倾斜悬臂支护桩受力变形特性模型试验

在基坑支护工程中采用倾斜悬臂桩作为支护桩,可以有效减小桩顶位移以及桩身弯矩,改善桩身受力和变形特性。根据基坑支护倾斜悬臂桩模型试验,对5种不同工况进行模拟,对比分析倾斜角度、布桩方式、桩顶约束方式、桩位置四种因素对基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性的影响。试验结果表明:在一定范围内增大支护桩倾斜角度、增加桩顶约束都可以有效减小桩顶水平位移,改善桩身的变形和受力状态;斜直交替布桩方式较单纯全斜或全竖直布桩方式能更大地提高桩体抗倾覆能力,保持基坑稳定。     

基坑斜–直交替支护桩工作机理分析

在基坑工程中,可将部分竖直悬臂支护桩倾斜一定角度后形成倾斜桩,利用冠梁连接交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩可形成基坑斜–直交替支护体系。已有工程实测表明,基坑斜–直交替支护桩具备良好的抗倾覆和变形控制能力;然而,目前尚缺乏对其工作机理的认识。提出了基坑斜–直交替支护桩的3个工作机理效应,即:刚架效应、斜撑效应和重力效应。以支护结构变形和坑外土体沉降为评价标准,对3项效应进行分析。结果表明:①由于冠梁的连接作用,斜桩与直桩形成一个整体刚架体系,可有效减小桩身和土体变形;②斜桩侧壁摩擦是斜桩对直桩支撑力发挥的关键因素,若斜桩侧壁光滑,基坑斜–直交替支护桩的支护能力与悬臂直桩几乎相同;③斜直桩桩间土与支护体系形成一个整体,可一定程度提高支护体系抵抗基坑变形的能力。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

h形支挡结构的试验研究

h形支挡结构较常规抗滑桩不仅在抗弯刚度上具有明显优势，还能严格地控制桩顶位移。目前针对h形支挡结构支护的相关研究较少，为此进行了模型试验研究，分析前后桩排距B及前桩桩长L3这两个主要参数对h形支挡结构的桩顶位移、桩身弯矩、土压力及破坏模式的影响。研究表明，一定范围内增大前后桩排距B或前桩桩长L3都能减少桩顶水平位移；桩身弯矩最大值位于连系梁与后排桩连接处附近，且随前后桩排距B增大而增大，随前桩桩长L3增大而减小；开挖完成后后排桩桩后土压力接近于朗肯主动土压力；后排桩桩前土压力接近于静止土压力；前排桩桩后土压力在前后桩排距B较大时接近于朗肯主动土压力，而在排距B较小时接近于静止土压力；前排桩桩前土压力由静止土压力向朗肯被动土压力发展，分布为三角形加倒三角形组合分布模式。在前后桩排距B及前桩桩长L3影响下，h形支挡结构支护存在“V”字和“W”字两种破坏模式。研究结果可以为工程设计提供参考，同时为理论分析模型建立提供依据。     

汉江阶地软土区倾斜预制桩基坑支护计算与实测分析

倾斜桩基坑支护结构具有较好改善桩身变形和受力状况的作用。以长江支流汉江一级阶地基坑工程实例为基础,开展倾斜预制桩基坑支护应用研究,通过对斜-直交替桩支护和前斜后直支护结构的数值计算,同时结合变形监测数据,分析支护结构特性,结果表明：通过位移和内力进行计算对比,发现斜-直交替桩与前斜后直桩位移分别相当于对比直桩支护结构的32%和54%,同时弯矩减少16%以上;采用倾斜预制桩支护,其预制化的桩身材料与倾斜支护结构具有较好结合性;通过监测表明,倾斜支护结构斜撑效应显著,同时冠梁锚固效果对位移控制有一定影响,为避让斜桩对基础的影响,宜采取加强措施减少结构位移。本文可为类似工程提供一定参考。     

桩锚支护结构桩身内力试验研究

通过对西宁火车站深基坑桩锚支护结构桩身内力进行现场实测,分析了不同工况下桩锚式支护桩的受力特性及其变化规律。结果表明:冠梁不仅能使桩顶部分受力特性不同于上端自由的直立杆件,而且可以有效减小桩身内力;桩锚式支护桩桩身钢筋应力实测值远小于钢筋强度设计值;悬臂支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面附近,桩锚支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面以上至1/3基坑深度的区域内;支护桩嵌固深度过长并不能改善支护桩的受力特性;对于桩锚支护结构,用极限平衡法与弹性支点法进行计算都是偏于安全的,在基坑底面以上,设计时采用极限平衡法比弹性支点法更为经济,而在基坑底面以下采用弹性支点法得出的结果与实测值更加吻合;支护桩桩顶侧向位移随基坑开挖深度的增大而增大,设置预应力锚杆能有效控制基坑顶部侧向位移的发展。     

"前斜后直"倾斜桩基坑支护在武汉深厚淤泥质层中的设计与应用

以武汉深厚淤泥质地区"前斜后直"倾斜桩基坑支护为例,通过有限元分析,对比"前斜后直"与垂直双排桩支护结构位移、弯矩变化,探讨"前斜后直"倾斜桩基坑支护位移及内力变化特性,结果表明"前斜后直"双排桩位移最大值明显小于垂直双排柱的最大位移,且随基坑开挖深度加大,"前斜后直"双排桩位移控制作用更明显.倾斜支护结构有较好的降低桩身及连梁弯矩的作用,"前斜后直"支护结构中后直桩弯矩总体小于前斜桩弯矩.随基坑开挖深度增加,斜桩支护中桩身及连梁弯矩降低作用更加显著.现场监测表明,"前斜后直"倾斜桩在武汉深厚淤泥质地区的应用效果良好.     

不同嵌固深度排桩受力与变形特性现场试验研究

根据某一水闸基坑开挖工程,在排桩桩体内埋设测斜仪、钢筋应力计对非等长双排桩基坑支护结构变形特性进行了现场观测,采用规范法讨论了后排桩不同嵌固对前、后排桩的变形、内力影响。研究结果表明：非等长双排桩桩顶位移、桩身剪力、弯矩与传统等长双排桩基坑支护结构规律一致;增大后排桩的嵌固深度,前、后排桩的桩顶位移均减小;前排桩桩身剪力、弯矩减小,后排桩增大,但当嵌固深度超过桩长3/4时,前、后排桩的桩顶水平位移、桩身剪力、弯矩减小或增大趋势均不明显;研究成果为双排桩基坑支护结构设计优化提供一定参考。     

基坑水泥土墙内微型钢管桩承载特性试验研究

微型钢管桩具有承载力高、抗弯刚度大、施工速度快、地层适应性强等优点,广泛应用于基坑支护中。基于青岛某重点工程的基坑项目,采用水泥土桩内置微型钢管桩并结合预应力锚杆支护形式,通过对3根注浆微型钢管桩的现场桩身应力测试和室内抗弯试验,探讨基坑开挖过程中微型钢管桩的内力变化规律和承载机理。研究结果表明:微型钢管桩的最大弯矩发生在桩顶,桩身弯矩随着基坑开挖逐渐增大,沿深度呈上大下小的趋势,桩身弯矩的分布形态表明采用桩锚支护模式对微型钢管桩设计计算是合理的。通过对基坑位移的监测,得出了基坑位移随开挖深度的变化规律,说明注浆后的微型钢管桩植入到水泥土桩中,能够显著提高水泥土桩的抗弯刚度,达到限制基坑变形的目的。     

砂土中水平受荷斜桩的p-y曲线及其应用

为获得水平受荷斜桩的p-y曲线,在中密干砂中开展4根斜桩及1根直桩的模型试验,对试验结果拟合得到模型桩桩侧土反力及桩身横向位移之间的p-y曲线。通过三轴试验得到砂土的(35)?-?曲线。将模型桩的p-y曲线及砂土的(35)?-?曲线无量纲化并建立二者之间的关系,在此基础上建立砂土中水平受荷斜桩的p-y曲线,并给出相关参数的确定方法。分析表明,基于p-y曲线的计算结果与模型试验及文献中的离心模型试验结果吻合较好,这说明所建立的p-y曲线是合理的,能反应斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。最后,应用p-y曲线对影响水平受荷斜桩性状的因素进行分析。结果表明,与桩顶自由时相比,斜桩桩顶固支可以有效减小桩身位移和桩身最大弯矩。斜桩桩顶竖向荷载的存在减小了负斜桩的横向位移和最大弯矩,而增大了正斜桩和直桩的横向位移和最大弯矩。桩身刚度较小时,增大桩身刚度可以有效减小斜桩桩顶横向位移和桩身最大弯矩。     

桩锚式支护桩内力和变形测试研究

为了研究桩锚式支护桩的内力和变形特性,对桩身钢筋应力和圈梁的侧向位移进行了监测,得到了桩身的弯矩分布图和侧向位移分布图.监测结果表明:随着开挖深度的增加,基坑内侧的最大弯矩逐渐增大,而且其作用位置向下偏移;设置锚杆改变了桩身弯矩的分布特征,最大弯矩的数值减小,其作用点位置下移,桩身的侧向位移显著减小;基坑开挖过程中基坑开挖的空间效应显著,基坑测试段中部的桩身弯矩较其他部位桩身的弯矩值大,且支护段中部的侧向位移最大;基坑开挖至基底后,桩身负弯矩的最大值发生在坑底内侧附近,本次测试结果可为桩锚支护结构的设计提供可靠的依据.     

考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩p–y曲线

为揭示砂土中上拔荷载对水平受荷斜桩性状的影响规律,开展了9根斜/直桩模型试验,实测获得了上拔与水平荷载共同作用下的桩顶荷载位移曲线及桩身应变,计算得到了桩侧土抗力p及相应的桩身横向位移y,建构了考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩双曲线型p–y曲线,给出了地基土初始反力模量及极限土抗力的确定方法。该p–y曲线能反映水平与上拔荷载共同作用下斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。基于文中建立的p–y曲线,编写程序分析了斜桩的承载变形性状及内力分布规律,研究了桩顶上拔荷载大小、桩顶约束条件对水平受荷斜桩承载性状和内力分布的影响,结果表明:①不论桩顶自由还是固支,上拔荷载增大时,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均减小,而负斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均增大;②相同的水平及上拔荷载作用下,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均小于负斜桩;③相同的上拔荷载作用下,水平受荷斜桩在桩顶固支条件下桩身横向位移、弯矩及剪力较小,而桩顶自由条件下则较大。     

基坑工程倾斜桩及其与多级支护组合的工程应用研究

为避免支撑的大量使用造成的资源浪费和固体废物污染,开展了倾斜双排桩、倾斜桩多级支护的工程应用研究.采用数值计算方法研究支护结构内力、位移及整体稳定性,通过对比分析及监测结果验证,探讨倾斜桩及其与多级支护结构组合支护的工程特性.研究结果表明:倾斜双排桩及倾斜桩多级支护相较于传统垂直双排桩,能显著减小基坑位移、提高整体稳定性安全系数,其中,倾斜桩多级支护平台设置连梁时,对于关联式破坏的分级支护具有更好的位移和稳定性控制效果;倾斜双排桩桩身弯矩显著小于垂直双排桩桩身弯矩,但弯矩形态较接近,分级支护平台取消连梁时,具有更小的桩身弯矩,工程应用中可采取结构措施,平衡位移、弯矩及整体稳定性间的关系;通过现场位移监测,倾斜桩支护结构位移总体小于垂直桩.     

预留土和桩锚结构联合支护下基坑的力学性状

桩锚结构在基坑支护中应用广泛,但在其设计计算时往往以经验为准,存在一定的盲目性和不确定性。依托在建工程,通过数值模拟分析了预留土作用下桩锚结构设计参数的变化对基坑力学性状的影响。结果表明：基坑支护桩的最大水平位移发生在桩顶,桩底的位移非常小;基坑周边地表沉降呈槽形分布,最大沉降在距离基坑边缘5 m左右的位置;弯矩分布曲线沿桩身有2个峰值点,峰值点大概位于桩顶以下3 m和10 m处;当锚索锚固角为15°时,桩身水平位移和弯矩、基坑周边地表沉降都比较小;锚索锚固点距离桩顶越远,桩身水平位移、基坑周边地表沉降越大;当预应力大于200 kN后,桩身水平位移和弯矩、基坑周边地表沉降几乎不再减小。     

基坑双排斜桩模型试验研究

伴随着地下空间开发的开发,基坑开挖深度逐步加大,当开挖深度较大时,单排桩满足不了位移要求时,发展出双排直桩、斜直交替桩等新型支护形式,然而支护效果仍不够理想。为进一步优化基坑工程中的双排支护桩,增大其抗侧刚度,将桩设置为斜桩形成基坑双排斜桩。为了验证双排斜桩的支护效果,基于室内模型试验对双排斜桩在开挖与堆载作用下的桩顶位移和桩身弯矩进行监测,并与单排桩、双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩和常规排距前排倾斜双排桩进行对比。研究结果表明:(1)双排直立桩、小排距前排倾斜双排桩、常规排距前排倾斜双排桩和双排斜桩的侧向刚度均优于单排桩;(2)当桩顶排距较小时,前后排形成的空间刚架作用不强,小排距前排倾斜双排桩承载力弱于双排直立桩,当桩顶排距与双排直立桩相同时,前排倾斜双排桩的桩顶位移增长速度比双排直立桩缓慢,承载力提高;(3)双排斜桩在开挖和堆载过程中,位移增长最为缓慢,桩身弯矩较小,相比单排桩、双排直立桩和前排倾斜双排桩有一定优势;(4)对5种工况的桩型布置进行排序,双排斜桩＞常规排距前排倾斜双排桩＞双排直立桩＞小排距前排倾斜双排桩＞单排桩。     

高烈度地震区椅式抗滑支挡结构抗震性能研究

针对位于9度高烈度地震区的某山区铁路陡坡工点,采用三维有限元分析软件,对椅式复合抗滑支挡结构的结构位移及内力动力响应进行分析,数值计算结果表明,复合抗滑支挡结构峰值位移较小,最大值为161.44mm,结构抗震性能好;左侧椅式桩板墙主桩、副桩桩身弯矩均呈Ω型,剪力呈S型,横梁弯矩和剪力均呈正弦分布,结构弯矩峰值位于副桩桩身中部附近,剪力峰值位于副桩与横梁连接处,需加强副桩中部抗弯能力设计,同时提高副桩与横梁节点处的抗剪能力;右侧锚索桩桩身弯矩呈Ω型分布,剪力呈S型,弯矩峰值位于锚索桩身中部,正负剪力峰值基本相当,锚索桩弯矩峰值偏大,因此需在桩身增设1～2排锚索以减少桩身弯矩。     

沉桩对邻近既有桩内力变形的影响分析北大核心

基于布辛奈斯克位移解与p-y曲线法,求解沉桩引起的自由土体水平位移并建立了单桩水平位移控制方程,采用两阶段法研究了沉桩引起的既有桩响应,分析了既有桩桩顶约束条件、桩身刚度及土体强度对既有桩性状的影响。研究表明,沉桩初始阶段在邻近既有桩中产生较大的桩身弯矩,沉桩深度增大时,既有桩桩身弯矩减小。既有桩桩顶约束条件对桩身性状有明显影响。土体强度增大时,既有桩桩身弯矩与变形均增大。既有桩桩身刚度增大时,桩身位移减小,桩身弯矩增大。     

深基坑桩锚支护结构数值模拟与现场实测

利用FLAC3D进行基坑开挖数值模拟,结合桩体钢筋应力与水平位移的现场监测结果,分析了桩锚支护结构桩体受力与变形特征。结果表明:圈梁对桩顶的约束作用明显,在桩顶引起约束横向力与力矩,影响桩体的受力形态;桩身弯矩随着基坑开挖深度的增加而增大,锚杆的位置对桩身弯矩有明显影响;桩身水平位移为两端小中间大,且位移最大值随基坑开挖深度的增加向下发展。     

竖向荷载下斜桩承载变形性状及荷载传递机理试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下长径比为25时,不同倾角的斜桩的承载变形及荷载传递性状,并与竖向荷载作用下的直桩的承载变形及荷载传递性状进行了比较。试验结果表明:斜桩的桩顶沉降大于直桩的桩顶沉降,斜桩桩身倾角越大,斜桩的桩顶沉降超过直桩的桩顶沉降越多;斜桩桩身轴力均小于直桩桩身轴力,斜桩桩身倾角越大,桩身轴力沿深度衰减得越快;斜桩桩身弯矩主要发生在桩体上部1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大,桩身最大弯矩出现的位置与桩身倾角无关。斜桩桩侧平均摩阻力的分布与桩身倾角密切相关;斜桩最大桩侧平均摩阻力出现在桩顶下约1/5桩长处。     

兰州某深基坑在降水下支护结构性能分析

为探讨兰州地区土钉加桩锚组合式支护结构在降水作用的结构性能。文中以兰州某深基坑工程为研究背景，采用PLAXIS 2D对基坑工程进行了考虑降水和未考虑降水两种工况的数值分析。结果表明上部土钉墙、下部桩锚支护结构体系在开挖支护过程中，两种不同的支护体系中土钉墙部位整体位移较大，桩锚支护部位整体位移较小；在未考虑降水作用下桩身嵌固段弯矩比考虑降水作用下的大，开挖深度范围内桩身最大弯矩数值小于考虑降水作用下桩身弯矩数值；基坑地表竖向沉降影响范围约为1.5倍基坑深度的范围内；滑动面绕过排桩桩底形成了贯通的滑动区。