高承台群桩基础后压浆承载特性分析

以国内某跨海公路桥超大规模群桩基础建设工程为背景,运用大型有限元分析软件ADINA分别建立了压浆前后9根群桩基础与土体相互作用的三维有限元模型,研究了群桩基础注浆前后荷载沉降特性,桩顶、桩身轴力分布以及轴力与位移等问题。结果表明:桩端注浆可以减小群桩沉降约44.3%,加固效果显著,并且能改善群桩中角桩和边桩的受力状况,提高群桩基础整体承载性能。     

基于多传感器信息融合技术的群桩基础承载性能研究

文章以苏通大桥的群桩基础为研究对象,对承台施工直至运营期间群桩基础承载力的监测数据采用多传感器信息融合技术进行融合。分析桩顶以及桩身轴力的变化规律,并提出相应的建议以便指导同类工程的设计与施工。     

某大型哑铃型承台群桩基础与土体共同作用竖向承载变形特性数值模拟分析

用ANSYS对某特大桥索塔哑铃型承台群桩基础与土体共同作用进行了三维弹塑性有限元分析。利用桩土界面间水平方向位移相容,桩土界面间竖向设置双曲线本构方程的弹簧,能较好模拟竖向荷载作用下特大型群桩基础桩土间相互作用。分析结果表明,数值分析所得承台沉降与承台荷载的关系曲线、桩顶轴力分布、桩顶轴力随承台荷载变化的关系曲线,与其离心模型试验实测成果较一致。在用离心模型试验成果验证数值分析的正确性下,用其数值分析成果进一步深入分析群桩基础的承载变形特性。     

高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析

为揭示地震荷载作用下高桩承台斜桩基础的地震反应特性,以3种地震波（唐山波、EI波、迁安波）为例,采用三维弹塑性动力有限元技术,分析了桩身倾斜角度、自由桩长对高桩承台斜桩基础地震反应的影响规律。结果表明：各模型桩身轴力最大值均出现在冲刷线以下2.5 m左右,而桩身弯矩最大值均位于承台与桩顶交界处;相同模型的左、右斜桩除竖向位移、Y方向弯矩沿桩身呈对称分布外,加速度、水平位移、轴力、总弯矩沿桩身的分布规律相同;承台高度越大,自由桩长越大,桩身轴力越大而弯矩越小;桩身倾斜度越大,其轴力与弯矩均越大,承台高度对桩身内力的影响大于桩身倾斜度;地震荷载中斜桩的加速度与位移反应降低,但轴力和弯矩增大,斜桩总弯矩主要受控于Y方向的弯矩。     

黏土地基中新旧混合群桩承载和变形的非线性分析方法

受沉桩效应的影响,天然饱和黏土地层中新设静压桩与场地既有旧桩的承载特性存在显著差异,导致新旧混合群桩基础与传统新建群桩基础呈现不同的承载特性。针对新桩和旧桩桩周土体的力学特性,分别研究了饱和黏土地层中新桩与旧桩的单桩沉降计算方法。在此基础上,考虑土体的成层性、桩土相互作用的非线性和群桩沉降中的遮拦效应,提出了饱和黏土地层中新旧混合群桩基础的荷载-沉降关系非线性分析方法。通过工程实例验证分析,对不同布置形式的群桩基础的承载特性与荷载-沉降关系进行了探讨。研究结果表明,文中提出的分析方法能够合理反映饱和黏土地层中新旧混合群桩基础的承载特性,并预测其荷载-沉降关系,可为实际工程中新旧混合群桩基础的设计提供参考。     

软土群桩原位足尺试验研究

软土地区群桩基础受力机理复杂,目前阶段国内外关于群桩的现场足尺试验比较缺乏。在南京市江宁区软土地基进行了9桩的钻孔灌注群桩的足尺试验,试验桩桩径为400 mm,桩长分为20,24 m。通过布设在桩身各控制断面主筋上的钢筋计测量桩身轴力,在群桩中不同基桩桩顶的压力盒测量桩顶荷载。对比分析了单桩和群桩的沉降特性、轴力特性、侧摩阻力特性以及群桩中各基桩的荷载分配规律,并将实测的桩顶反力和群桩效应系数与理论方法计算所得结果进行了比较,结果表明弹性理论计算所得的群桩中各基桩桩顶荷载差异比实测值大;考虑应力叠加的群桩效应系数的公式以及Converse-Labrre群桩效应公式与本次试验的实测数据比较吻合。     

考虑封底混凝土共同作用的群桩基础承载性能研究

结合长江某特大桥工程实例,用三维有限元方法反演得到封底层"型钢混凝土"的材料参数,建立了群桩基础计算模型,通过对比研究两者分布规律的差异,结果表明强大的封底混凝土体系对提高群桩基础的整体性、改善承台的受力条件和群桩基础的传力机理、削弱群桩效率的不利影响具有重要的意义。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

长群桩基础承载力性状的大比例尺模型试验研究

目前有关长桩基础承载性状的研究大都为工程静载试验的基桩,有关长群桩基础的承载性状的机制研究较少,亟需深入研究。通过大比例尺长群桩基础模型试验,对竖向荷载作用下的长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和承台底土压力的承载性状随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的承载力性状机理。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。     

桩筏基础相互作用非线性简化分析

提出一种桩筏基础相互作用的简化分析方法。对筏板和土体的接触面进行单元离散,在单桩弹塑性分析的基础上,分析了桩–桩、桩–土、土–土的相互作用关系。推导了桩土体系的刚度矩阵,得到刚性筏板群桩基础的竖向荷载沉降关系,桩的轴力沿深度的分布和桩、筏板各自分担的荷载。无需对桩和土体沿深度方向进行单元离散,简化了计算过程。由于考虑了土体的非均匀性和桩土相互作用的非线性特性,计算模型更好地反映了土体的实际性状。与有限元、边界元计算值以及实际工程实测值进行对比分析,验证了本文方法的正确性,并可应用于实际工程问题的分析。     

桩端岩土差异对超长桩影响的对比研究

分析了3种类型桩端岩土有差异的8根超长灌注桩的对比试验资料，包括进入基岩和不入基岩的对比试验桩各1根，桩端有沉渣和无沉渣的对比试验桩各1根，桩端沉渣厚度不同的对比试验桩各1根，桩端有无高压注浆的对比试验桩各1根。分析结果表明，桩端岩土由软层转向硬层时，超长桩的荷载．沉降曲线会由陡直转向平缓，极限状态时的破坏由趋于刺入破坏转向趋于整体剪切破坏，桩型由纯摩擦桩转向端承摩擦桩，说明桩端岩土特性对超长桩的承载性状有大的影响；桩端岩土由软层转向硬层时，桩极限承载力的提高主要体现在极限端阻力的提高，极限端阻力的提高可用含端阻力增强系数的公式来表示：桩端高压注浆超长桩还可看成是超长扩底桩，它的极限端阻力除可用端阻力增强系数表达外，也可暂用一般扩底桩极限端阻力的形式来表达：入硬层超长桩(如长径比为82时)还可是端承摩擦桩，它具有很大的承载潜力，一般认为其端阻力小是因为取的桩顶沉降值过于保守造成的。对入硬层超长桩取较大桩顶沉降值时的桩承载力是可行的，此时只要把相邻桩基础的沉降差控制在一定的范围内，使之不产生过大的不均匀沉降即可。     

桩的弹性模量对桩的侧摩阻力影响

在分析了桩的荷载传递机理的基础上,以沿海软土地区常用的钻孔灌注桩为例,对桩周土采用Drucker-Prager弹塑性模型、桩采用线弹性模型并利用ANSYS有限元软件分析了桩的模量对桩侧摩阻力的影响,对于指导工程实践、丰富桩的荷载传递机理有一定的参考价值。     

桩底土的成层性对桩体纵向刚度的影响

 为了确定桩底土(桩底与基岩间的土体)的厚度和分层情况对桩体刚度和阻尼的影响,使用锥形虚土桩模型对单桩纵向振动进行求解。桩底应力以一定扩散角度传递至基岩表面,将扩散锥面内部土体看作虚土桩。由虚土桩底部的位移限制条件和阻抗传递法得到桩底和桩顶的复阻抗。将桩底土层的参数转换为虚土桩的参数,通过分析这些参数的变化,进而判断桩底土层对桩体刚度和阻尼的影响。分析结果表明：桩底土层厚度小于5倍的桩体半径时,桩体刚度明显提高,阻尼减小;桩底土层存在软夹层,则桩体刚度会相应降低,阻尼增大,若存在硬夹层,结论相反。桩底土存在不同土层时,若只使用第一层土体的参数估算桩底刚度,误差较大,尤其对处于准静力状态的桩体。     

开口桩与闭口桩承载力时效的试验研究

为研究软土中开口桩与闭口桩承载力差异及承载力随时间增长问题,共完成了36组模型桩的原位静压沉桩试验,开口桩与闭口桩各18组,试验持续时间长达72 d.在试验条件下,发现闭口桩与开口桩的承载力最小时效系数分别为2.4和3.6.桩直径越小,承载力增加幅度越大,承载力时效系数也越大.开口桩与闭口桩承载力随时间增加而增大,沉桩后休止72 d,开口桩与闭口桩承载力达到稳定值,此后承载力增加不再明显.开口桩初始极限承载力小于闭口桩初始极限承载力,仅为闭口桩的60%～70%,沉桩后休止72 d,开口桩与闭口桩稳定时效承载力的大小几乎相同.开口桩的土塞长度随桩径的增大而增加,其承载力时效系数约为闭口桩的1.4～1.6倍.     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

打桩施工对周围土性及孔隙水压力的影响

假定土体为均质、各向同性的弹塑性介质，运用无限介质中圆柱形小孔和球形小孔扩张理论分别模拟饱和粘性土中打入桩的沉桩过程，求出沉桩过程中桩周土体的应力分布，分析沉桩引起桩周土体土性的变化及其对土体应力的影响。运用水力压裂理论推导出沉桩产生的超孔隙水压力在沉桩后瞬时沿桩身径向和竖向的分布。经与工程实测值作分析比较，发现理论预测值与实测数据吻合较好。     

单桩沉降计算理论研究

以Geddes应力解为基础，考虑土体的三向应力分布，并根据土的Duncan-Chang本构模型和基础沉降计算的修正分层总和法，建议了单桩沉降计算新理论。该理论与以往基于Geddes应力解计算单桩沉降方法相比，作了如下改进：(1)考虑了地基土的三向应力分布对单桩沉降计算的影响；(2)考虑了土本构模型(Duncan-Chang模型)，因而能计及土体非线性特性对单桩沉降计算的影响；(3)采用修正分层总和法理论，能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。因而该单桩沉降计算方法在理论上更趋完善，而且计算量适中，适合工程应用。     

深层搅拌桩施工方法分析与探讨

1 概 述 深层搅拌桩经过近20 a的发展，广泛地用于软土地基加固、边坡支护、基坑及堤坝防渗等方面，取得良好经济和社会效益[1～5]。其具体施工方法又分喷粉和喷浆两种方法，国内设计人员大多选用喷粉法，而未充分考虑施工过程中两种方法差异和施工难易程度，给施工方造成很大困难(相对喷桨而言)，成桩质量也难以保证，以至往往达不到设计效果。笔者根据近10 a施工经验、检测结果、喷粉及喷浆两施工工艺特点，提出应更多地选用喷浆工艺，以便水泥搅拌均匀、桩身连续完整的观点，与业内同仁探讨。 2 搅拌桩简介 深层搅拌桩具有下列优点：(…     

桩端刺入的离心机试验研究

采用可视化模型箱,进行桩端刺入离心模型试验。考虑纯砂土、分层介质两种土体情况,研究上覆软弱夹层对桩端刺入的桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及阻力随沉降的发展模式的影响。试验表明:分层介质中达到极限桩端阻力所需的桩端刺入量约为纯砂土中的一半,且当桩土相对位移很小时,桩端附近的土体的横向位移和沿深部方向的影响范围基本形成,桩端砂土有比较明显的椭球孔形扩张态势。     

控制沉桩对环境的影响

三湘世纪花城工程施工时,预制桩在锤击沉桩过程中,通过采取控制沉桩速度、合理安排打桩顺序、合理选择锤重和冲程、设置抗震沟、钻孔取土、设置排水砂井等一系列技术措施,有效控制了土体的水平和垂直位移,确保周围建筑物、管网、道路的安全。