岩石强度特性与嵌岩桩桩端极限阻力

从岩石的强度特性与本构关系出发,深入分析嵌岩桩桩端岩石应力状态与入岩部分桩侧阻强化现象,并根据三轴强度表达式论述桩端岩石的极限承载力远高于按单轴抗压强度的计算值;现行<建筑桩基技术规范>中嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值仍沿用岩石的单向应力状态的抗压强度一无侧限抗压强度计算,混淆了桩端岩石的实际应力状态;本文依据桩端岩石应力状态分析结论,提出了嵌岩桩极限阻力标准值的计算理念与方法,并结合工程试桩实例予以说明.     

桩基规范中嵌岩桩竖向承载力计算方法分析

介绍了桩基规范中嵌岩桩单桩竖向极限承载力的计算方法，深入分析了其中原理，得出一些有益结论。     

沉管灌注桩竖向承载力可靠度分析

为了研究沉管灌注桩的失效概率,采用无量纲随机变量的极限状态方程,结合南京江北地区沉管灌注桩试桩资料,根据工程桩的竖向荷载—沉降曲线关系表达式来分析和推算单桩竖向极限承载力,用"校准法"对单桩竖向承载力进行可靠度分析.采用MATLAB语言编制了JC法程序计算恒载与办公楼活载、恒载与住宅楼面活载、恒载与风荷载等三种不同荷载组合形式下的可靠指标,在此基础上确定了总抗力分项系数.研究表明:沉管灌注桩的可靠指标较高,反映了现行规范设计的基桩有较高的安全水准,同时可靠指标随着荷载效应比的增大而减小.荷载组合形式对可靠指标的影响不大,且对抗力分项系数的影响也较小.     

单桩承载力分项系数的分析

目的从概率设计出发,探索评价桩基可靠度的简单模式,使之能够应用于实际工程.方法根据桩基的承载机理,对单桩分项系数与总安全系数的函数关系进行理论分析.结果由于分项系数受桩型、桩侧与桩端土的性质、桩的长径比的影响,在单桩极限承载力总安全系数确定的情况下,分项系数不可能唯一确定.同时,由于分项系数间的函数关系,只要确定其中之一,另一个也随之确定.结论采用固定的分项系数,总安全系数总是被降低或提高.因此采用以单桩承载力特征值定义的单一安全系数还是满足工程需要的.总安全系数确定,分项系数的取值对安全度没有影响.     

大直径嵌岩桩承载机理研究

大直径嵌岩桩广泛应用于低山丘陵地区,因桩身变形沉降小,桩侧阻力很难发挥.通过现场静载试验和数值模拟,对桩身侧阻力进行了研究.结果表明:土层侧阻力占总承载力的18%~24%,不考虑桩侧阻力会导致承载力的浪费;桩土相对位移较小,土层侧摩阻没有达到极限侧摩阻力,采用桩基规范计算土层侧摩阻力,会比实际土层侧摩阻力值偏大,影响嵌岩桩设计的安全性;建议该地区使用规范计算大直径嵌岩桩土层侧摩阻力时,乘以折减系数0.5.     

嵌岩桩极限侧阻力研究

根据嵌岩灌注桩中嵌岩段的受力特点，推导了嵌岩段的法向应力计算公式，以此为基础，采用Hoek-Brown准则研究了嵌岩段的极限侧阻力计算问题，讨论了各因素对极限侧阻力的影响。结果表明：嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大；嵌岩段极限侧阻力与岩体质量等级有关；嵌岩段极限侧阻力与嵌岩桩相对刚度呈正相关关系。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

嵌岩桩承载力竖向抗压静载试验测定

通过单桩竖向抗压静载试验,可以进一步了解嵌岩桩的承载特性,获取设计参数.该文结合工程实际,给出桩基试验流程,并分析了试验结果.静载试验结果可为合理估算单桩极限承载力提供依据.     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

桩底后压浆的长大嵌岩桩承载性能试验

根据1根长大嵌岩桩桩底压浆前后的试验数据,对比分析了桩底压浆对嵌岩桩桩端阻力和桩侧摩阻力发挥特性的影响。结果表明：桩底压浆有效地改善了嵌岩桩桩底沉渣的受力特性,增大了沉渣的强度和变形模量,同时在水泥浆液压力作用下对桩侧泥皮进行置换填充,在一定程度上渗透、挤密桩周泥岩,增强了桩身与桩周、桩端整体的嵌固能力,嵌岩桩整体承载力提高幅度达14%;该试验研究成果可直接用于工程桩基设计,同时为类似嵌岩桩基设计施工提供了参考。     

嵌岩端承桩竖向承载的扩孔理论分析

探讨了嵌岩桩嵌岩段的应力路径及工作机理,应用圆孔扩张理论,分析了嵌岩桩的承载机理.随着桩周挤压应力p的增大,围绕柱形孔的柱形区域将由弹性状态进入塑性状态,塑性区随p的增大而不断扩大,塑性区以外土体将保持弹性状态.利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导了嵌岩桩嵌岩段的极限强度以及嵌岩段的极限竖向承载力的计算公式,并将扩孔理论分析结果与实测试验资料进行分析对比,研究表明,该方法可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具.     

嵌岩桩竖向荷载-沉降特性的有限元分析

嵌岩桩因单桩承载力高在工程上得到广泛应用.迄今为止,嵌岩桩的荷载传递机理尚不完全清楚,单桩沉降的影响因素又十分复杂.以ABAQUS为平台,对嵌岩桩的荷载沉降特性进行了全面的有限元分析,探讨了嵌岩桩受竖向荷载作用下影响单桩承载力及沉降的各种因素.分析结果表明,嵌岩深度、桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量、沉渣厚度是影响单桩承载力及沉降的主要因素.     

嵌岩桩与多层土质构造下摩擦桩的自平衡法测试

结合检测工况对测试数据的影响,对自平衡"精确转换法"进行改进,提出摩擦桩位移协调转换法和嵌岩桩的荷载协调转换法,实际应用结果说明两种转换方法合理。所得测试结果表明湄公河大桥桩基承载力符合设计要求;分析湄公河大桥试桩的侧摩阻力和端承力分布,嵌岩桩和摩擦桩纵向承载均以侧阻力为主。     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。     

嵌岩桩的优化设计方法研究

结合结构最优化设计概念和有限元分析,建立了嵌岩桩优化数值模型,提出了嵌岩桩目标优化设计的方法.与传统设计相比,通过对嵌岩桩进行桩径和嵌岩深度优化设计可满足桩沉降和承载力的双控要求,使桩端阻力、桩侧阻力能最大限度地得到发挥,有效减少工程投资.以ABAQUS有限元软件为平台,可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具和仿真研究环境.利用它可以模拟嵌岩桩成桩基本过程,分析嵌岩桩荷载—沉降特性,并对嵌岩桩进行了优化设计.     

钻孔嵌岩灌注桩承载特性试验研究

钻孔嵌岩灌注桩已成为高层建筑较常用的基础形式之一．在南昌地区某工程中，通过对钻孔灌注桩进行静载试验，分析研究了钻孔嵌岩灌注桩的承载特性和荷载传递机理，对此类桩的侧摩阻力与端阻力的问题进行了探讨。     

土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线之间的离散性,将测试曲线拟合得到的回归参数集视作随机变量,基于几何可靠性算法框架,运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换,构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数（均值或变异系数）未知,给定目标可靠指标,可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓,可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数,并求出相应的安全系数。当随机变量服从其他非正态边缘分布时,等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征,逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量部分统计参数缺失或不完备的难题,给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。     

嵌岩桩竖向承载力预测的遗传BP神经网络模型研究

将遗传算法的全局搜索能力和BP神经网络的高次非线性能力,应用于嵌岩桩竖向承载力研究中。两种算法的结合,避免了BP神经网络收敛于局部极值,使神经网络更快找到全局最优解;并利用济南地区的现场实测资料,建立起了预测嵌岩桩单桩竖向承载力的遗传BP神经网络模型。通过该模型可以建立起高应变动力测试法与静载荷试验之间的内在联系,证明了高应变动力测试法在本地区的可靠性较高。