基于离心模型试验的近断层桥梁桩基竖向承载特性研究

为探明断层发育区桥梁桩基的竖向承载特性及受力机理，通过土工离心模型试验，以桩基与断层水平距离及断层埋深变化为工况，开展近断层桥梁桩基础的竖向极限承载力、轴力和桩侧摩阻力演化规律研究。结果表明：断层的存在，抑制了桩侧摩阻力的发挥，进而影响近断层桥梁桩基础的竖向承载特性。桩基与断层水平距离由1D增加至5D,断层两侧桩基竖向极限承载力影响度平均降低16.62%～19.24%,桩身轴力逐步增大且衰减变缓，桩侧摩阻力逐步降低；断层埋深由0cm增加至32cm时，桩基竖向极限承载力影响度降低了9.16%～15.22%。近断层桥梁桩基设计时，可根据桩侧岩土体受影响范围，以此确定桩基与断层水平距离临界值与合理桩长。     

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。     

低围压下极限摩阻力对回填体基桩承载特性的影响

为了研究回填体极限摩阻力变化对基桩承载特性的影响,通过考虑低围压下回填体极限摩阻力的非线性变化,获得指数型荷载传递函数的回填体桩基Q–S曲线计算方法,对比现有研究成果与工程实例验证该计算方法,并探讨了极限摩阻力参数对桩承载特性的影响。分析结果表明:嵌岩段的桩侧摩阻力先达到极值,回填体的极限摩阻力随着桩侧法向应力?与回填体的试验参数A,b的增加而增加,提高桩侧摩阻力和桩基的极限承载力,法向应力?对桩侧摩阻力和桩的极限承载力影响很明显。     

溶洞顶板破坏对穿越溶洞型基桩极限承载力的影响规律研究

当溶洞顶板的厚度不符合安全设计要求时,基桩需要穿越溶洞并嵌入溶洞底板一定深度以提高基桩的承载力。在桩顶竖向荷载作用下,溶洞顶板的岩体可能存在受拉状态,当张拉应力超过其抗拉强度时,则岩体将发生张拉破坏,使桩身侧摩阻力的受力面积降低,另外,张拉破坏区使溶洞顶板以上岩土体所受的支承作用进一步降低,不利于桩身侧摩阻力的发挥。因此,有必要系统研究溶洞顶板张拉破坏区域对穿越溶洞型基桩承载特性的影响规律。本文基于理论分析提出了穿越溶洞型基桩的失稳破坏模式,揭示了张拉破坏区域产生的力学机理以及对桩身侧摩阻力的影响规律,建立了顶板失稳破坏的简化力学分析模型,进而提出了穿越溶洞型基桩的极限承载力计算方法,为岩溶地区基桩设计和施工提供技术指导。     

浅谈填土负摩阻力对嵌岩桩竖向承载力的影响

针对填方土体会逐渐产生自重固结沉降的现象进行了分析,探讨了填土负摩阻力对嵌岩桩竖向承载力的影响,并根据JG J 94-2008建筑桩基技术规范,指出验算单桩承载力时应考虑桩周土的负摩阻力引起的下拉荷载。     

坑塘深厚欠固结填土对桩产生负摩阻力的探讨

通过工程实例对坑塘深厚欠固结填土对桩产生的负摩阻力进行了分析,并对考虑负摩阻力情况下桩承载力、桩基变形进行了分析。得出对于深厚欠固结填土地基中的短桩基础,应按端承桩考虑下拉荷载验算单桩承载力和变形。提出了减小或消除负摩阻力对桩基础影响的处理措施。     

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。     

关于桩基负摩阻力产生及优化探讨

桩基础是软土地基处理中比较常见的一种软土地基处理方式,主要分为群桩基础,或是由柱与桩直接连接的单桩基础。在具体的工程中,桩基础承担着上部结构,承担上部结构的竖向荷载,进而把荷载传递至地基中,根据受力性状不同,桩基分为摩擦桩和端承桩。桩的承载力一般情况下由两部分构成,即桩身、桩周土层的摩擦阻力、桩端阻力。根据相应的特征分析可知,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,本文首先分析了负摩阻力的产生,接着对减小负摩阻力的优化措施进行相应的阐述,希望给相关人士带来一定的借鉴意义。     

深厚自重湿陷性黄土场地灌注桩基础设计

对于深厚自重湿陷性场地的桩基础设计,通过桩端后注浆工艺减少桩基沉降、提高桩端持力层的端阻力,通过桩基静载试验确定注浆后桩端持力层的实际承载力,采用强夯处理或回填压实消除深厚自重湿陷性黄土场地上部一定深度范围内湿陷性土层的湿陷性,同时提高上部土层的密实性以提高桩侧摩阻力以及加强上部土层防水效果以达到减少桩侧负摩阻力的目的,结合三七灰土防水垫层的防水作用,将湿陷性土层有害的桩侧负摩阻力变为对桩基竖向承载力有利的桩侧正摩阻力,可以大幅度提高桩基的竖向承载力,使位于深厚自重湿陷性场地的桩基础设计做到技术可行且经济合理。     

高填土区建筑桩基负摩阻力的分析

文中对某框架结构桩基竖向承载力进行计算和分析,指出新近高填土区桩基设计考虑负摩阻力的必要性,以及竖向静载试验考虑负摩阻力的桩与常规桩存在的差异,以期为类似地质条件下的桩基础设计提供参考。     

受边载作用桩的桩身涂层应用研究

由于桩土间的相对位移,桩身上会产生正摩擦和负摩阻力。工程中由于负摩阻力产生的下拉荷载不仅使桩竖向承载力减小,还会导致结构物的不均匀沉降。鉴于此,提出了在桩身负摩阻力范围内加涂层的方法,并使用有限元程序ABAQUS验证了该方法的有效性。模型首先用来测试桩承受轴向荷载时桩的承载性能,在达到满意的结果之后,再用来分析涂层分布范围和涂层材料对桩身摩阻力的影响。基于分析数据,作出相应的图表预测桩身摩阻力的变化,结果表明桩身涂层可以有效减小负摩阻力,提高桩的整体承载力。     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明:在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0～4倍桩径的浅层区域。     

削减桩基负摩阻力的室内模拟试验

为探明桩基混凝土不同涂料对桩基负摩阻力的削减效果,通过大型剪切试验,以塑限18%的黏性土为试验土,着重研究了试验土含水率变化以及桩基混凝土侧面不同涂料对桩基负摩阻力的影响。结果表明,当黏性土含水率略大于塑限时,桩基负摩阻力的削减效果较好,此时在混凝土表面涂石蜡机油混合物、聚合物纳米材料或者油漆产生的削减效果基本一致;当黏性土含水率与塑限含水率相差较大时,采用石蜡机油混合物作为桩侧混凝土涂料对于桩基负摩阻力的削减效果最佳;可通过不同方式对中性点位置进行确定并采用不同适用条件下涂料对桩基负摩阻力进行削减。     

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。     

沉渣预压处理的群桩模型试验研究

为减小灌注桩桩底沉渣对承载力的影响,基于桩土共同作用原理,结合桩侧摩阻力发挥所需的位移对沉渣加以利用,并据此设计模型试验,试验包括两桩、三桩、四桩共3种桩基形式,分别对带沉渣与不带沉渣2种状况下群桩的承载性能展开研究。试验结果表明,相对不带沉渣的桩基而言,带沉渣的群桩在预压处理过程中,荷载–位移曲线在沉渣被压实前后会表现出台阶状的特点;经过预压处理后,桩体的位移较大,桩侧摩阻力发挥更充分;桩端阻力在沉渣被压实前很小,沉渣被压实后逐步发挥,并最终达到不带沉渣桩的水平。通过对带沉渣桩的荷载–位移曲线进行平移处理发现,桩基在牺牲一定沉降后承载力可恢复正常,且因沉降后的承台与土体接触紧密,使得桩土共同承载,往往使得处理后的桩基具有更高的竖向承载力和更好的水平承载性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

湿陷性黄土地区单桩负摩阻力计算研究

湿陷性黄土地区地基土浸水湿陷后,桩侧表面可能产生负摩阻力,将导致桩基承载力降低。对湿陷性黄土地区桩基负摩阻力的产生机理及变化规律进行了分析。通过对实测曲线的分析及借鉴前人的研究成果,提出了一种适用于湿陷性黄土地区的双折线形桩侧负摩阻力分布模式。在有效应力法的基础上提出了湿陷性黄土地区负摩阻力的计算方法。     

徐州岩溶场地嵌岩桩桩身承载力分布研究

嵌岩桩在我国建筑工程中应用广泛,与普通地区嵌岩桩的承载特性不同,岩溶地区的岩溶发育程度会对嵌岩桩承载力分布产生一定的影响。为探究溶洞高度和嵌固深度等各因素变化时桩身承载力分布的变化情况,本文针对岩溶地区地质特征选取徐州市徐海路建筑工程和骆驼山工业园建筑工程桩基静荷载试验结果进行分析,通过多元线性回归方法分别研究嵌岩桩穿越溶洞时溶洞高度、嵌固深度和桩径大小变化时桩端阻力和桩侧阻力的整体分布变化趋势。结果显示：随着嵌固深度的增加,桩端阻力承载性能减小;溶洞高度增加,桩侧摩阻力减小,桩端阻力增大;桩径越大单位面积桩端阻力越小,对比800mm桩径的嵌岩桩,选用600mm桩径时单桩承载力能得到更有效的发挥且更加经济合理。     

桩负摩阻力时间效应分析

负摩阻力对桩基的承载变形性状有重要影响.分析了大面积堆载下、地基土固结过程中,桩顶荷载大小、桩端支承条件等因素对桩身负摩阻力、中性点位置的影响.结果表明,在地基土固结过程中,桩身负摩阻力、中性点位置也处于一个变化过程中.桩顶竖向荷载越大,中性点深度越浅,桩身承受的下拽力越小.研究还表明,在地基土固结过程中,桩的承载力逐渐减小.     

隧道穿越建筑物对桩基承载能力的影响

利用数值模拟方法研究浅埋隧道穿越桩基时,不同桩长的桩基在各种桩顶荷载条件下侧摩阻力和桩端阻力的变化。结果表明,隧道开挖会导致桩基产生负摩阻力,随着桩长的增大,负摩阻力的值增大,中性点的位置逐渐下移,但下移的幅度逐渐减小,而且负摩阻力会随桩顶荷载的增大而减小;另一方面,由于隧道开挖使得桩底持力层下沉,从而造成桩基桩端阻力的流失,在不同的桩长及桩顶荷载情况下,桩端阻力均呈现随着隧道开挖而逐渐减小的变化规律。     

太平特大桥后压浆钻孔灌注桩承载特性试验研究

广深沿江高速公路太平特大桥梁基础采用直径2.0 m、长90 m左右的钻孔灌注桩。通过实测数据采集,对两根试桩在压浆前后的荷载-沉降关系、竖向承载特性、桩侧摩阻力及其与桩土间相对位移关系、桩端阻力等方面进行对比分析。结果表明,压浆后桩极限承载力测试值提高幅度分别为36.88%、36.52%,其中总侧阻力提高23.56%、28.32%,总端阻力提高60.67%、66.46%;桩端阻力所占比重分别为23.82%、26.22%,说明该嵌岩桩为端承型摩擦桩;压浆前后试桩都没有达到承载力极限状态,桩基承载力有较大富余。