与桩的直径、配筋相关。在此基础上,对斜桩在使用阶段的受力及变形情况进行分析,指出桩顶水平约束对桩的受力性状以及竖向承载力会产生很大的影响。选取典型斜桩进行现场静荷载试验,与有限元模拟分析的结果进行对比验证,试验结果与有限元模拟分析的结果基本吻合。     

Research on vertical bearing capacity of inclined pile in soft soil foundation

在软土地区，由于土方开挖引起桩侧土压力不平衡，或由于基坑支护结构变形过大，常导致已施工的工程桩产生侧移，成为斜桩。结合珠海市某工程项目，利用有限元程序模拟土方开挖过程桩侧不平衡土压力对桩受力和变形的影响，分析桩侧移、倾斜的原因。结果表明，施工阶段桩的侧移与桩侧土层性状及分布厚度密切相关，也与桩的直径、配筋相关。在此基础上，对斜桩在使用阶段的受力及变形情况进行分析，指出桩顶水平约束对桩的受力性状以及竖向承载力会产生很大的影响。选取典型斜桩进行现场静荷载试验，与有限元模拟分析的结果进行对比验证，试验结果与有限元模拟分析的结果基本吻合。     

高桩码头桩基在倾斜泥面中的水平承载性能研究

现有的高桩码头设计方法在进行桩基水平承载力计算时通常是基于普通天然地基的水平泥面假设,而对泥面倾斜情况下,桩基的水平承载力计算至今没有一套成熟的计算方法可循。为揭示高桩码头排架在斜坡面上的工作机理,通过室内模型试验系统研究了单桩在斜坡面上的水平承载特性。通过对室内模型试验结果分析,提出了基于泥面水平时桩基水平受力性能来确定不同泥面坡度下桩的水平承载性能的修正计算公式,包括桩身最大弯矩、桩身最大弯矩点位置、桩顶位移、泥面位移以及考虑泥面坡度和桩深度的土弹簧刚度修正公式,为处于倾斜泥面的高桩码头桩基设计计算提供了理论依据。