考虑桩顶与土表加载顺序的桩基负摩阻力模型试验研究

对于承受负摩阻力的桩基,桩顶和土表的承载一般存在先后的次序,但针对承载顺序对桩身负摩阻力影响的研究相对匮乏。通过开展不同加载顺序下砂土中单桩负摩阻力模型试验,测得了不同加载作用下桩身轴力、桩顶位移以及土体分层沉降。研究结果表明:砂土中加载顺序对桩基负摩阻力具有明显影响。先施加土表荷载的组次较先施加桩顶荷载的组次,桩身中性点位置更靠近桩底。先施加土表荷载后,桩顶荷载作用下的桩顶沉降明显小于先施加桩顶荷载的情况,而不同加载顺序下,土表荷载作用下的桩顶沉降的变化规律基本一致,且桩顶沉降增长随土面荷载趋缓。     

高铁桩网复合结构路基长期运营沉降模型试验研究

高铁路基沉降控制是保证列车安全性和舒适性的重要因素。随着高铁运营时间增长,软土地区高铁路基长期沉降问题越来越引起关注。针对京沪高速铁路徐沪段某试验段,开展了桩网复合结构路基长期循环动态加载物理模型试验,获得了路基沉降、桩土应力分担及桩身轴力分布的变化规律。试验结果表明:在初始1000次加载时,路基沉降随加载次数增加明显,之后达到稳定;桩上部位置土体变形大于桩身变形,桩侧呈现负摩阻力,中性点位于距桩顶约2/3桩长位置;桩身轴力随加载次数增加而增大,说明桩分担荷载增加,当达到4万次加载后,轴力随加载次数增加不再明显。     

海上四桩导管架基础水平受荷离心模型试验

导管架基础广泛应用于海上风力发电和油气开发,水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。通过离心模型试验针对饱和砂土地基中四桩导管架基础,研究其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配、桩周土反力差异和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,其下压基桩的桩顶剪力、桩顶负弯矩和桩身最大正弯矩均较上拔基桩大,但二者的桩身水平位移相差不大。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应及桩身上拔力降低了桩周土有效应力,沿边长加载时上拔桩在泥面下2.5倍桩径深度范围内的桩周土反力约为下压桩的60%,而沿对角线加载时上拔桩在该深度范围内的桩周土反力仅为下压桩的40%。沿对角线加载时下压桩与上拔桩在桩顶剪力、桩顶最大负弯矩、桩顶轴力及桩身最大正弯矩等参数之间的差别也明显大于沿边长加载情况。与单桩水平加载离心模型试验结果对比发现,同一深度处单桩的桩周土反力介于导管架基础上拔桩与下压桩的桩周土反力之间。     

压桩和托桩摩阻力的原位试验研究

为了研究压桩和托桩下的摩阻力相关关系,在广东佛山某公路桥梁桩基的同一根钻孔灌注桩上分别进行了自平衡静载试验(模拟托桩加载)以及传统静载原位试验(模拟压桩加载),对桩侧摩阻力、荷载-位移曲线等进行了比较,结果表明托桩加载的平均摩阻力为压桩加载的0.72倍,可为类似工程提供参考。     

地面堆载引起桩基负摩擦力的分布特性分析

针对桩侧堆载的分布范围,桩顶加载大小,桩顶加载与桩侧堆载的施加次序等因素,通过有限元建模分析的方法,探讨各因素对桩侧摩擦力分布及桩基极限承载力的影响。结果表明随着侧堆载分布范围的减小和桩顶加载值的增加,中性点位置上升,下拉力减小;桩顶加载与桩侧堆载的施加次序对侧摩擦力的分布有较大影响;只考虑土对桩的支撑作用不考虑桩身材料强度时,堆载作用下桩基极限承载力非但不降低反而提高。     

桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

基于桩土界面的静压桩沉桩效应与承载特性室内试验研究

饱和黏性土地基中桩土界面的受力特性会对静压桩沉桩效应及长期承载力的发挥产生重要影响。通过黏性土地基中桩身表面嵌入式安装硅压阻式传感器的静压桩模型试验,分别对开口和闭口静压桩沉桩和加载过程的桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力进行研究。结果表明：在沉桩过程中,桩土界面超静孔隙水压力及有效径向应力随入土深度逐渐增加,沉桩结束时增量幅值随着h/D(h为传感器距桩端距离,D为桩径)增大而减小,同一h/D位置处闭口桩的增量幅值大于开口桩的;同一入土深度处,桩身不同h/D位置处桩土界面有效径向应力存在退化现象,且随着h/D和入土深度的增加退化越明显。在加载过程中,h/D=1和h/D=5位置处桩土界面超静孔隙水压力相比沉桩结束时减小,且随着h/D增大,减小幅度也增大;同一h/D位置处,桩土界面有效径向应力增量幅值随着桩顶施加荷载值增加而增大。沉桩过程和加载过程桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力均随着h/D的增加而减小,不同h/D位置处桩土间的有效径向应力变化是沉桩和加载过程桩土界面受力机理不同的重要原因。     

不同加载顺序对微型桩承载特性的影响

目前对于微型桩在竖向及水平荷载的耦合作用下的承载力方面研究较少.由于荷载、桩、土三者共同作用十分复杂,难以给出微型桩在不同荷载组合下承载力的解析解.运用ABAQUS有限元软件,分析组合荷载作用下微型桩的变形性状和破坏机理,探索了不同加载方式对于微型桩承载特性的影响.结果表明:与先施加水平荷载再施加竖向荷载相比,先施加竖...     

水平循环荷载下高桩基础受力性状模型试验研究

近海高耸结构基础承受风,浪,波流等水平循环荷载作用,受力变形性状十分复杂.在饱和粉土地基中完成了单桩和群桩的水平循环加载试验,揭示了单桩和群桩响应随循环加载的变化规律.试验结果表明循环加载使桩周土体产生累积塑性变形,桩-土体系水平刚度随循环次数增加不断下降;先期循环加载对后期加载的刚度有着明显影响;群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,前排桩的作用得到更多发挥;荷载循环效应对群桩的影响大于单桩.基于p-y曲线法引入循环效应系数以考虑荷载循环的影响,并将该方法与其它文献方法和试验结果作了对比验证.     

加载角度对斜向受荷桩承载特性影响的数值模拟

利用数值模拟方法对斜向受荷桩的承载特性进行了分析计算,主要研究加载角度对桩基承载特性影响。结果表明:(1)随着加载角度的增大,桩身水平位移显著增大;桩的承载方式由竖向承载为主逐渐向水平承载为主转化;(2)随着加载角度的增大,桩身最大弯矩逐渐增大,发生位置逐渐向深部移动;桩身弯矩的变化主要受荷载水平分量的影响。(3)斜向荷载下,随着加载角度θ的增大,桩侧土反力0点位置向深部移动;桩前最大土反力p1max和桩后最大土反力p2max与sinθ有很好的线性递增关系;(4)随着加载角度的增大,桩端阻力减小。     

CFG桩复合地基各因素对沉降影响的数值模拟研究

借助大型有限元分析软件ANSYS,考虑复合地基中各种材料的非线性特性,对受竖向荷载下CFG单桩复合地基进行数值模拟,分析其沉降特性,找出沉降与桩长、桩径、桩体模量、加固区土体模量、下卧层土体模量关系的规律,为CFG桩复合地基的理论研究提供依据,同时为模型试验以及生产实践提供一些指导性的意见,从而进一步推进CFG桩复合地基的发展。     

粉喷桩单桩承载力的时效分析

采用土的弹塑性模型和弹性力学理论，分别对桩周土和桩身应力的传递及变形进行了分析，建立了单桩的受务模型，并得到了其理论解，证明单桩承载力随成桩时间的增长而有明显的提高；通过某工程的粉喷桩单桩载荷试验资料，分析了在饱和土层中，粉喷桩复合地基单桩承载力的时间效应问题，且地下水对其也具有较大的影响。掌握单桩承载力的时间效应规律，对粉喷桩复合地基的优化设计及确定载荷试验的时间具用重要的意义。     

嵌岩桩承载性状和破坏模式的试验研究

在现场试桩和室内模型试验基础上，探讨了嵌岩桩的承载特性和破坏模式。分析认为，在不同地质条件和设计方法下，嵌岩桩可表现为摩擦型桩或端承型桩的承载性状：嵌岩桩的破坏模式与桩岩相对刚度有关，破坏可发生的位置有：(1)桩岩界面；(2)桩周围岩中；(3)桩体本身。     

砂土中成桩工艺对桩基承载性能影响的室内模型试验研究

 模型试验是桩基承载性能研究中不可或缺的一种科研手段。通过设计模型试验,基于试验数据进行整理分析,研究砂土中成桩工艺差异对桩基承载性能的影响,经过对比研究,分析桩基的受力分布特点和沉降变形特性,探讨成孔卸荷对灌注桩承载特性产生的作用效应。结果表明：试桩的荷载–沉降(Q-s)曲线均呈陡降型。静压桩承载力最大,但曲线突降性方面不如预埋桩和灌注桩明显;成桩工艺不同会影响桩基的荷载传递性能,由于成孔卸荷和挤土效应差异,静压桩沿深度方向的荷载传递性能相对于灌注桩和预埋桩要差;4桩桩侧摩阻力在一定深度都出现强化现象,静压桩桩侧阻力强化位置略高于灌注桩和预埋桩,这是因为挤土效应使桩侧阻力增大,成孔卸荷和裹膜撤除产生的侧向卸荷会在一定程度上削弱桩侧阻力;桩侧阻力的极值发挥和极值点位置受成桩工艺影响较大;侧阻与端阻异步发挥且其最大值并非同时到达,端承力占桩顶荷载的比例随上部荷载变化而变化。     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

承力盘悬挑长度对抗压桩影响研究

为了设计更为合理的混凝土扩盘桩型,本文通过试验研究和理论分析相结合的方法,对混凝土扩盘桩承力盘悬挑径对混凝土扩盘桩抗压破坏机理的影响进行研究。采用原创的小比例半面桩模型原状土试验,同时运用ANSYS分析软件进行建模计算分析,验证试验结论。提出混凝土扩盘桩承力盘悬挑长度的合理取值,进而完善混凝土扩盘桩的设计计算理论。     

塑料套管现浇混凝土桩倾斜对承载性能影响的模型试验研究

 通过模型试验研究竖直桩与倾斜角度为5°,8°,10°和15°倾斜桩的承载性能,分析倾斜对塑料套管现浇混凝土桩(以下简称TC桩)单桩承载力、桩顶沉降、桩身水平位移、桩身弯矩、桩身轴力及侧摩阻力和端阻比的影响。模型试验结果表明：(1) 当TC桩倾斜度不大于8°时,对承载力和桩顶沉降影响不明显,对于倾斜10°,15°的桩,承载力明显降低;(2) 倾斜桩桩身水平位移和弯矩主要发生于1/3桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增加而增大;(3) 竖直桩及各倾斜桩的侧摩阻力随深度的增加呈先增大后减小的趋势,随着倾角的增大桩极限侧摩阻力的平均值略有增大,侧摩阻分担比较大;(4) 端阻力和端阻比基本随荷载的增加而增加,随倾角的增加而减小。采用Origin软件应用Sigmoidal函数拟合,得出模型桩极限承载力随桩体倾角的计算公式,并根据现场实测数据,给出现场应用时修正系数的取值范围。     

高应变法模拟Q-s曲线误差分析

依据某静压桩工程试桩的单桩竖向抗压静载试验和高应变动力试验结果,结合其桩身材料特性、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状的分析,对高应变动测模拟Q-s曲线误差进行了分析和研究。高应变动测计算的Q-s曲线和静载试验实测结果相比,在荷载较小时高应变动测计算的沉降较大,在荷载较大时高应变动测的沉降较小。高应变试验模拟计算结果与静载结果的不同,与其测试分析中采用的桩身材料和土阻力的数学模型有关。高应变动测分析时假定桩身是弹性的,但实际桩身混凝土是非线性的,使得高应变动测模拟计算的Q-s曲线产生了一定的误差;而高应变动测分析中土静阻力弹塑性的假定与实际土阻力发挥性状的不同,以及高应变测试时桩产生的位移较小,是高应变动测模拟Q-s曲线误差的主要原因,在采用高应变动测模拟Q-s曲线时应考虑这些因素的影响。     

支盘桩的抗拔机理及工程应用

在对支盘桩抗拔机理理论分析的基础上,设计了一个室内模型试验装置来研究支盘桩的抗拔承载和变形性能,并与等直径桩进行比较。对等直径桩、单盘支盘桩、双盘支盘桩分别进行了上拔加载试验,证明支盘桩的抗拔承载力远高于等直径桩;同时由于支盘桩在抗拔时和抗压时的承载机理不同,如果设计不合理,设多盘时的抗拔承载力反而会低于单盘支盘桩的抗拔承载力。     

粉土中后注浆灌注桩的承载力分析

从试验入手分析了粉土中后注浆灌注桩的承载力机理,分析了不同注浆范围和注浆量对承载力的影响。根据注浆的分布效果,建立了后注浆桩的数值模拟模型,并用于实践,计算结果表明,注浆对计算有较大影响。