湿陷性黄土场地竖向承载灌注桩浸水试验研究

为研究自重湿陷性黄土场地中钻孔灌注桩的竖向承载性状,开展了3根试桩在天然、先加载后浸水和预浸水3种工况下的静载荷试验.试验结果表明,桩顶沉降随桩顶荷载的增加而增大,桩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,某些深度处桩侧摩阻力在达到峰值后甚至减小.桩顶荷载传至桩底后桩端反力随桩顶荷载的增加而增大,其变化速率逐渐增大.在本试验小试坑浸水及场地地层条件下,桩顶未施加荷载时桩侧未产生负摩阻力;桩顶维持4 000 kN荷载不变时桩周土体浸水湿陷,桩侧正摩阻力减小,桩顶沉降增大,但也未在桩侧产生负摩阻力.桩周土体浸水软化,其所能提供的最大侧摩阻力减小.     

考虑固结的新近吹填场地桩侧负摩阻力分布特性

为研究新近吹填场地中,因软土地基固结沉降引起的桩基侧摩阻力的分布特性,基于连续排水边界条件和理想弹塑性荷载传递模型,建立考虑土体固结效应的新近吹填场地桩基础变形分析理论模型。引入连续排水边界,求解双层地基的固结沉降,并采用理想弹塑性荷载传递法模拟桩侧位移-应力关系,求解桩侧摩阻力及桩顶沉降解析解。通过与试验数据进行对比,验证本文解的正确性,并讨论时间因子、双层地基厚度比、桩顶荷载和桩基受力对轴力以及侧摩阻力的影响。结果表明：随着时间的增加,负摩阻力增大,中性点下移;原位土层与新吹填土层厚度比增大,负摩阻力减小,中性点上移;随着桩顶荷载的增加,桩侧负摩阻力减小,中性点上移。     

弃渣场夯扩桩工作性状的模拟分析

为研究弃渣场特殊地质条件下夯扩桩的工作性状,文中以汉中市佛坪县330kV开关站工程为例,利用FLAC3D软件建立在该地质条件下的夯扩桩单桩三维模型,对单桩在不同桩顶荷载下的桩顶沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的变化趋势进行计算分析.结果表明:弃渣场地质条件下夯扩桩的荷载沉降曲线为缓变形,呈典型端承桩特征;弃渣土孔隙率大,粒径分布不均匀,因自重固结及施工扰动产生下拽力引起桩身轴力增大;桩身轴力最大值不在桩顶,而在桩身中上部;桩周新近堆积的弃渣土的沉降量大于桩体本身,导致产生桩侧负摩阻力.     

红黏土地层静压管桩承载机理及复压效果分析

为了研究红黏土地层静压管桩沉桩过程中桩身轴力、位移及桩周土体摩擦力的变化规律,揭示红黏土地层管桩承载力机理和群桩上浮影响,采用自行设计的可视化模型箱,开展管桩在红黏土地层中的静压和复压模拟试验.结果表明:以硬塑红黏土或可塑红黏土土层作为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈陡降型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的比值分别为94.9%、96.0%,为摩擦型桩;以基岩为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈平缓型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的51.1%,可归为端承摩擦桩.在压桩过程中,桩体会因压缩而产生相对于土体的位移,桩侧产生一个抵抗桩体向下运动的桩侧摩阻力;因桩侧摩阻力的存在,会将桩顶荷载传递到桩周土层中,使得桩身轴力和桩身压缩随深度增加而递减;当桩顶荷载增大时,桩体进一步被压缩,桩侧下部土体的摩阻力得以充分发挥.同时,复压能能有效消除群桩压桩引起的管桩上浮影响,可有效改善因挤土上浮而导致的桩体承载力不足.     

黄土地基湿陷引发桩基负摩阻力的估算方法研究

通过分析黄土湿陷引发的桩基负摩阻力的传递规律,基于荷载传递法建立桩侧摩阻力及桩端阻力的计算分析模型,对湿陷性黄土湿陷导致的桩基负摩阻力微分方程进行求解.据此得到了黄土地基不同湿陷阶段的桩基负摩阻力、桩身轴力及桩顶沉降的估算公式.研究成果可为黄土地基湿陷引发单桩负摩阻力的计算分析提供参考.     

不同埋管形式对混凝土能量桩受力特性的数值模拟研究

通过ABAQUS有限元分析软件,对比分析了温度循环下的不同埋管形式能量桩桩顶竖向位移、侧摩阻力及桩周土温度场变化,并分析了不同固结比时两种不同埋管形式在荷载作用下的桩顶位移及侧摩阻力变化.结果表明,不同温度作用下桩体在上部和下部分别产生负的侧摩阻力;不同固结比时,随着固结比的增大,能量桩桩顶竖向位移逐渐减小;在相同输入...     

受大面积堆载影响负摩擦桩的Q-S曲线分析

针对在大面积堆载情况下，工程桩部分桩身会因周边土体沉降出现负摩阻力从而改变工程桩的承载特性这一问题，通过对中性点和负摩阻力的分析，提出了从场地工程试验桩Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法.采用桩筏有限元软件对工程实例进行了计算分析，验证了该方法的可行性.结果表明，中性点深度的确定是获得负摩擦桩Q-S曲线的关键，不同深度的中性点可以得到不同的Q-S曲线；在相同荷载作用下，中性点深度越深，负摩擦桩越早于正常工作桩屈服，筏板基础的沉降和桩身最大轴力越大.从场地工程试验桩的Q-S曲线来获得受负摩阻力作用下工程桩的Q-S曲线的方法，为大面积堆载下受负摩阻力作用工程桩的承载力设计提供了依据.     

饱和黏土地基中能源桩热-力学特性试验研究

建立室内模型试验,针对多次温度循环下饱和黏土地基中能源桩热-力响应展开研究,分析了桩周温度场、桩土沉降、桩身附加热应力及侧摩阻力的变化.结果表明,升温时桩身温度沿深度逐渐减小,土体温度沿径向逐渐降低;降温所引起的桩顶沉降量大于升温的膨胀量,将换热液体从5℃加热至70℃并维持24 h,随后降温至5℃并维持5 h,如此循环3次,导致桩顶产生不可逆的累积沉降;距桩身越近桩周土产生的沉降越大,沉降速率随循环次数的增加呈减小趋势,3次循环后,距桩侧130 mm处土体表面沉降达到桩直径的1.42%;温度荷载所引起的桩身附加应力和侧摩阻力均随温度的升高和循环次数的增加而逐渐增大,工作荷载作用下桩身附加热应力最大值达到695.40 kPa,最大热应力所在位置随桩顶荷载的增加而逐渐上移;升温时桩体上部产生负的侧摩阻力,下部产生正的侧摩阻力,降温时恰好相反;工作荷载的作用导致桩身产生负摩阻力的区域逐渐变小,位移零点也逐渐上移.     

湛江组结构性黏土中群桩竖向承载性状试验研究

利用现场模型试验,研究了湛江组结构性黏土中群桩的承载性状和荷载传递机理;对比分析了单桩和群桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、桩身轴力传递特性、桩端阻力特性和侧摩阻力特性。结果表明:单桩和群桩的Q-s曲线均表现为陡降型,有着明显的极限状态,均表现为摩擦型桩;群桩中各基桩端阻力发挥的比例大于相应单桩,且随桩间距增大而减小;单桩和群桩在一定桩长范围内,桩侧摩阻力随深度增加而增大;群桩极限桩侧摩阻力随桩间距增大而增大,且比单桩的要小,减小的比例在10.3%~21.8%之间。     

嵌岩桩竖向承载机理的数值分析

嵌岩桩的极限承载力高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时分析嵌岩段摩阻力的分布特征.在有限单元法的基础上,采用ANSYS软件,对两个嵌岩桩模型进行了竖向承载机理模拟.分析了桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布等状况.数值模拟结果表明:嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力与桩端阻力共同承担,桩侧阻力占60%～70%,桩端阻力和嵌岩层阻力占30%～40%;土层侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层的侧摩阻力还可以进一步的发挥.     

边载作用下桩基承载性能数值分析

桩基除了承受自身上部建筑物的荷载外,经常还承受各种形式的边载作用。边荷载会引起桩周土体的沉降,产生额外附加力,即负摩阻力。这些可导致桩基的承载力下降使结构破坏。通过建立桩土共同作用的三维数值模型,分析边载作用下桩基承载性能。主要研究了边载大小和边载距离对桩侧摩阻力的影响规律;桩长和边载距离组合对其的影响规律;得出了2个组合关系的表达式。同时应用最小二乘法得到不同边载组合的桩侧总摩阻力表达式,并依据离散系数的统计分析,验证了该函数表达式具有较高的精确度。得到结论：当边载距离s和边载大小Q的相对关系k值增加至32时,由边载产生的桩侧负摩阻力趋于0;当桩长L和边载距离s的相对关系c值增加至0.5时桩侧负摩阻力趋于0。即在这2个相对关系极限值以外,桩基承载性能将不受边载影响。     

土体固结对摩擦型桩负摩阻的影响分析

基于荷载传递函数法和固结有限层方法,提出了一种因土体固结引起的桩负摩阻数值分析法．通过算例用该法分析了土体固结对承受负摩阻力摩擦型单桩沉降、桩身负摩阻力发展的影响,为类似工程条件下的桩基设计提供有益的参考．     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

摩擦型桩表面劣化时的沉降特性室内模拟试验

为研究工作荷载作用下,摩擦型桩(端承摩擦桩和摩擦桩)在腐蚀地基中发生表面劣化时的沉降特性,通过制作以硫酸铜溶液为腐蚀性介质的饱和砂土地基模型,开展了加速劣化试验,得到工作荷载作用下摩擦型桩表面发生劣化时的沉降规律.结果表明:腐蚀地基中,桩表面劣化程度随时间不断增大,沉降量随劣化程度的增大而增大;端承摩擦桩和摩擦桩的荷载-沉降曲线发展规律不同;在工作荷载作用下,经过17 360 min,端承摩擦桩的沉降量达到桩径的28.5%,其中表面劣化引起的沉降量为10.6%,大于摩擦桩的7%;试验结束时,端承摩擦桩和摩擦桩的沉降量均达到了各自极限承载力对应的沉降量.表面劣化导致摩擦型桩的沉降量显著增加,表面劣化引起的附加沉降可能影响桩的正常使用.     

湿陷性黄土地区自平衡测试结果转换方法研究

为了保证自平衡测试法在湿陷性黄土地区的应用，提出了在桩侧负摩阻力影响下桩承载力的自平衡测试结果转换方法.根据自平衡测试法的基本原理，在传统简化转换法的基础上，通过等效受压桩和自平衡试桩上下桩段受力情况的对比分析，研究了负摩阻力对自平衡测试原理的影响，推得了桩承载力和位移的转换公式.研究结果表明，该法所得的自平衡试桩的转换结果与相同尺寸条件下钢梁锚桩反力法的测试结果较吻合，该转换方法对于湿陷性黄土地区负摩阻力作用下自平衡测试结果的转换具有较高的准确性.     

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。     

模型支盘桩在重复荷载作用下的工程性状研究

为了研究支盘桩在重复加载下粉粘土中的工程性状,分别对一个双盘模型支盘桩在其极限荷载和0.75倍极限荷载的条件下各进行了5次重复加载-卸载试验;还在粉粘土和粉土中分别进行一次加载试验.根据试验结果,分析了在两种不同土层中支盘桩的承载力和变形特性;研究了重复荷载作用下模型支盘桩在粉粘土中荷载传递的特点、桩身不同位置压力变化的特点,特别是对桩周土体对桩侧表面产生的摩擦力出现复杂变化的原因进行了分析;还分析了离盘不同距离的土体在重复加载过程中的压力变化情况和原因.研究结果表明不同土质条件对支盘桩的承载力和变形有很大的不同,粉土中的工程性状要优于粉粘土;不同强度的荷载重复作用下对桩的沉降变形的收敛影响很大;支盘桩和桩周土体的相互作用机理十分复杂,因此要充分认识支盘桩在重复荷载作用下的工程性状和荷载传递机理还要做大量的研究.     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

人工挖孔嵌岩灌注桩承载特性现场试验与机理分析

以青岛市某大型工程为依托,对在泥质粉砂岩地基中的5根人工挖孔嵌岩灌注桩分别进行竖向静载荷试验与桩身内力测试。根据大直径嵌岩桩实测数据探讨大直径人工挖孔嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性。试验结果表明：试桩荷载沉降（Q-s）曲线为缓变形,桩顶沉降量均小于11 mm,卸载回弹率大,幅度为51%~75%,承载力较高,5根试桩均满足设计要求;在最大荷载下,5根嵌岩桩桩端阻力所占桩顶荷载比值均在10%~20%之间,随桩长、嵌岩深度（中风化）增大而减小,表现出端承摩擦桩的特性;桩身荷载自上而下逐步发挥,上覆土层先达到侧摩阻力极限值,在嵌岩段中部侧摩阻力达到峰值;桩入岩越深,安全储备量越大,在泥质粉砂岩中风化段,实测侧摩阻力约为规范推荐值的2.5倍,说明5根桩有较大的承载潜力;随着荷载的增大,嵌岩段分担的总阻力由39%上升至45%,嵌岩段侧摩阻力占主要比重,但桩端阻力分担荷载的比例上升速率较快;根据行业标准与静载试验数据,重新认识该地层人工挖孔嵌岩灌注桩的竖向承载特性,充分发挥其承载潜力,对工程桩桩身尺寸进行优化,达到节约材料和提高施工功效的目的,具有较好的经济效益。