大直径随钻跟管桩竖向抗压承载性能试验研究

随钻跟管桩是一种桩侧后注浆的非挤土PHC管桩桩型,是近年研发出的新型大直径桩基础。为了研究这种新桩型的竖向抗压承载性能,对现场5根直径1m的随钻跟管桩进行静载和高应变承载力试验。研究结果表明：以静载试验结果为校核标准,高应变承载力检测误差可控制在±10%以内;嵌岩0.5m的随钻跟管桩极限承载力可达到20000kN,比同等直径泥浆护壁灌注桩的承载力经验计算值大13%～23%;桩侧后注浆工艺和桩端嵌岩深度能有效提高随钻跟管桩的侧阻力发挥,实测值比灌注桩的规范计算值大28%以上;虽然现场4根随钻跟管桩均嵌入中风化花岗岩0.5m,但端阻比小于30%,呈现摩擦型桩的承载性状。试验成果有助于进一步揭示随钻跟管桩的竖向抗压承载机理,可为其工程设计与工艺优化提供依据。     

桩端型式对嵌岩随钻跟管桩承载性能的影响

随钻跟管桩是一种新型的预钻成孔大直径PHC管桩,桩端可嵌入中微风化岩层形成嵌岩桩。为揭示桩端型式对嵌岩随钻跟管桩承载性能的影响,结合混凝土塑性损伤模型、接触面黏结模型和等效Hoek-Brown准则的Mohr-Coulomb模型,建立ABAQUS有限元数值分析模型,重点分析孔底形状、桩靴尺寸、混凝土封底等因素。结果表明：在无混凝土封底条件下,对于孔底形状为柱形锥尖槽,桩端阻力比可达50%以上,槽深(15～30cm)影响有限,但对孔底形状为梯形锥尖槽,桩端承载力弱化明显,仅为柱形锥尖槽的61%;开口钢桩靴易引起基岩接触面的惭进式破坏,桩靴厚度由24 mm增加到40～130 mm,桩端阻力比由54%提高到60%～76%,但增大桩靴厚度会影响排土,合理的桩靴厚度应通过现场试验确定;对于带桩靴的嵌岩随钻跟管桩,封底混凝土是提高承载性能的有效措施,若封底混凝土下部存在渣土,将弱化PHC管桩的桩端承载性能;最后,提出提高嵌岩随钻跟管桩承载性能的改进措施。     

考虑塌孔的随钻跟管桩承载性能物理模拟试验研究

随钻跟管桩(DPC桩)是一种新型的非挤土管桩基础,在钻进-成孔-沉桩的过程中桩侧塌孔会影响桩侧注浆液的流动路径和注浆效果,最终影响桩侧摩阻力的发挥.开展了DPC桩桩侧塌孔条件下的注浆及静载物理模型试验,分析了塌孔对DPC桩承载性能、荷载传递特性、桩侧摩阻力分布规律的影响,定量表征了注浆体的三维几何尺寸和空间点位信息,揭...     

基于桩-土界面直剪试验的黏性土超孔隙水压力变化规律研究

利用大型恒刚度直剪仪在不同的界面粗糙度和剪切速率试验条件下,施加法向应力25、50、100、150kPa,基于黏性土中桩-土界面直剪试验研究了桩-土界面超孔隙水压力变化规律.研究结果表明:剪切前超孔隙水压力受法向应力的影响,法向应力越大,超孔隙水压力越大;桩-土界面剪切过程随着法向应力的增大,超孔隙水压力逐渐增大,在高法向应力下超孔隙水压力增幅减小;界面粗糙度和剪切速率对桩-土界面剪切过程超孔隙水压力产生交互影响,在不同应力水平下界面粗糙度和剪切速率对超孔隙水压力也有不同的影响效果,高法向应力水平下随界面粗糙度和剪切速率增大超孔隙水压力增幅小于10%,低法向应力水平下增幅可达30%.因此不可以忽略界面粗糙度和剪切速率对桩-土界面剪切过程超孔隙水压力的影响.     

基于非饱和黏性土桩土界面剪切特性试验研究

通过自制的大型恒刚度直剪仪对非饱和黏性土进行桩土界面剪切试验,探讨了非饱和黏性土桩土界面剪切特性及受黏性土饱和度的影响规律。试验和研究结果表明:在分析了非饱和黏性土桩土界面土压力和孔隙水压力的变化规律后,得到桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移随黏性土饱和度的增大而降低的结论,同时还受界面粗糙度和法向应力的影响,界面粗糙度和法向应力越大,桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移越大,在法向应力不同时最大剪切破坏位移相差9.81~12.23 mm;桩土界面黏聚力在饱和度80%~90%时最大,摩擦角随着饱和度的增大呈衰减趋势,因此在桩基设计中需要考虑黏性土饱和度对桩土界面抗剪强度参数的影响,否则会使设计结果过于安全。     

灌注桩桩—土界面粗糙度及强度理论研究

文章开发了可模拟实际灌注桩成型过程的混凝土浆液-土固化成型装置，开展不同灌注桩深度处混凝土浆液-土固化成型试验，探究浆液自重应力对灌注桩表面粗糙度的影响规律，进而提出考虑粗糙度特征的桩—土界面强度理论。结果表明：随着混凝土浆液自重应力增加，混凝土浆液对桩周土体的挤压、劈裂作用更为显著，使得桩—土界面粗糙度随深度增加而近似线性增长的规律；而后引入界面剪切系数i来表征桩—土界面粗糙度对界面间发生桩—土相对滑移破坏或土自身剪切破坏的影响，与已有试验结果对比表明，考虑粗糙度的强度理论可以较好地预测不同粗糙度下桩—土界面极限强度；最后探讨了理想粗糙面情况下界面剪切系数i与剖面长度比、凹槽形状的数学关系。     

静压PHC管桩沉桩及静载现场试验测试方法探讨

对有关学者在静压PHC管桩沉桩和静载过程现场试验测试方法进行了归纳,对沉桩和静载过程桩身轴力、土压力及孔隙水压力现场试验测试分别进行了阐述,并提出了新的桩身轴力测试方法,论述了测试桩土界面土压力和孔隙水压力的必要性,总结了静压PHC管桩沉桩和静载过程桩身轴力、桩周土压力和孔隙水压力的近似结论,指出了精确测试桩身轴力、桩土界面土压力及孔隙水压力的难度,桩身径向压力影响下的真实桩身残余应力变化规律,修正有限元界面摩擦模型及参数均有待研究,提出了在足尺PHC管桩和模型管桩上安装多种测试元件的观点,并分别进行现场试验测试和室内桩土界面剪切试验.     

三维激光扫描技术在地下探测中的应用研究

三维激光扫描技术克服了传统测量的局限性,在测量领域具有广阔的前景。介绍了采用三维扫描技术获取点云,以单站拟合方式获得码头斜桩可见部分的高精度三维姿态,进而预测斜桩深埋土中48 m不可见部分的三维坐标。结果表明通过灵活运用三维扫描技术,可以完成常规测量技术难以完成的工作。     

一种大型桩土界面直剪试验装置的研制与应用

自主设计研制了一台大型恒刚度桩土界面直剪仪用于黏性土中桩土界面的力学特性测试。该试验装置采用理想弹簧组加载系统,法向可提供恒刚度边界条件;切向可按位移控制,能够实现上剪切盒静止,下剪切盒直线和往复运动的加载路径。试验结果表明:该试验装置再现了黏性土体与结构接触面在不同加载条件下的力学响应,能够很好地模拟桩土界面剪切过程,为黏性土中桩土界面力学特性的研究提供了基础;大型桩土界面直剪试验得到的不同法向应力下,随着接触面粗糙度、剪切速率和黏性土含水率变化而变化的剪应力–剪切位移关系曲线,与已有关于桩土界面剪切力学特性影响因素研究结论相符。     

海淤地质条件下PHC管桩荷载传递机理研究

结合沿海地区某实际预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)工程,采用有限元数值计算与现场试验测试对比分析的方法,研究了PHC管桩在海淤地质条件下的荷载传递机理,就桩土相互作用的一般规律进行了分析。有限元数值计算时,土体采用弹塑性本构模型,并考虑桩土界面的非线性接触状态。结果表明:数值计算结果与实测结果总体变化趋势一致;海淤软土与PHC管桩界面的摩阻力较小,桩身轴力在淤泥层传递较慢。     

考虑超孔隙水压力的桩土界面直剪试验研究

采用大型恒刚度直剪仪,系统研究超孔隙水压力对黏性土中桩土界面剪切性能的影响。根据制定的测试超孔隙水压力方案,对4个粗糙度等级(混凝土表面锯齿状峰谷距为0、2、4、6mm)的不同含水率黏性土中桩土界面在不同剪切速率下进行剪切试验。针对界面粗糙度、黏性土含水率、剪切速率3个变化参数对界面抗剪强度的影响进行分析。结果表明：界面粗糙度越大,界面超孔隙水压力越小,有效法向应力越大,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性越大,桩土界面抗剪强度越大;黏性土含水率越大,界面超孔隙水压力越大,有效法向应力越小,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性不能完全发挥,桩土界面抗剪强度反而减小;在剪切速率0.4~1.0mm/min范围内,剪切速率越大,界面超孔隙水压力增幅较小,有效法向应力变化不大,桩土界面抗剪强度虽有减小,但不同剪切速率下超孔隙水压力对桩土界面抗剪强度的影响不明显。     

静压开口混凝土管桩沉桩过程数值模拟

在LS-DYNA软件平台上,对开口混凝土管桩连续贯入粉土进行了有限元模拟,得到了沉桩过程中桩周土体应力、位移及沉桩阻力的变化规律,并探讨了桩土界面摩擦系数对管桩沉桩的影响。结果表明,随着管桩的不断下沉,桩周土体各向应力最大值不断增大。桩壁外侧的挤土效应明显小于实心桩,管内土塞高度先线性增长,然后趋于稳定。在小直径桩基础中,桩土界面摩擦系数对管桩沉桩阻力影响不大,但界面摩擦系数越低,土塞高度越大。     

单相-饱和成层土中管桩纵向振动数值分析

运用ANSYS有限元软件,建立单相土和饱和土与管桩相互作用的数值模型,改变桩土参数进行数值计算并提取桩顶节点速度时域曲线.分析了单相土层剪切波速变化和土塞高度变化与桩顶时域曲线的关系,进一步完善了桩侧成层土为单一土层的弊端.     

考虑注浆压力影响锚–土界面剪切蠕变Kriging模型

锚–土界面剪切蠕变特性直接关系到锚杆支护系统的长期锚固性能,而工程锚杆施工中通常采用的压力注浆对锚固体–土体界面蠕变特性有重要影响。为研究不同注浆压力下的锚–土界面剪切蠕变特性,本文利用自主研制的压力注浆装置制作了不同注浆压力下的锚杆微元体试样,利用自行设计制作的锚–土界面剪切蠕变特性测试系统对试样进行分级加载,获得了不同注浆压力下的锚-土界面剪切蠕变全过程曲线,利用"陈氏加载法"将蠕变全过程曲线转化为分别加载蠕变曲线,并采用等时曲线法获得不同注浆压力下的锚–土界面长期抗剪强度。为提高建模精度,提出了将蠕变试验曲线经对数转换后来建立蠕变模型的方法,并引入Kriging法,建立了考虑注浆压力影响的锚–土界面剪切蠕变Kriging模型。通过所建模型的预测结果与试验结果对比分析发现,本文方法建立的锚–土界面剪切蠕变模型,其拟合和预测精度均很高。     

PHC桩后注浆提高单桩承载力的实验研究

通过对桩底注浆处理与非注浆处理的PHC管桩进行静载试验,并进行对比技术分析,为桩底后注浆提高PHC管桩单桩承载力提供了技术依据。     

预应力管桩侧摩阻力影响因素的研究

 桩侧摩阻力在各种情况的影响下变化较大,为能准确对其进行取值需对其影响因素进行研究。从侧摩阻力的机制分析推知,侧摩阻力的决定因素为桩土界面强度、土体的强度以及土体的应力状态。土体的应力状态是造成侧摩阻力变化的根本原因,它不仅会影响到桩土界面强度的取值,还会使土体在强度条件一定的情况下表现出不同的抗剪能力。介绍3根预应力管桩的内力测试成果,利用ADINA有限元软件对试验桩进行3个方面的分析：破坏可能发生位置、桩土界面参数的取值、桩侧土压力随土层深度及桩荷载的变化。通过分析发现,3根管桩的破坏均发生在界面处。对于淤泥土桩土界面力以黏着力为主;对砂质土或全风化岩桩土界面力以摩擦力为主,此时桩侧土压力的变化会对桩侧摩阻力极值有影响。     

深厚软土地基大型浅圆仓上部结构-桩基共同作用下的动态施工过程有限元模拟分析

采用大型有限元分析软件MIDAS—GTS建立反映浅圆仓上部结构动态施工过程的上部结构一桩基一地基共同作用的三维数值分析模型,对施工过程中整体结构及地基的受力变形情况进行动态模拟,通过三维数值分析,得到施工过程中管桩及桩间土的受力情况变化及变形情况,得到其随施工过程中的变化发展规律,为类似工程的设计及施工提供参考。     

土钉桩锚联合支护结构变形的三维有限元模拟

在确保安全的前提下,为节约成本,经常在深基坑支护工程中使用土钉与桩锚联合支护结构。但该联合支护结构没有可靠的位移计算方法。为研究联合支护结构变形的规律,建立了三维有限元模型,对其变形机制进行了动态分析。通过与工程监测数据对比表明,三维有限元分析成果与实际监测数据较接近。上部的土钉支护位移呈楔体状,并且滑裂面随开挖深度加大向后缘发展,土钉逐渐远离滑裂面,对整体稳定影响越来越小。三维有限元分析可得到较准确的位移,并可预测各工况变形,为设计及施工提供重要参考。     

基于BIM的三维激光扫描技术在复杂山地基础协同设计中的应用

以山东淄博潭溪山人行桥项目为背景,采用三维激光扫描技术对山体地貌进行精细化扫描,通过点云拼接、去噪,得到准确的山体地貌三维模型;结合桥墩基础平面及竖向布置要求,进行三维协同设计。根据基础远离岩壁及减少山体岩体挖填方的原则,对基础布置进行优化分析,选择合适的桥墩位置;然后采用ANSYS软件进行整体有限元分析,为桥墩基础受力及岩体稳定性分析提供参考。本工程采取的三维协同设计技术措施可为类似复杂山体工程提供借鉴。     

有孔管桩力学性能有限元数值分析

文章以钢管桩为研究对象,采用有限元数值分析方法建立无孔和3种不同孔径有孔钢管桩三维模型,得到桩身发生屈服破坏和极限破坏时的应力云图和位移云图,对比分析竖向荷载作用下桩身开孔设计对桩身力学性能的影响,为预制管桩新技术的应用与发展提供技术参考。