荷载变化对桩基受力影响的技术研究

文章以沈海复线南黄段4标高架桥桩基为研究对象,对不同地面荷载级别和不同荷载加载顺序对桩基受力的影响情况进行了研究,经研究发现:桩侧摩阻力会根据地面荷载级别变化而发生变化;另外在不改变桩基上周边及上部荷载的情况下,若荷载施加顺序改变,得到的桩基沉降情况不同,先施加桩顶加载后施加桩侧堆载产生的桩顶沉降较大,该研究成果可减小因桩基周边土沉降而引起桩基负摩阻力,保护上部结构的稳定性,对实际工程施工起指导作用。     

桩顶荷载对负摩阻力性状影响的三维数值分析

利用ADINA非线性有限元软件, 考虑桩土相互作用,建立了单桩三维数值模型,分析了桩侧堆载作用下负摩阻力的形成过程,研究了桩项荷载作用下桩身荷载传递、桩侧摩阻力分布、中性点位置、桩顶附加沉降的变化规律以及桩顶荷载和堆载的施加顺序对桩侧负摩阻力的影响。分析结果表明:随着桩顶荷载增大, 桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点明显上移,由桩侧负摩阻力产生的下拽力增加的速率变小,而桩顶附加沉降速率呈现逐渐增长的趋势;桩侧负摩阻力的大小受桩顶荷载和堆载施加顺序的影响,桩顶荷载先于堆载施加则产生的负摩阻力最大,而采用相反的加载顺序,产生的负摩阻力最小,甚至消失。所得结论对工程设计过程中负摩阻力的计算提供参考。     

考虑堆载和桩载施加顺序的单桩负摩阻力模型试验研究

通过室内模型试验,研究堆载和桩载施加顺序对单桩负摩阻力的影响。试验结果表明:先堆载后桩载工况下,堆载完成后,中性点位置离桩顶最远,随桩载增加,中性点位置逐渐上移,最终中性点位置在桩顶以下0.5l附近,桩身轴力呈先增加后减小的趋势,单桩承载力发挥系数为0.69。先桩载后堆载工况下,先施加桩载时,桩身轴力沿深度逐渐减小,无中性点,施加堆载时,轴力呈先增加后减小趋势,中性点出现并逐渐下移,最终中性点位置在0.41l附近,单桩承载力发挥系数为0.86。先桩载后堆载较先堆载后桩载桩基承载力发挥系数大,即桩基承载力安全储备小。以上分析表明,荷载施加顺序对基桩的负摩阻力分布有很大的影响,建议在实际工程中综合分析地质条件、桩基的受力特点及承载要求,选取合适的加载顺序来减小桩身负摩阻力。     

改进的桩土界面荷载传递双曲线模型及其在单桩负摩阻力时间效应研究中的应用

桩土界面荷载传递模型对预测桩的承载变形性状有重要影响。本文在总结前人研究成果的基础上,改进了反应桩土界面荷载传递性状的双曲线模型。改进后的模型可以描述随着地基土的固结,桩侧土初始剪切刚度随时间增长及桩土界面的加载、卸载循环剪切特性。利用该模型分析了大面积堆载下,在桩顶作用大小不同的竖向荷载以及桩侧土达到不同固结度时再施加桩顶荷载情况下,桩身摩阻力的发展变化规律。研究结果表明:随着地基土的固结,桩身中性点位置处于一个变化过程中,桩顶作用的荷载大小不同,桩身中性点位置也不同;地基土固结一段时间后再打桩能减小桩侧负摩阻力。     

摩擦型能源桩荷载–温度现场联合测试与承载性状分析

能源桩集地源热泵技术与建筑桩基于一体,桩基承载性状受荷载–温度耦合作用而不同于常规工程桩。开展了昆山某摩擦型能源桩工程的荷载–温度现场联合测试,测试了多级荷载水平与不同换热工况下桩身的温度、应力分布及桩顶位移变化,整理得到桩身的附加温度荷载、桩身轴力及桩侧摩阻力分布曲线,分析了摩擦型能源桩荷载–温度作用下的承载性状与荷载传递特征。测试结果表明:能源桩的温度变化将引起附加温度荷载,桩身轴力和附加温度荷载分布特征和桩顶荷载作用、桩端约束有关,承载性状不同于单一荷载作用下的工程桩。加热工况引起桩身上、中部多处出现负摩阻力,但荷载的增加有利于减小升温引起的负摩阻力效应;制冷工况下,桩端附近产生负摩阻力,能源桩荷载传递特征受荷载–温度耦合作用而改变。设计荷载作用下,能源桩顶加热时隆起而制冷时下沉,加热工况引起的桩顶位移在停止加热回温后可基本恢复,但制冷工况引起的桩顶位移在回温后会导致桩顶产生附加沉降,荷载–温度耦合作用也引起了能源桩沉降性状的变化。     

黄土中服役期桥梁基桩承载特性模型试验研究

桥梁桩基长期受到恒定和循环载荷的影响,研究其服役期的沉降、承载性能与桩侧摩阻力、循环载荷与土层性质之间的关系,对桥梁的改扩建有重要的意义。采用钢管粘贴光纤光栅(串)的方式设计出了理想模型桩,用于加载试验系统。通过模型试验,对黄土地基中桩基在竖向循环荷载作用下承载特性进行研究,基于桩顶沉降、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩周土体应力等数据分析,揭示试验加载次数与桩基承载特性间的关系,拟合了黄土中模型试验桩基在静载作用下桩基的承载力与桩顶沉降关系以及循环荷载作用下的桩顶沉降与循环次数间的变化关系。     

竖向受荷混凝土桩-地基土模型试验研究

桩基础广泛应用于建设工程项目中,桩基础承载力和地基土体沉降是影响建设工程项目质量的重要因素。通过自主设计加载装置和量测系统,进行竖向荷载下室内单桩静荷载模型试验,分析桩顶沉降、桩身应变、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩周土压力,研究桩体荷载分担和地基土体沉降机理。试验发现,存在一个地基土沉降盆,范围内的土体沉降较大,易对地基承载力和稳定性产生影响;存在一个有效桩长,当桩基长度超过此值时,增大桩长无法增大桩基极限承载力。试验结论对桩基设计提供参考,旨在保证桩基和地基土的承载作用。     

黄土地基中人工挖孔扩底灌注桩负摩阻力试验研究

通过2根试桩的现场预浸水再加载试验,研究湿陷性黄土地基中人工挖孔扩底灌注桩在预浸水过程及其之后的加载过程中桩身摩阻力、桩端反力及桩身中性点深度的发展变化规律,并与我国现行规范进行比较。结果表明:(1)桩周土浸水过程中,桩身负摩阻力、正摩阻力及桩端反力均逐渐增大,桩身中性点位置逐渐下移。浸水结束时,中性点深度比为0.54～0.61,远小于桩基规范的推荐值;(2)在桩顶施加竖向荷载过程中,桩身负摩阻力逐渐减小,而正摩阻力及桩端反力继续增大,桩身中性点位置逐渐上移。桩顶竖向荷载P=11 000 kN时,中性点深度比为0.15～0.61,也远小于桩基规范的推荐值;(3)在桩顶设计荷载作用下,实测的桩身负摩阻力大小、分布范围及分布形式与桩基规范及黄土规范的规定有较大的差异;(4)黄土地基中桩身负摩阻力及中性点深度随着桩周土浸水、桩顶荷载处于一个动态变化过程中,负摩阻力的大小也受到桩径的影响。     

桩基负摩阻力的影响因素分析

结合工程实例所提供的桩基静载荷试验数据,分析了桩负摩阻力的影响因素,比较了单桩在受到不同工作荷载下沿桩身出现负摩阻力的荷载传递差别,得出负摩阻力不会发生桩基破坏,且负摩阻桩的设计一般受控于沉降。     

关于带负摩阻力的桩基础探讨

桩基础属于深基础,是由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。工程中桩基础主要用来支撑上部结构,承担上部结构的竖向荷载,并最终将荷载传递至地基中。桩的承载力由桩身与桩周土层的摩擦阻力、桩端阻力两部分构成。按照受力特征分析,桩侧摩阻力是桩顶荷载与桩端阻力的差值。竖向荷载首先由桩侧摩阻力抵抗,大于桩侧阻力的部分由桩端阻力抵消平衡。按照《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008(以下简称"《桩基规范》")基桩按承载性状分类为摩擦型桩和端承型桩。与正常条件下不同,在某些特殊条件下,桩基可能出现负摩阻力。文章从桩-土相对位移出发,分析了桩基负摩阻力产的机理,结合《桩基规范》探讨了负摩阻力计算和带负摩阻力桩基设计与检测标准,并提出了解决办法,最后总结了减少桩基负摩阻力的工程优化措施。     

小议试桩

介绍了试桩在桩基工程中的重要作用和试桩的原则,并对试桩工作提出了建议。     

钻孔扩底桩原型对比试验研究

为选择合理的桩基础形式，结合静荷载试验对一大型建筑场地同一地质条件下相同桩径的钻孔扩底桩和不扩底桩进行桩身轴力和桩侧阻力测试，以确定单桩竖向承载力设计参数。通过对测试资料的分析，对比两种桩型桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力分布特征，探讨两种桩桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥过程，研究两种桩荷载-沉降特性。研究结果表明，扩底桩能够充分发挥持力层的承载潜力，对提高单桩承载力、减小桩体沉降效果显著。     

抗拔桩的变形分析

采用Cooke提出的摩擦桩的荷载传递物理模型 ,导出了抗拔桩的荷载与位移关系的理论解 ,并把理论解与模型桩试验结果进行了比较 ,计算结果与实测值基本一致 ,该模型可供工程设计应用参考     

西江千户苗寨的吊脚楼

<正>抵达凯里市区的时候,长途汽车站最后一班去西江的车已经出发了。这一地区是黔东南苗族侗族自治州,其中又以苗族的聚集最为集中。在苗寨人家安顿下来的心意坚决,便租车赶往最大的苗寨——西江。车子沿着弯弯曲曲的公路绕山随水,车子一会儿爬上山头,视线豁然开朗;一会儿又绕进山谷。山连着山,层层叠叠,无穷尽。     

基于桩周土体位移的双排抗滑桩计算模型

 假设桩周土体位移沿滑坡体深度均匀分布,抗滑桩为弹性地基梁。基于单桩在桩周土体水平位移作用下的挠度解析解,通过引入桩顶连梁静力平衡条件和变形协调条件,建立桩周土体水平位移作用下的双排抗滑桩理论计算模型。在模型中,针对双排抗滑桩间普遍存在的“遮蔽效应”,通过定义后排抗滑桩与前排抗滑桩桩周土体位移比进行量化考虑,并将理论模型解析过程通过Matlab编程实现,建立简化的FLAC3D有限差分程序,对理论模型计算结果进行验证。结果表明,基于桩周土体位移的双排抗滑桩理论计算模型与FLAC3D有限差分数值模型计算得到的内力基本吻合。探讨理论模型适用的桩排距范围,发现桩排距较小时,模型内力计算结果精度较高,随着桩排距的增大,理论模型与数值模型计算得到的内力误差变大。     

同场地扩底桩和直桩的对比研究

研究了4个场地的4组扩底桩与直桩的竖向静荷载对比试验。结果表明,场地1中桩身直径、桩长相同,桩顶沉降30mm时,扩底桩的桩顶荷载为直桩的5.5倍,桩顶荷载都为2700kN时,扩底桩顶沉降仅为直桩的1/22,扩底桩每多用1m3混凝土,极限承载力就提高1746kN;场地2中(短直桩桩长和扩底桩相当,长直桩比扩底桩长1.65m),桩顶沉降10mm时,扩底桩的桩顶荷载为短直桩的3.58倍,为直桩的1.70倍(虽然长直桩所处的持力层土性较强);场地3中各桩桩长相当,直桩直径较大,虽然直桩的混凝土用量为扩底桩的2.09倍,且刚开始加荷时直桩桩顶沉降比扩底桩大,但总的来说,扩底桩比直桩的承载力大,沉降小;场地4中如要充分发挥2桩桩长、直径相当,扩底桩底有0.2m厚的沉渣,两桩的荷载–沉降曲线很靠近,单桩承载力几乎相同,因此,扩底桩的高承载力就必须减小桩底沉渣。     

异形桩发展研究综述

在我国新一轮基础设施建设兴起的同时,桩基的发展面临着要求既能提高桩基承载力又能减少桩身材料用量达到建筑节能和可持续发展的新挑战,异形桩因其特殊的"异形"效果适应了新形式桩基发展的需要。首先介绍异形桩的设计理念、技术特征,接着重点讲述几类典型的异形桩,尤其是现浇X形混凝土桩的设计理念和研究方向,力求为异形桩推广和发展提供参考。     

打入桩抗力分项系数计算

通过对 12 8根现场打入桩的整理分析 ,利用桩的可靠性原理 ,采用“校准法”对现有打入桩的抗力分项系数进行了研究。结果表明 :打入桩总抗力分项系数的分布类型对其值影响较大 ,由递推法计算桩的分层土模型的抗力分项系数是一种简便、合理的方法。     

关于锤击式预制桩选锤问题的讨论

根据工程地质条件、单桩竖向承载力特征值、桩的规格、入土深度等因素,并遵循重锤低击的原则,综合考虑后选用打桩锤。但是,选锤不当、盲目施打的情况仍时有发生,并因此造成竖向承载力达不到设计要求,或桩身严重损伤。对此,进行讨论。     

单桩轴向刚度研究新视点

利用荷载传递法 ,采用Ramberg Osgood三参数幂函数模型来模拟桩侧和桩端的荷载传递 ,构造合理的地基模型 ,对均质地基中摩擦桩的轴向刚度进行了较为详尽的参数讨论 ,指出影响桩基轴向刚度的主要因素 ,并引入衡量桩土系统刚度的无量纲系数 η =(Gavg Ep) (l d) ,揭示了无量纲系数对桩基荷载传递的控制作用及其与桩基轴向割线刚度的良好的统一。