考虑桩侧土体非线性的静荷载作用下的单桩沉降时间效应研究

 采用双曲线模型模拟桩侧土体的非线性,研究成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应,以及沉降稳定之后的桩身侧摩阻力和桩身轴力的分布情况。首先,将桩身自上而下划分为有限个单元段,采用基于行波分解的波动分析程序,推导出静荷载作用下任意时刻桩身任意位置处的位移方程;然后采用参数分析的方法,分析桩–土参数对单桩沉降性状的影响;最后模拟基桩静载荷试验的s-lgt曲线和q-s曲线,并与实测数据进行对比。结果表明：静荷载作用下单桩沉降的时间效应十分明显,建立的模型能够较好地模拟单桩在静荷载作用下的沉降性状。     

上拔与水平力组合作用下单桩静载试验

通过现场单桩水平静载荷试验及上拔与水平力组合作用下单桩静载试验,分析了水平荷载作用下不同桩身抗弯刚度灌注桩的变形特性和承载特性,探讨了有、无上拔荷载作用两种情况下单桩水平承载力及变形之间的差异。结果表明:桩身抗弯刚度的大小是影响单桩水平承载力及水平位移、桩顶转角的一个重要因素;当水平荷载较小时,与水平荷载同时作用的上拔荷载对桩的水平位移及桩顶转角无较大影响;而当水平荷载较大时,上拔荷载的主要影响在于降低桩周土体的强度,使得土体的水平位移增大。     

载体桩在郑东新区密实砂土持力层中的试验研究

以某高层建筑的试桩为背景,通过载体桩基础单桩静载荷试验和载体桩复合地基静载荷试验,分别对两种方案承载力计算值和试验值进行了对比,对桩侧摩阻力的影响进行了分析。研究结果表明:载体桩在达到极限荷载时沉降随荷载的变化呈陡降型,载体桩基础和载体桩复合地基在密实砂土持力层中承载力的计算值均偏于保守,两种方案在此地质条件下忽略桩侧摩阻力的贡献同样过于保守,并且建议施工时应注意载体桩桩头的保护。     

循环荷载下海洋风机单桩基础简化分析模型

海洋风机单桩基础的控制荷载主要为风载荷、波浪载荷、地震载荷等水平循环荷载。而我国相关规范中对水平循环荷载作用下单桩分析模型与计算方法却论述较少。从3个方面深入分析了影响桩土相互作用的基本因素:土体非线性、土体极限抗力退化以及桩土脱开效应。考虑以上3点并用弹簧和阻尼串联来模拟桩周土体,提出了循环荷载作用下海洋风机单桩基础简化分析模型并编制了计算程序。通过与相关文献的试验数据比较,表明本文模型能较好地模拟循环荷载作用下水平受荷桩的性状。     

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。     

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。     

后压浆桩增强效应作用机制及荷载沉降关系研究

基于台州湾大桥及接线工程开展的6个标段场地10根大直径超长钻孔灌注桩现场静载荷试验结果,分析后压浆桩的荷载传递特性,并在后压浆桩增强效应作用机制的基础上,采用双曲线函数的荷载传递模型,给出了后压浆桩荷载沉降关系的计算方法,并确定了不同土层桩侧和桩端增强系数,最后通过工程实例验证了该方法的合理性。结果表明,桩端压浆对桩端土体产生预压作用,使桩端阻力在竖向荷载作用下提前发挥,改善了桩端阻力与桩侧阻力发挥的异步性和不协调性;后压浆桩是在浆液对桩端土的加固、桩端压浆的预压作用、压浆形成桩底扩大头及浆液上返对桩侧加固四方面因素共同作用下显著增强桩端阻力和桩侧阻力,而忽略浆泡半径的影响或不考虑浆液上返段的作用都不能很好的预测压浆桩的极限承载力。     

小直径钻孔灌注桩作用机理研究

本文叙述了小直径钻孔灌注桩的一般特性、分析了日前设计计算中存在的问题,通过埋设测量元件的小直径钻孔灌注桩的现场静载荷试验,探讨了竖向受荷时的桩荷载传递机制及刚性载荷板下的桩、上荷载分担情况。结果表明,桩侧摩阻力远大于桩端阻力,桩土荷载分担比例随施加荷载而变化     

静荷载作用下粘弹性地基单桩沉降的时间效应

利用广义Voigt模型来考虑桩侧土体的线弹性性质和粘性特性,研究了成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应。首先,根据桩侧土的成层情况,将桩土系统从下至上划分为有限层,对每层桩土系统建立静力平衡方程;然后,利用Laplace变换技术和阻抗函数递推方法求出了频域内桩顶位移响应的解析解,进一步利用Fourier变换技术和卷积定理求出了相应静荷载作用下考虑时间效应的单桩桩顶沉降半解析解;最后,采用参数研究方法,分析了桩土参数对单桩沉降性状的影响,并将工程桩的实测数据与本文计算结果进行了对比。结果表明:在工程桩受荷初期,本文得到的解能较好地计算出单桩沉降性状。     

桩土接触数值模拟试验

用数值分析方法模拟桩土共同作用时自重荷载步的施加将使土体产生变形,而实际工程中,土体自重作用产生的变形早已完成,故两者之问存在一定差异.通过设置接触单元来模拟桩土之间的共同作用,并利用ANSYS中的荷载步来实现扣除土体自重应力引起的变形,对桩土进行3D有限元模拟.数值分析结果与现场实测值的比较表明,在桩土接触模拟中通过荷载步的方法考虑土体自重应力是可行的.还通过分析不同荷载步作用下桩土之间的相互挤压力分布和桩侧摩阻力分布,指出了桩端附近桩侧土体存在的"拱效应"显著减小了该处作用于桩侧的水平土压力和桩侧摩阻力.     

路堤下等应变复合地基的固结分析

 路堤下等应变复合地基固结沉降时,桩间土承担的荷载向桩体转移,桩土总应力不断变化,超静孔压增减量不等于有效应力增减量。考虑桩土总应力的变化、竖向排水体的压缩和孔隙水压力、桩体的排水性能、桩与排水体的距离等对复合地基的固结产生的影响。推导考虑桩体排水性能、桩土荷载转移、排水体压缩性和井阻的路堤下复合地基孔压、固结度、桩土应力比的解析解。固结分析表明,不透水桩可以加速地基固结,透水桩可能减缓固结,复合地基固结的快慢受桩身固结系数影响很大,高固结系数桩复合地基固结度大于小固结系数桩复合地基。     

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。     

小型桩基竖向循环加载模型试验系统研制与应用

介绍了一种小型桩基竖向循环加载模型试验系统,包括加载系统、压力室、起吊装置、模型桩、数据采集系统。该系统通过伺服电机驱动联轴器带动滚柱丝杠转动,进而带动加载板对模型桩施加竖向位移荷载;通过水压加载法对土样进行围压加载,模拟不同深度土层的应力状态及固结情况。可针对不同固结状态的地基土和多种桩基型式,开展不同荷载组合下桩基竖向循环加载模型试验研究,适用于饱和软土、一般黏性土、粉土、砂土等均质或非均质地基。应用该设备进行了单桩竖向循环加载模型试验,并与数值模拟进行对比。研究结果表明,动荷载幅值、地基土固结压力对桩基承载力特性影响很大;动荷载幅值较小时,桩基承载力几乎没有弱化;地基土固结压力升高时,桩基承载力提高显著,桩基承载力弱化速度减慢;随着振次及振幅的增加,桩顶轴力逐渐弱化至残余值;位移循环荷载作用下,桩周土的弱化导致桩基产生了负摩阻力,进一步降低了桩基承载力。模型试验结果与数值模拟结果吻合较好。通过初步应用,证明了该试验系统弥补了常规1g小比例尺模型试验中低围压的不足,可以较好地反应出桩顶荷载和位移的非线性关系和承载力循环弱化现象。同时该系统输出荷载波形精确,量测系统灵敏度高、稳定性好,可用于多工况下桩基的竖向循环加载特性研究。     

Biot固结理论在单桩负摩擦研究中的应用

利用Biot固结理论和积分方程方法研究了桩在表面圆形载荷作用下的负摩擦问题。首先应用积分变换方法得出了半空间内部以及表面作用圆形载荷时的基本解 ,基于基本解得出了单桩在圆形分布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程。运用Laplace变换对上述积分方程进行简化 ,求解上述积分方程并进行相应的数值逆变换即可得单桩在表面载荷作用下桩的变形、轴力以及桩侧摩阻力随时间的变化情况。     

饱和黏土中热交换桩承载力特性模型试验研究

在28℃,28℃→55℃,28℃→55℃→28℃三种工况下,开展宁波饱和黏土中热交换桩承载力特性模型试验研究,先对桩土加热(降温),再进行静载荷试验,测定土体的温度和孔隙水压力、地表沉降及桩顶位移、桩身轴力和荷载–沉降试验数据,研究土体的热固结过程及桩负摩阻力的形成机制;其次,以模型试验为原型,利用Abaqus软件建立了考虑热流固耦合作用的桩–土有限元模型,将计算结果与试验结果进行对比验证,进而讨论温度对桩身轴力和桩侧摩阻力的影响,结果表明:加热升温后,桩、土发生膨胀变形,土中出现超静孔隙水压力;随着孔压的消散,土体发生热固结现象,且其固结沉降量大于桩体沉降量,地基最终表现为沉降变形,而桩侧出现下拉荷载,产生负摩阻力;随温度的升高,沿深度方向,桩身轴力衰减,热固结后土体的强度有所提高,桩侧摩阻力增大,单桩极限承载力随温度的升高而增大。     

考虑固结和流变的层状地基中的水平单桩的理论分析

 利用积分方程和递推矩阵2刚度矩阵方法求解了考虑层状两相介质固结和流变的水平受荷的单桩问题。首先利用层状两相介质中水平圆形载荷基本解, 建立了时域内的层状两相介质地基中水平单桩的积分方程。然后对所得的积分方程进行Laplace 变换, 得到变换域内的积分方程, 对变换域内的积分方程采用Schapery 逆变换方法得到时域内水平单桩的近似积分方程。最后对所得的积分方程进行数值求解得到桩的剪力、弯矩和位移。     

桩土界面荷载传递双曲线模型的改进及其应用

 首先,在总结前人土–结构相互作用试验研究成果的基础上,改进反应桩土界面荷载传递性状的双曲线模型,改进后的模型能够描述随着地基土固结、桩侧土初始剪切刚度随时间增长以及桩土界面的分阶段加/卸载循环剪切特性。然后,利用改进模型对文献中的算例进行分析,计算结果与文献结果比较接近,验证了改进模型的合理性。最后,利用该模型分析大面积荷载下,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打桩情况下,桩身摩阻力、中性点位置及桩承载力的发展变化规律。研究结果表明,桩身中性点位置、桩身负摩阻力随地基土的固结逐渐变化;在地基土固结过程中,桩承载力逐渐减小。该研究成果可为桩基工程设计提供有益的参考。     

某工程预应力管桩静载荷试验结果分析

通过对某工程预应力管桩单桩竖向抗压静载荷试验结果的分析研究,指出沉桩时的挤土效应、桩的卸压回弹、桩端持力层软化、桩周土体重新固结程度不足等因素,都有可能导致桩在试验时发生异常沉降现象,并总结了设计和施工中应注意的问题及应采取的预防措施.     

黄土地区墓坑处理及复合地基变形分析

通过西安地区黄土地基某工程实例，介绍了墓坑地基的处理，对处理过的墓坑应注意验收；整片钻孔夯扩碎石桩二次加固地基后，通过在墓坑和天然土上做单桩复合地基静载试验，并在沉降曲线和复合地基变形模量两个方面进行对比分析，指出了它们的承载变形性关差异，地未处理墓坑位置第三次加固并验收；最后以本场地墓坑处理的效果提出了其存在的问题及建议。     

开挖条件下黏土中单桩竖向承载特性模型试验与分析

利用已有的离心机预固结加荷装置,开发了一套可以有效控制超固结比的模型桩竖向加荷系统,进行了开挖条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的室内模型试验。在模型试验用高岭土单元体试验的基础上,考虑开挖引起土体K0系数和不排水抗剪强度变化对桩侧极限摩阻力的影响,提出了开挖卸荷条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的非线性简化计算方法,并通过与模型试验结果进行对比验证了计算方法的正确性,算例分析表明:开挖将会使得竖向桩顶刚度和极限承载力的降低,合理的预测方法应该既要考虑开挖卸荷引起的桩侧土上覆压力的减少,又要考虑桩侧土体K0值和不排水抗剪强度的提高。