黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明：光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90 cm时,土塞高度稳定在33 cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

静压闭口变截面管桩承载性状模型试验研究

为了对比研究静压闭口阶梯型变截面与等截面管桩的荷载与沉降量的关系,在室内基坑中分别对3根变截面管桩和2根等截面管桩进行单桩静载试验。试验结果表明：当桩身体积相同时,变截面管桩较等截面管桩在提高竖向极限承载力和减小桩顶沉降量方面具有明显的优势。通过对荷载-沉降曲线进行回归分析,结果发现,可用指数函数描述荷载与沉降量的关系。根据拟合函数得到的计算值与实测值基本一致,说明用指数函数描述荷载与沉降量的关系是可行的。     

径向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

为分析施工扰动对管桩纵向振动特性的影响,发展建立了基于复刚度传递径向多圈层平面应变模型黏性阻尼土中管桩-土体纵向耦合振动模型.利用拉普拉斯变换和径向复刚度传递,得到桩芯土与桩身界面处的复刚度,并利用桩土界面上位移连续、力平衡条件推导得出桩顶动力阻抗的解析解,通过进一步参数化分析分别探讨桩长径比、桩内外径比、桩身弹性模量、土体黏性阻尼系数、桩周土施工扰动程度和扰动范围对桩顶纵向振动特性的影响规律.结果表明:管桩桩长增加使得桩顶动力阻抗曲线振幅和共振频率降低;桩芯土体对桩体可以起到减震作用;桩顶动刚度和动阻尼曲线振幅随施工引起桩周土软(硬)化程度增加而减小(增大);管桩桩顶动力阻抗振幅水平随施工扰动引起桩周土体软(硬)范围增加而增大(减小),此种影响仅在近桩小范围内较为明显,超出该范围即大幅衰减至稳定;当施工扰动较明显时,在管桩纵向振动特性分析中宜考虑此种桩周土体径向非均质性的影响.     

基于蠕变试验下的海相黏性土蠕变模型研究

为了研究海相黏性土的蠕变规律,采用三轴流变仪,在变动围压与分级加载下,对某大型人工岛下不同深度处海相黏性土原状样进行了三轴固结排水蠕变试验。基于耦合Adachi-Oka模型与Biot固结理论控制方程的推导,编写了二维有限元计算程序CFEM 2D。由常规试验结果,给出不同土层海相黏性土的Adachi-Oka模型参数,采用上述程序对蠕变试验进行了数值模拟,得出Adachi-Oka模型适用于描述该地区海相黏性土的蠕变特性。在验证模型的基础上,采用程序CFEM 2D对该人工岛深厚黏性土地基的长期沉降特性进行了计算,计算结果表明,在荷载施加初期,人工岛沉降速率较大。100年时,超孔压已基本消散完成,地表沉降量达到了88.5cm。通过与分层总和法结果的对比得出,二者误差约为2.5%,表明数值计算结果具有一定的精度,从而验证了计算程序的可靠性。     

填芯管桩在基坑支护工程中水平承载性状分析

为研究混凝土管桩在基坑支护中的承载性能,通过对2组不同内径的6根混凝土管桩进行填芯或不填芯处理,并进行室内水平承载性能模型试验,分析基坑开挖后混凝土管桩在不同内径和相同内径条件下不同填芯强度对混凝土管桩的水平承载性能的影响。试验结果表明:通过填芯可以有效提高混凝土管桩的基坑支护性能,且外径相同的条件下,内径越大桩身受基坑开挖影响越大;通过填芯加固处理可以有效提升管桩支护的安全性。     

变截面管桩水平承载性状模型试验研究

在室内基坑中对1根等截面管桩和2根变截面管桩进行单桩水平静载荷模型试验,对比研究两类管桩单桩水平承载性能方面的差异。试验结果表明:等截面模型管桩与变径比为0.57与0.71的变截面模型管桩的单桩水平的临界荷载依次为1.2,1.6,1.2 kN;单位体积水平承载力特征值依次为95,147,115 kN/m3。变径比为0.57与0.71的变截面管桩的单位水平承载能力比等截面管桩分别提高了55.1%和21.6%;变截面管桩变径比越小,单位水平承载能力越大;材料的利用率也越高。     

锈蚀损伤混凝土管桩水平承载性状时变分析

为研究锈蚀损伤混凝土管桩的水平承载性状,依据Fick第二定律,建立了氯离子在混凝土管桩中的扩散方程,并结合初始和边界条件,得到扩散方程的解析解.依据厚壁圆筒模型,推导了钢筋混凝土管桩保护层锈胀开裂时的钢筋临界锈蚀深度.基于Faraday定律,对钢筋混凝土管桩保护层锈胀开裂时间进行了预测.并在此基础上,通过引入桩身抗弯刚度折减系数对海洋环境下锈蚀损伤钢筋混凝土管桩的桩身抗弯刚度的衰减规律进行了探讨,进而对海洋环境下锈蚀损伤钢筋混凝土管桩的水平承载性状的时变特性进行了分析.结果表明:海洋环境中氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀对钢筋混凝土管桩的水平承载性状有明显影响.随着暴露时间的延长,桩身抗弯刚度呈非线性衰减,桩身水平位移和桩身负剪力最大值逐渐增大,桩身弯矩逐渐减小.     

PHC管桩单桩承载特性研究

安徽安庆部分地区土质较差,建设工程通常采用桩基础,由于缺乏对该地区桩承载特性的认识,导致沉桩质量不理想,故对桩的承载特性进行研究具有重要意义。为此,以安庆体育中心工程桩基础工程为例,针对持力层埋藏较深,淤泥质土层分布厚度大等复杂地质条件,对PHC管桩单桩承载特性进行FLAC3D数值模拟分析,分析得出其极限承载力为2100kW,其中约80%的承载力由桩的外侧阻力承担。此对同类型工程的设计及施工具有理论和实际指导意义。     

土工格栅 黏性土界面特性的拉拔试验分析

筋-土界面特性是影响加筋土结构性能的重要因素之一,利用中型拉拔模型试验分析了界面正应力和黏性土含水量对格栅黏性土界面相互作用特性的影响,试验结果表明黏性土含水量对格栅极限抗拔力、界面黏聚力和摩擦系数影响明显.不同界面正应力下格栅极限抗拔力在含水量较小时差别显著,随着黏性土含水量增加,格栅极限抗拔力和界面摩擦系数呈现减少趋势,而筋-土界面间黏聚力先增大后减小,且当含水量达到塑限含水量时,三者均趋于稳定.格栅抗拔力-位移曲线均经历线性和非线性增加以及拉拔极限阶段,并随含水量增加,抗拔力-位移曲线由线性增长向极限状态发展的中间阶段逐渐缩短.在拉拔最大载荷下持续一段时间后卸载,发现格栅的横肋应变有增大的趋势,而纵肋应变呈现减小的趋势.     

混凝土填芯管桩水平承载性状影响的试验研究

针对通过加大桩径,提高桩周上部土体的硬度,提高桩身混凝土强度等方法来提高管桩的水平承载能力,会大大提高工程成本的问题。研究采用不同强度混凝土填芯及填芯截面来提高管桩水平承载性能。研究结果表明:混凝土填芯可提高管桩水平承载能力,填芯强度越高,管桩水平荷载作用下桩顶位移呈降低趋势,管桩水平承载力特征值呈增高趋势。     

黏性土中静压沉桩贯入力学机制室内试验研究

针对均质黏性土地层,通过室内模型试验对静压沉桩贯入力学机制进行研究,讨论了桩端形式对于其贯入力学机制的影响特征。同时,将双壁开口模型管桩用于分离沉桩阻力中“土塞阻力”,获得了开口管桩贯入过程中内管桩身轴力、桩内侧摩阻力的变化规律。结果表明,不同桩端形式不仅关系到桩端阻力的发挥,而且对桩侧摩阻力亦产生显著影响;随深度的增加,闭口桩桩身轴力不断减小,开口桩距离桩底远的桩身轴力递减的速率逐渐增大,接近桩顶处轴力基本为0;桩身单位侧摩阻力随深度持续增加,开口桩外管桩身单位侧摩阻力发挥程度小于闭口桩;在同一深度处,随着贯入深度的增加,桩身单位侧摩阻力不断减小,即“侧阻退化”现象,且随着贯入深度的增加,该位置处桩身单位侧摩阻力减小的越大,与已有关于静压沉桩贯入力学特性研究结论相符。     

刚性桩复合地基承载特性的试验研究

通过现场试验，测出了CFG桩不同深度处的桩身轴力和侧摩阻力，并得到了桩土应力比。分析了CFG桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程。研究了加载过程中桩侧摩阻力和端阻力荷载分担以及荷载分担比随外荷载的变化规律。最后介绍了CFG桩复合地基中负摩擦阻力的作用，得出了CFG桩由于褥垫层的设置，在加载初期，桩身存在负摩擦力，同时协调了桩土变形，使得桩土共同承担荷载，充分发挥土体的承载能力。     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验,分析了在桩顶荷载作用下,嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响,桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验，分析了在桩顶荷载作用下，嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响，桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

黄土地区钻孔灌注桩抗拔承载性状的试验研究

西安黄土地区钻孔灌注桩的抗拔荷载传递机理和承载性状的研究比较缺乏。依据西安某国际文化广场3根试桩的单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了灌注桩在受荷时的轴向拉力传递、侧阻力发挥和桩端阻力特性,通过对试验结果的分析讨论,揭示了该地区土层抗拔侧阻力的取值特点以及灌注桩的抗拔承载特性。     

黄土地区钻孔灌注桩抗拔承载性状的试验研究

西安黄土地区钻孔灌注桩的抗拔荷载传递机理和承载性状的研究比较缺乏.依据西安某国际文化广场3根试桩的单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了灌注桩在受荷时的轴向拉力传递、侧阻力发挥和桩端阻力特性,通过对试验结果的分析讨论,揭示了该地区土层抗拔侧阻力的取值特点以及灌注桩的抗拔承载特性.     

考虑土塞效应时开口管桩的挤土效应分析

为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题,基于弹塑性力学基本原理,考虑开口管桩土塞的增长特征,得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率(IFR)在开口管桩贯入过程中的变化为依据,提出了土塞增长的理想化模型,推导了土塞模型的解析表达式,分析了考虑土塞效应时开口管桩挤土效应的特征.利用模型试验获得桩周土体的径向位移,并与理论计算结果进行对比.结果表明,位移的计算值与实测值具有相同的变化趋势.     

PHC管桩挤土效应理论研究

假定桩周土体服从摩尔-库仑强度准则,采用圆孔扩张理论,对PHC管桩内外径比关系与挤土效应之间的关系、PHC管桩与实心桩挤土效应差异等进行了研究,并得出了一些有价值的结论。     

变截面与等截面管桩复合地基承载特性对比研究

为探讨阶梯型变截面管桩复合地基的承载特性及优点,进行了2组等截面管桩复合地基和3组阶梯形变截面管桩复合地基承载性状的室内大比例模型对比试验。试验结果表明:在相同荷载作用下,阶梯形变截面管桩及其复合地基的沉降明显低于等截面管桩及其复合地基的沉降。在管桩材料用量及所处的地质条件相同的情况下,阶梯形变截面管桩单桩刚度明显大于等截面管桩的单桩刚度。阶梯形变截面管桩桩身强度能较好地与桩身轴力变化规律协调。因此,采用阶梯形变截面管桩能充分利用桩身强度,降低桩基造价。     

管桩土塞效应模型试验研究

土塞效应会对管桩的贯入阻力和承载力特性产生明显影响,这是开口管桩重要的特征之一.通过开展粉质黏土和砂土的开口管桩室内模型试验,模拟开口管桩的压桩过程,分析不同因素对管桩土塞效应的影响.试验结果表明:土体的性质对模型桩内的土塞效应有重要影响,相同加载条件下模型桩内砂土的土塞高度均大于黏土的土塞高度;管桩土塞最大高度随桩径的增大而减小;模型桩的取芯高度与模型管的压入速率关系密切,随着压桩速率的增大,土塞高度也显著增大.