桩轴向荷载－沉降曲线的一种解析算法

选用常用双折线荷载传递函数，本文导出了一组确定桩的轴向荷载－沉降曲线的解析算式，并由此分析了桩周和桩底土的影响以及桩承载力与其加载初始刚度间的关系。文中对几根桩的实测荷载。沉降曲线进行了理论拟合，表明本文公式在工程中是可用的。本文部分结论对弄清由刚度推求桩承载力的各种小应变动测技术（如动参数法、机械阻抗法等）的适用范围将具有实用价值。     

竖向荷载作用下单桩三维模型参数分析

运用大型数值分析软件GTS,通过设置摩擦接触单元来模拟桩与土之间的共同作用,对桩-土进行三维有限元模拟;分析了桩-土模量比、桩的最终剪力、剪切模量、法向刚度、桩端承载力等因素对桩荷载-沉降(p-s)曲线的影响。分析结果表明:在竖向荷载作用下考虑桩-土间接触与非接触对桩顶竖向位移影响较大;接触面最终剪力、剪切模量、桩端弹簧刚度及土体的弹性模量都会对单桩在竖向荷载作用下荷载-沉降曲线产生显著的影响,而桩端承载力和接触面法向刚度不会对桩荷载-沉降(p-s)曲线产生影响。     

逆作法复合桩基承载性能的室内模型试验

通过对单桩、两桩以及四桩的逆作法复合桩基室内模型试验,研究在极限荷载作用下逆作法复合桩基的荷载与沉降关系及桩、土荷载分担特性。试验结果表明:逆作法复合桩基的荷载-沉降曲线具有两个拐点,分别对应封桩结束并加下一级荷载时刻和基础破坏时刻;逆作法复合桩基封桩前的沉降量介于浅基础与复合地基的沉降量之间,桩不直接参与分担上部荷载,只起到改善土体刚度的作用;合理选择封桩时机可以控制桩、土的荷载分担比;封桩后基础总体刚度大幅度提高,基桩不但参与基础受力而且控制基础沉降;在基桩达到极限承载力之前,基桩分担了大部分复合桩基阶段的荷载,基础的沉降也得到了明显的控制;在基桩达到极限承载力之后,上部荷载又大部分由地基土承担。     

由静力触探试验资料预估单桩的荷载——沉降关系及承载力

本文提出了一个直接由静力触探（两用探头）试验资料来预估单桩荷载－沉降关系和承载力的探索性方法，该法能够由静探资料算出荷载－沉降关系曲线，并将桩的承载力与沉降问题统一起来考虑。文内采用的荷载传递函数是连续、单调增加的非线性函数，提出了用桩端上部２Ｄ和下部４Ｄ范围内探头阻力的加权平均值法来确定桩端极限阻力的概念。对黄土地区内７根静压桩折计算结果与试验资料作了比较，结果较为满意。     

由O-cell试桩结果确定整桩的性能

提出了一个根据O-cell试桩结果确定整桩性能的途径,包括基本方法、步骤及必须的资料。以某公路大桥的O-cell试桩为例,采用本文所提出的途径确定出了桩阻力参数、相应整桩的荷载沉降曲线及极限承载力。验证了桩侧阻力与接触面两侧切向位移差之间关系可以用双曲线表示。将按本文提出的方法和现有其他四种方法确定的整桩荷载沉降曲线做了比较,并对各种确定整桩荷载沉降曲线方法的可靠性和适用性做了评价。此外,将按本文给出的整桩荷载沉降曲线和按流行公式确定的整桩极限承载力做了比较,指出了流行公式低估了整桩极限承载力,并对流行公式提出了一个修改建议。强调了,只有按某种有根据的方法确定出完整的整桩荷载沉降曲线,才能由O-cell试桩结果可靠地确定出整桩的极限承载力。     

地基基础单桩竖向抗压静载试验研究

基于高层地基桩基础单桩承载力的重要性,采用慢速维持荷载法对某大型工程项目中的两根桩进行单桩竖向抗压静载试验,根据试验数据获得单桩竖向抗压静载试验桩顶沉降量与荷载对应关系曲线及单桩竖向抗压静载试验桩沉降与时间对数关系曲线,分析曲线推导出各桩的最终沉降和极限承载力。该试验研究可为高层建筑地基的桩基础设计提供可靠依据。     

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。     

打入桩荷载-沉降性状的时间效应分析

关于沉桩结束后打入桩承载力的时效性现象，目前已经开展大量的研究。然而，有关试桩荷载-沉降曲线时效性的模拟方法却鲜见报道。首先，简要分析打入桩时效性的产生机制。然后，基于荷载传递法，提出一种估算沉桩后单桩荷载-沉降性状时效性的新方法。2个量纲一的时间效应系数被加入到传统的荷载传递函数中，以分别描述桩侧摩阻力和桩端阻力随时间的变化。修改后的荷载传递函数可考虑沉桩后任意间歇期的单桩荷载-沉降性状。采用该方法对一个工程实例的打入桩荷载-沉降性状进行验证分析，计算结果与试桩荷载-沉降实测曲线吻合较好。     

打入桩荷载–沉降性状的时间效应分析

关于沉桩结束后打入桩承载力的时效性现象，目前已经开展大量的研究。然而，有关试桩荷载–沉降曲线时效性的模拟方法却鲜见报道。首先，简要分析打入桩时效性的产生机制。然后，基于荷载传递法，提出一种估算沉桩后单桩荷载–沉降性状时效性的新方法。2个量纲一的时间效应系数被加入到传统的荷载传递函数中，以分别描述桩侧摩阻力和桩端阻力随时间的变化。修改后的荷载传递函数可考虑沉桩后任意间歇期的单桩荷载–沉降性状。采用该方法对一个工程实例的打入桩荷载–沉降性状进行验证分析，计算结果与试桩荷载–沉降实测曲线吻合较好。     

超大吨位基桩静载对桩周土的影响范围试验

针对广州某中央商务区核心区地下空间钻孔灌注桩的超大吨位静载试验,分析了静载试验加卸载过程中荷载 沉降曲线和桩周土体的位移变化。结果表明:当荷载小于试桩竖向承载力特征值时,试桩的竖向刚度几乎保持不变;荷载大于试桩竖向承载力特征值时,刚度逐渐减小但幅度很小;荷载达到试桩承载力极限值之前,随着荷载增加,桩顶沉降线性增加,每级加载桩顶沉降增量也几乎线性增加;试验加载时,越靠近大梁的土体出现卸载回弹的现象越明显,同时桩周土体由于剪切作用会发生沉降,两者同时作用造成桩周一定范围内土体隆起;加载过程对桩周土体的影响范围可定为4d(d为桩径);卸载完成后距试桩中心1.67d~2.22d范围内的土体出现隆起现象;加载过程中距试桩中心2.78d 范围以外的土体处于弹性阶段。     

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。     

刚性荷载下现浇X形桩复合地基桩侧摩阻力数值分析

作为异形截面桩,现浇X形桩承载特性主要受侧摩阻力特性的影响.采用有限元软件ABAQUS建立了三维X形桩和圆形桩单桩复合地基计算模型,对比分析了两种桩型的侧摩阻力分布特点和侧阻承载能力的差异.分别分析了X形桩侧摩阻力沿桩周和桩长的分布特性.结果表明X形桩侧摩阻力和侧阻承载能力都优越于等截面积的圆形桩,在理想成桩条件下,X形桩侧摩阻力在0.9倍桩长深度处比圆形桩侧摩阻力有较大的提高.在水平方向,由于土拱效应,X形桩凸出段侧摩阻力为凹弧段的1.5～3倍.深度方面,X形桩凸出段侧摩阻力与凹弧段侧摩阻力比值沿深度逐渐增大.这些结论为X形桩的承载力设计计算提供了一定的理论依据.     

Numerical evaluation of effects of nonlinear lateral pile vibrations on nonlinear axial response of pile shaft

Axial and lateral dynamic pile analyses are generally handled separately; and consequently, dynamic soil reactions are assumed to be uncoupled. However, pure loading is rarely encountered as combined loading occurs in many situations (offshore piles, pile driving as well as pile groups and pile rafts). In this study, the effects of nonlinear lateral pile vibrations on the in-phase nonlinear axial pile response of a pile shaft are studied. New approximate nonlinear solutions for both axial and lateral pile behavior, developed from general elastodynamic equations, are presented. The solutions are obtained by extending the elastodynamic solution for plane strain cases with a view to model soil nonlinearity. Since axial soil resistance depends on the confining stress around the pile shaft, the effect of the lateral soil behavior on the confining pressure of the pile circumference is investigated and the axial soil reaction from coupled in-phase vibrations is derived. It is concluded that the axial unit shear strength significantly increases when lateral soil vibrations involve plasticity, which in turn results in an increase in the axial dynamic resistance of the pile shaft.     

小钻孔灌注桩的试验研究

实践证明,钻孔灌注钢筋混凝土桩（灌注桩）是一种较理想的水闸基础。但由于灌注桩在我国应用的历史较短,其计算方法还不够完善,故在一些重大的工程中不得不进行现场试验确定灌注桩基的承载能力。水闸桩基均为群桩,桩数多,承载力大,做现场原型群桩试验困难较大,故一般是做现场单桩试验,然后用单桩资料推求群桩承载能力。大家知道,单桩和群桩在结构和工作机理方面差异较大,两者的可比条件不充分。单桩资料不能较准确地反映群桩承载能力和工作状态,特别是桩距变化时,这种情况更明显。为克服群桩试验的困难,我们进行了小钻孔灌注桩试验,用小桩对单桩、双桩、群桩进行了研究。在试验的基础上,我们建议将现行的单、群桩关系,改为双、群桩关系。     

抗滑桩加固工程的体系可靠度及其计算模型

针对当前边坡加固工程抗滑桩可靠性计算中存在的考虑因素偏少的问题,提出了抗滑桩体系可靠度的概念及其计算模型。以系统工程理论为依据对影响抗滑桩结构安全的不确定性因素进行了分析,建立了边坡加固工程抗滑桩体系的系统模型并进行了分类。以可靠性工程理论对抗滑桩体系的可靠度进行了定义,并逐级建立了各类抗滑桩体系的可靠性计算模型,并以算例示范了该模型的应用。抗滑桩体系可靠度的概念及其计算模型全面反映了抗滑桩加固体系安全的不确定性,有助于对抗滑桩加固体系安全机理及事故发生机制的全面理解,对提高抗滑桩加固工程的设计可靠性有现实意义。     

桩的刚度计算

现行桩的刚度计算大都假设桩为刚性。当桩较短时，由此带来误差不大，但当桩较长时则与实际情况相差较大。本文提出用分层荷载传递法计算单桩刚度，能方便地考虑桩的可压缩性、分层土的性质和桩截面的变化。本文讨论了桩的刚度随桩长、直径、桩身材料弹性模量的变化影响，并把计算值与实测值进行了比较。结果比较一致。     

基于桩侧广义剪切模型的大直径超长灌注桩承载变形计算方法

大直径超长灌注桩桩身变形较大,桩侧与土体易出现明显的界面滑移,传统剪切位移法难以适合其承载变形计算。基于大直径超长灌注桩桩–土剪切作用性状及桩侧摩阻力发挥特点,采用剪切位移和剪切滑移两阶段法描述其桩侧摩阻力发挥过程,形成桩侧广义剪切模型;在此基础上,采用传递矩阵增量方式建立大直径超长灌注桩承载变形计算方法,并给出计算参数的取值。该方法考虑了桩侧摩阻力发挥的非线性、桩端承载的非线性及桩身材料的非线性,并考虑了桩–土滑移后桩侧摩阻力软化特性及桩端后注浆对桩端承载性状的影响。工程实例计算结果与现场试桩实测值较为吻合,表明基于桩侧广义剪切模型建立的大直径超长灌注桩承载变形计算方法具有合理性与可行性。     

桩基础承载力室内试验与数值计算研究

为深入研究桩基础破坏特征,解决桩基础承载机理和破坏条件问题,自行设计桩基础承载力室内试验,对桩顶外力、位移、桩侧摩阻力与桩底反力进行了全方位测试。采用临近桩基破坏时减小加载量的方法,结合数值模拟极限方法分析,在两种方法所得P-s曲线中可以找到陡降的破坏点。两种方法的极限承载力、桩底反力吻合较好,表明室内试验可信,数值极限方法可行。依据以上两种方法,提出了桩基的三点破坏特征:(1)破坏时桩顶位移突变,破坏后有时会有所反弹;(2) 破坏时桩底反力突变并出现明显反弹;(3) 破坏时桩侧摩阻力出现先降低后增大现象。这些特征表明桩基破坏后桩侧与桩底承载力还将提高,使桩基仍然维持力学平衡状态,表明桩基这种破坏特征与其他基础形式不同。综合桩基础破坏特征,提出应按第一次桩顶位移突变作为控制桩基础承载力的条件。本次研究只是探索,还需现场试验的验证。     

CFG桩复合地基的室外模拟试验研究

简述了CFG桩的应用优势，研究了CFG桩复合地基的室外模拟试验，通过分析试验结果，得出了所加荷载与桩最终沉降、桩端承载力、桩侧摩阻力的关系，对CFG桩复合地基的处理具有参考作用。     

关于桩端阻力问题的分析与研究现状

由于桩端处与桩端周围土体高度约束的边界条件以及土体本身的压缩特性,使得对桩尖土体与桩尖相互作用的分析变得十分复杂。本文对影响单桩桩端阻力的因素分别进行了分析,并综合论述了国内外用于桩端阻力确定的方法以及最新的一些研究成果。最后,对该领域尚存不足及需要努力的方向做了一些建议。