不同初始含水率条件下欠固结软黏土地基单桩负摩阻力模型试验研究

海涂围垦形成的软黏土地基一般为欠固结土地基。为了研究垦区欠固结软黏土地基中的桩基负摩阻力规律,考虑不同桩周土初始含水率,以及自重固结和堆载2种工况,开展4组单桩模型试验,基于试验结果分析摩擦型管桩的桩土位移、桩身轴力、桩侧负摩阻力及中性点位置等特性。试验结果表明,不论在堆载还是自重固结条件下,随着桩周土含水率的提高,桩身沉降、土体沉降、桩身轴力及桩侧负摩阻力总体成增大趋势,桩周土初始含水率的降低引起的中性点位置的升高。在堆载条件下,中性点位置随着荷载等级的提高而下移;自重固结条件下,中性点位置随固结时间变化不大。在工程实际中,桩周土初始含水率的增加会扩大负摩阻力范围,增大负摩阻力峰值和桩身轴力,因此需要注意其对欠固结软黏土地基桩基负摩阻力的影响。     

堆载作用下钻孔灌注长桩的性状研究

地基土承受大面积堆载作用时 ,就会产生沉降 ,在土体沉降作用下 ,桩侧就会产生负摩阻力 ,本文从桩 土相互作用的机理出发 ,采用太沙基一维固结理论和剪切位移法 ,求出地层沉降过程中桩侧负摩阻力、桩身轴力随深度和时间的变化规律 ,并与现场实测值进行对比 ,为钻孔灌注长桩的设计和计算提供理论参考。     

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。     

考虑地基土非线性固结的桩侧负摩阻力计算方法研究

针对软土地基因固结沉降在桩侧引发的负摩阻力问题,从桩土相互作用机理出发,首先,根据软土压缩曲线性质,采用双曲线应力应变模型考虑地基土固结非线性特性,推导了桩侧土沉降随深度和时间变化的计算公式;其次,引入Gibson地基理论考虑地基土的非均质性,结合桩土界面剪应力–剪应变双曲线模型,建立了反映桩土界面剪切刚度系数随深度非线性增长的荷载传递函数。在此基础上,联立桩体平衡方程,获得了桩侧摩阻力、桩身轴力分布和中性点位置。最后,将理论计算曲线与工程实测曲线进行对比,并进一步分析了压缩试验参数、固结度、桩径及桩长、地表堆载对桩侧负摩阻力及中性点位置的影响,结果表明计算方法是可行的,可为类似工程提供参考。     

欠固结土中单桩负摩擦效应研究

本文针对桩土工后沉降引起的负摩擦效应,建立了桩和土体协同作用的三维计算模型,对桩土沉降过程进行了内力和变形计算,分析了不同欠固结土厚度和桩顶荷载对负摩擦效应的影响。计算结果表明在欠固结土厚度为定值时,桩侧负摩阻力随桩顶荷载的增大而减小,桩顶荷载越大,"中性点"位置越靠近地面(即上移),欠固结土厚度越大,"中性点"位置越远离地面(即下移);桩体轴力分布沿桩身呈现先增大后减小的趋势,轴力最大值对应桩侧摩阻力为零的位置,即桩体中性点位置;在桩端部位存在摩阻力的增强效应,受桩顶荷载大小的影响,轴力在桩端部位的变化幅度较大。随着欠固结土厚度的增大,土体的沉降量也逐渐增大;随着桩顶荷载的增大,土体的沉降量也逐渐增大,但欠固结厚度对于沉降量的影响大于桩顶荷载对于沉降量的影响。     

不同固结度吹填地基中单桩摩阻力有限元分析

利用滨海新区某吹填场地,选取不同的初始固结度为变化条件,采用ABAQUS有限元计算软件对吹填地基中单桩侧摩阻力进行了计算分析,得出与固结度相关的桩侧摩阻力的变化规律,并重点探讨了由于土体固结沉降大于桩体沉降所引起的桩侧负摩阻力的变化,得出了中性点位置随初始固结度的变化规律,为今后实际工程提供了一定的参考。     

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。     

用ADINA计算饱和黄土地区CFG桩的中性点位置

探讨了CFG桩复合地基负摩阻力的产生及其影响因素,概括了中性点的计算方法,采用ADINA有限元软件模拟饱和黄土地区CFG桩的固结沉降过程,并计算其中性点的位置,可以发现在饱和黄土地区桩基负摩阻力中性点位置较一般地区深,建议施工中应考虑其影响。     

大直径钻孔灌注桩负摩阻力试验研究

 针对大面积堆载情况下,周边土体的沉降使桩基产生负摩阻力从而导致桩基承载力特性变化的问题,以宁海电厂工程2组冲孔灌注桩的现场负摩阻力试验为例进行讨论。通过对原位试验结果的全面分析,探讨桩周土体固结沉降对桩身所受下拉荷载和中性点位置的影响。根据实测桩土沉降曲线确定的中性点与根据桩身轴力沿深度变化曲线确定的中性点位置大体相一致,位于可压缩土层下部,桩身最大轴力随固结时间而增大,中性点位置也随时间略有上移;分析桩侧摩阻力系数的大致范围以及施工工艺对负摩阻力的影响,现场试验得到的桩侧摩阻力系数为0.3～0.4,由于桩基施工的影响导致该值与规范相比略大,工程中应充分考虑成桩工艺对负摩阻力的影响;指出负摩阻力桩基的设计分析中沉降计算至关重要。得出的结论可指导同类工程的设计和施工。     

浅析桩基负摩阻力及其计算

桩基础设计时,为了避免桩端地基出现屈服破坏、桩身破坏及结构物不均匀沉降,就必须要充分考虑负摩阻力。结合负摩阻力的相关理论,主要研究了桩基负摩阻力产生的原因及其计算的影响因素,最后结合具体实例,对相关负摩阻力进行了验算,并提出了减小负摩阻力的方法。     

Delayed installation of piles in consolidating soil

The current general accepted view is that the delayed installation of piles after the commencement of consolidation leads to a reduction of drag load acting on piles. Despite the extensive studies reported in the literature, no work that focussed on the quantitative effect of delayed installation of piles after the commencement of the consolidation on pile behavior was reported. A study on the effect of the delayed pile installation after the commencement of the consolidation is undertaken using a load transfer theory. Pile-soil slip is accounted for by limiting shear stress at the pile-soil interface to the average undrained shear strength of the consolidating soil. The effect of pile-soil slip in limiting the drag load is accounted for once the location of the neutral plane resulting from the delayed pile installation after the commencement of the consolidation is known. Contrary to the current generally accepted understanding that delayed installation of piles after the commencement of the consolidation will lead to a reduction of drag load on such piles, the present study finds that the drag load on piles may not be reduced for consolidating soft clay with two ways drainage or one way bottom drainage conditions.     

酸性土腐蚀对钢桩基础承载性能的影响

土质酸性是导致钢桩腐蚀的主要原因之一。服役于酸性土中的钢桩将会被侵蚀,导致桩身材料劣化,影响了桩基的安全性和耐久性。为了了解腐蚀桩的承载性能,通过中性和模拟酸性土两种环境下的桩基室内模型试验,测得腐蚀前后承台沉降量和桩端阻力值随桩顶加卸载的变化规律以及地面堆载固结过程中各土层沉降量、桩端阻力值、桩身轴力值以及桩侧摩阻力的变化情况。研究表明,由于腐蚀钢桩表面产生大量疏松的锈蚀产物,使桩–土界面的黏着力大大降低。桩顶承台的沉降量较未腐蚀桩大,腐蚀桩的桩端阻力值比未腐蚀桩大。而在堆载固结条件下,由于堆载作用不仅加速了桩间土体的固结,桩–土界面再次挤密,单桩以及群桩中各桩的桩端阻力值减小。腐蚀桩的中性点位置明显下移,腐蚀率越大的桩,桩侧负摩阻力的增加值越大,腐蚀前后中性点位置处桩身轴力变化率越大。研究成果可以为腐蚀条件下各类桩基载荷性能研究提供参考。     

长短桩桩基础与其它类型基础的比较分析

采用三维弹塑性有限元方法对全短桩、全长桩、长短桩复合地基和长短桩桩基础进行了比较分析。筏板分析采用弹性薄板理论,土体采用莫尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟。针对不同基础类型,从沉降性状和桩顶荷载大小以及长短桩的桩身轴力分布规律方面进行了比较分析。得出长短桩桩基础的平均沉降小于全短桩基础和长短桩复合地基,但仍大于全长桩基础。长短桩桩基础中长桩的中性点位置比长短桩复合地基的要深一些,受到的负摩阻力稍大些。长短桩桩基础中短桩作用发挥要比长短桩复合地基的短桩充分,而且其长桩的最大桩身轴力相比也小。     

高抛填钢管桩负摩阻力现场试验研究

大面积高填土软土地基在抛石作用下,周边填土的沉降易使桩基产生负摩阻力,为掌握负摩阻力作用规律,在上海洋山深水港工程钢管桩进行了现场试验,取得了试验桩负摩阻力分布、数值大小、随时间变化情况、中性点位置、下拉荷载等关键参数的认识。结果表明:1桩身负摩阻力的发展存在明显的时间效应,软土层负摩阻力达到峰值的时间较短,而土质好、埋深大的土层,负摩阻力达到峰值的时间较长。2现场试验得到的抛石棱体的负摩阻力系数达0.8,淤泥质黏土的负摩阻力系数仅为0.04,其它土层的负摩阻力系数与规范吻合良好。3在抛填完成后近九个月时间内,基桩下拉荷载在持续增大,最大下拉荷载达7740.4 k N,中性点深度在0.62L~0.68L之间,由抛石产生的负摩阻力达184.4 k Pa,这在今后的类似工程设计中应该引起重视,适当采取减小负摩阻力的措施。     

软土地区桥台桩基负摩阻力试验研究

软弱土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是所谓的桩侧负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。通过软土地区桥台桩基的现场试验研究,获得了软土地区台背路基填土过程之中和之后的第一手资料,揭示了软土地区桥台路基填土时,桥台基桩内力和负摩阻力的变化规律。试验结果表明:台后填土对桥台基桩轴力的影响不仅发生在填筑施工期间,而且在施工完毕后相当长一段时间内仍有一定的影响;由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小,桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化。     

高填方夯实地基桩侧负摩阻力受力性状试验研究

对原为沟壑的场地,经回填全风化泥质粉砂岩形成高填方地基。对高填方地基采用3000kN·m能级强夯预处理后,打设钻孔灌注桩,通过在桩身钢筋笼主筋上安装应力计,在桩身截面和桩周土层分别埋设沉降杆、分层沉降仪,测试桩身轴力、桩身及桩周土层沉降变化情况,得到高填方夯实地基未处理填土层桩侧负摩阻力变化规律。试验结果表明,未处理填土层桩侧摩阻力沿深度呈现“负-正”变化的现象,随着固结时间的增加,端承桩负摩阻力区段大于摩擦桩。端承桩桩侧土层提供的最大负摩阻力约是摩擦桩的1.18~2.56倍,桩周土层密实度对桩侧最大负摩阻力有影响。采用一阶负指数函数拟合得到桩身下拉荷载预测模型,随着固结时间的增加,作用于桩身的下拉荷载趋于定值,作用于端承桩的下拉荷载比摩擦桩高41.2%~55.4%,从控制负摩阻力角度推导出高填方夯实地基摩擦桩桩长设计计算方法。桩身中性点位置均随固结时间增加而逐渐下移,端承桩中性点深度较摩擦桩平均大0.7m。     

考虑固结群桩竖向应力相互作用的积分方程分析方法

采用Biot 固结方程,分别以等长和不等长两桩为分析对象,将受竖向荷载作用的桩土体系分解成半空间饱和扩展土和虚拟桩,基于竖向应变协调关系建立桩土相互作用的第二类Fredholm 积分方程,求解出不同固结状态时的桩身轴力分布。在等长两桩中,由于邻近桩的存在,桩身附加轴力主要分布于桩身20%～80%深度处,其影响程度随着桩间距的增加而减弱。进一步将等长两桩分析扩展至群桩研究中,分析表明：群桩效应引起了桩顶荷载的不均匀分布;土体固结对桩身内力分布也有一定的影响,固结后角桩承担的荷载有所下降。桩长不等时,长短桩之间的相互作用效应并不一致,表现为两桩桩顶承受相同荷载时长桩沿桩身附加轴力增加较短桩明显。最后,将不等长桩相互作用系数应用于群桩的优化分析中,在保证总桩长和桩基沉降基本相当的情况下,通过调整不同位置的桩长使得各桩受力趋于合理。     

柔性基础下桩体复合地基的解析法

 柔性基础、垫层、复合地基、下卧层土体的共同作用一直没有得到较好的考虑。将四者作为一个共同作用的系统,假设桩土界面之间存在相对滑移且同一水平面上地基土沉降不同,考虑系统四部分界面上的应力与变形协调,对典型单元体建立荷载传递基本微分方程并给出其解答,从而得到表征复合地基性状的沉降和桩土应力比等的求解公式;与某工程实测成果及按现行规范推荐方法计算所得结果对比表明该解答是合理的,柔性基础下桩体复合地基中的桩土荷载分担比、荷载传递机制等均与刚性基础下的复合地基不同,工程设计中要高度重视和运用等沉面和中性面的概念;最后对进一步的解析法研究提出了建议。     

缺陷桩复合地基受压特性模型试验研究

复合地基广泛应用于处理软土地基，而桩体缺陷难以避免，含缺陷桩复合地基受压工程特性和加固技术受到广泛关注。采用室内模型试验，研究含缺陷桩复合地基工程特性，为含缺陷桩复合地基加固设计提供依据，并提出了加固建议。结果表明：相比正常桩，相同缺陷位置的3种缺陷桩在相同荷载作用下产生的沉降量由小到大顺序为扩径桩、正常桩、缩径桩和断裂桩。桩顶应力和桩土应力比由小到大顺序为断裂桩、缩径桩、正常桩和扩径桩。从工程效果角度，扩径桩较好、缩径桩较差、断裂桩最差。对于扩径桩、缩径桩和断裂桩等3种缺陷桩，缺陷位置越接近桩顶越不利、越接近桩底则不良影响越小。缺陷位置处轴力均出现明显突变，成为中性点。缩径部位的轴力显著降低，呈现谷值,桩身上半段缩径导致下半段轴力峰值和中性点位置下移，桩身下半段缩径导致上半段轴力峰值和中性点位置上移，桩身中段缩径导致桩身上下两段分别出现轴力峰值和中性点。断面下轴力变小，中部断裂桩的轴力峰值位置仍位于中部，上段断裂桩的轴力峰值位置下移。扩径部位轴力呈现峰值。当桩体出现缺陷时，应测试复合地基承载力，验算沉降量和稳定性，必要时按组合桩型复合地基原理增设桩体。