竖向荷载作用下斜桩承载特性模型试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中单斜桩的承载特性,分析了斜桩倾角对荷载-沉降特性、桩身轴力、弯矩、剪力及桩侧摩阻力的影响,并与直桩的承载特性进行了比较。试验结果表明:1斜桩沉降大于直桩沉降,斜桩倾角越大,斜桩与直桩沉降差越大。2相同桩顶荷载作用下,斜桩轴力小于直桩轴力,斜桩倾角越大,轴力沿深度衰减得越快。3斜桩弯矩主要发生于1/2桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增大而增大;4不论斜桩倾角的大小,桩侧摩阻力沿深度分布均可以分成3个区段,在第1区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越小;在第2区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越大;在第3区段,斜桩倾角越大,桩侧摩阻力越小。     

水平偏心荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩周围的土体自重应力场不对称于斜桩轴线,其承载变形特性比较复杂。在砂土地基中开展了斜桩模型试验,研究了斜桩在垂直于其倾斜方向的水平偏心荷载作用下的承载变形特性,分析了桩身表面粗糙程度、桩身倾角对斜桩承载变形特性及桩身内力分布规律的影响。试验结果表明,在垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载作用下,斜桩桩顶水平位移很小,而扭转变形较大,其承载力取决于扭转变形。垂直于斜桩倾斜方向的水平偏心荷载不仅会使斜桩弯曲,还会使斜桩沿其纵向轴线拉伸。斜桩桩身最大弯矩超过作用于桩顶的扭矩约10%～30%,斜桩全长受拉,但桩身轴力很小,最大轴力约为桩顶水平荷载的5%。斜桩桩身表面作用有纵向摩阻力及环向摩阻力。斜桩桩身上部纵向摩阻力为正摩阻力,下部则为负摩阻力,中性点的位置约在相对深度Z/L=0.3处,纵向平均摩阻力远小于相同深度处的环向平均摩阻力。     

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。     

湿陷性黄土基桩的负摩阻力监测

1.概述1.1湿限性黄土负摩阻力产生原理通常情况下黄土遇水浸泡后都会出现不同程度的湿陷,当其湿限量大于桩的沉降量时,桩周土体相对桩身产生向下位移,对桩身产生下拉力,从而降低桩基承载力。对于支承于压缩性较大土层的摩擦桩,负摩阻力对桩基施加下拉荷载使桩体产生沉降,土对桩的相对位移减少,负摩阻力随之降低或消失;另一种情况,当桩端支承于较坚硬持力层,桩体受负摩阻力的下拉荷载将不产生沉降或沉降量很小,负摩阻     

桩间距对桩土相互作用影响的数值分析

采用数值计算方法,建立桩土相互作用的群桩模型,分析不同桩间距下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置变化规律以及桩周土体的位移情况。分析结果表明：① 不同桩间距情况下,桩侧摩阻力分布规律相类似,沿桩身呈非线性分布;在桩端附近表现出桩侧摩阻力的增强效应。随着桩间距的增大,中心桩和角桩的正负摩阻力均逐渐增大,中心桩的负摩阻力小于角桩的负摩阻力。② 桩体轴力沿桩身呈先增大后减小的变化规律,桩身轴力最大值的位置对应负摩阻力为零的位置。中心桩的轴力小于角桩的轴力;随着桩间距的增大,中心桩和角桩所承受的轴力均逐渐增大。     

负摩阻桩承载性状数值分析

利用基于荷载传递函数法和有限层法基础上的数值分析法对承受负摩阻力的单桩荷载性状进行了分析,研究了填土高度、桩顶荷载、桩端土刚度对桩身轴力、桩底和桩侧阻力的发展及桩沉降的影响,研究发现软土地基中,0.5的填土高度能导致负摩阻力较充分地发挥,承载负摩阻力的端承型桩与摩擦型桩一样,承载力需综合沉降确定。     

竖向荷载作用下斜桩承载变形特性有限元分析

斜桩的受力变形性状相比直桩要复杂得多,为了分析斜桩在竖向荷载作用下的承载变形性状,采用有限元分析的方法对竖向荷载作用下斜桩的承载变形以及桩-土相互作用进行了研究,分析了桩身倾角对斜桩竖向承载变形及桩-土相互作用的影响。结果表明:桩身倾角越大,斜桩桩顶沉降和水平位移也越大;桩身弯矩主要出现在桩身上半部分,随着桩身倾角增大而增大;斜桩桩前桩-土接触压力沿深度先增大后减小又逐渐增大,桩后桩-土接触压力从零压力点逐渐增加后迅速减小,一定深度后又逐渐增加,桩前与桩后的桩-土接触压力最大值随桩身倾角增大而增大;深度2.5 m以上,桩前侧摩阻力随桩身倾角增大而增大,深度2.5~6.5 m的桩前侧摩阻力衰减的程度随桩身倾角增大而增大,深度6.5 m以下桩前侧摩阻力随桩身倾角增大而减小;桩身倾角越大,桩后零摩阻力区段越长,零摩阻力区段以下的桩后侧摩阻力越小。     

竖向荷载作用下斜桩承载特性数值分析

近年来,斜桩在桥梁、码头、海上钻井平台及大型输电线路塔架基础等工程中得到广泛应用,研究不同倾角斜桩的荷载传递及承载特性实用意义较大。基于ABAQUS软件,考虑桩土接触特性,模拟分析了不同倾角斜桩的承载特性。结果表明:桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限承载力影响不大,但会在桩身产生一定弯矩以及桩顶产生一定的水平位移;桩身轴力沿桩长方向的衰减速率随桩身倾角的增大而增大;斜桩桩身弯矩主要分布在桩顶下1/2桩长范围内,其最大值的位置不受桩身倾角以及桩顶竖向荷载的影响;斜桩桩身侧摩阻力沿桩长大致呈"S"型分布,其桩顶以下1/6桩长范围内侧摩阻力远远大于直桩。     

软土固结的负摩阻力对斜顶桩接岸结构影响

上海洋山港高桩码头后方挡土结构采用斜顶桩接岸结构,目前软土固结对该结构的负摩阻力影响研究仍较缺乏。为对我国今后深水建港积累经验,采用有限元仿真技术,以洋山港一期工程斜顶桩接岸结构作为原型,分析施工期抛填成陆后各桩负摩阻力随软土固结发展的规律,并以原型观测数据验证了数模结果。研究结果表明:软土固结导致桩周土体发生相对桩基的竖向位移,在各桩表面产生负摩阻力,且软土固结主要发生于主固结阶段。在该阶段内,负摩阻力的发展具有时间效应,会在桩基表面形成下拉荷载,其对板桩、支撑桩的影响更大,建议采取多种措施削弱负摩阻力的不利影响。     

考虑压实度的填土场基桩负摩阻力试验

填土场地会因处理手段和时间的差异呈现出不同的压实度,填土压实度的差异往往导致不同程度的沉降,并引起不同程度的基桩负摩阻力。针对不同压实度填土场开展基桩承载性状模型试验,研究不同压实度填土对基桩负摩阻力的影响;分析了不同填土压实度的加卸载与基桩沉降、桩端阻力之间的关系;研究了基桩轴力、桩侧摩阻力沿深度的分布情况以及随时间的变化关系,桩周土体随固结时间的沉降变化情况。试验结果表明：填土场基桩负摩阻力的发展演化存在明显的时间效应,与填土沉降先快后慢的趋势一致;随填土层压实度增加基桩负摩阻力减少,中性点位置上移。     

软土地区后注浆灌注桩承载特性对比试验

本文通过静载荷试验和桩身轴力测试,对比分析了普通灌注桩及桩底后注浆灌注桩的承载性状,发现软土地区桩底后注浆技术能改善灌注桩桩端和桩侧土层特性,增加桩侧摩阻力和桩端阻力,使单桩承载能力得到明显提高,其主要表现为桩侧摩阻力的提高。     

贵阳强风化泥质白云岩嵌岩桩承载特性分析研究

在贵阳地区,嵌岩桩的桩端常置于完整、较完整的岩基上,且嵌岩桩的承载力时常按照端承桩的情况来计算,以贵阳某工程项目的强风化泥质白云岩嵌岩桩为研究对象,通过基桩自平衡静载荷试验,分析强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力、桩身侧阻力及桩端阻力,探讨此类地质条件下嵌岩桩的承载特性。研究结果表明:实测试桩的Q-s曲线符合试验规程;桩身轴力呈线性分布;嵌岩段的轴力随着荷载的增大变化明显;强风化泥质白云岩嵌岩桩竖向承载力由桩端阻力和桩身侧阻力共同承担,研究结果可为类似工程提供参考。     

印尼地区嵌岩灌注桩竖向承载特性现场试验

为更加深入研究不同竖向荷载作用下大直径嵌岩灌注桩的承载特性与荷载传递规律,以印尼地区某工程为依托,对3根直径为800 mm的嵌岩灌注桩进行单桩竖向抗压静载试验与桩身应力测试。试验结果表明:3根试桩的Q-s曲线均为缓变型,沉降量均不超过17 mm,回弹率较大,介于54.8%~70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求。桩身轴力随桩顶荷载的增加逐渐增大,随深度逐渐递减;桩侧摩阻力的发挥具有异步性,随着荷载的增大,桩侧摩阻力逐渐发挥,在嵌岩段桩侧摩阻力最大,但仍未充分发挥;桩端阻力随桩顶荷载的增加近似呈线性增大,在最大荷载作用下,桩端阻力占比约55%,表现出摩擦端承桩的特性。研究结果对国内桩基规范的完善以及当地桩基规范的制订具有较重要的意义。     

基于离心试验的斜顶桩接岸结构负摩阻力研究

上海洋山港高桩码头后方接岸结构采用斜顶桩接岸结构,目前对该结构中斜顶桩、板桩的负摩阻力鲜有研究,且缺乏对负摩阻力主要产生原因的认识。为对接岸结构中各桩负摩阻力特性有较全面的认识,通过简化边界条件建立概化物理模型,利用土工离心试验来实测接岸结构在特定条件下的变形和受力情况。根据相关资料和试验数据,着重分析了结构和土体变形,进而分析各桩轴向力和负摩阻力沿桩深分布规律,并对负摩阻力产生的主要原因进行阐述,最后采用原型观测验证物模结果。试验研究结果表明:接岸结构各桩均在桩身一定范围内产生负摩阻力,其中性点位置与桩长比例范围约为0.63~0.75;且软黏土固结是斜顶桩接岸结构中桩基负摩阻力产生的主要原因。     

沙土中抗拔斜桩承载力特性研究

以沙漠地区某输电塔基础为背景,采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷载传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明,桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限抗拔承载力影响不大,但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承载力进行预估时,应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。     

水泥土搅拌桩荷载传递特性分析

根据水泥土搅拌桩的现场静载试验,测量了桩的轴向应变,计算了桩身轴力、桩侧摩阻力,分析了桩的荷载传递特性。结果表明:水泥土搅拌桩表现出摩擦桩的特性;荷载主要在一定的范围内传递,桩的轴力和侧摩阻力在桩体上部的衰减较快;主要在桩顶处发生横向拉裂破坏;桩体破坏前后荷载的传递机理是不同的。     

基于PHC管桩现场静载试验的基桩承载特性研究

【目的】我国沿海地区广泛存在饱和软土地层，且不同区域地层差异显著。软土前期固结预处理会使得地层的物理力学特性产生变化，为了准确计算后续施工中基桩的竖向承载力，最直接的办法就是通过现场竖向抗压静载试验实测得到桩侧摩阻力分布规律。【方法】在舟山某基地工程开展了5根桩的现场静载试验，桩1—桩4用于分析不同桩端持力层条件和桩径对PHC管桩单桩极限承载力的影响；通过在桩5桩身布设振弦式钢筋计，实时监测静载试验过程中桩身轴力，进而得到桩侧摩阻力的分布和变化规律。【结果】结果显示，桩1—桩4静载试验得到的极限承载力分别为8 000 kN、8 000 kN、6 600 kN和7 200 kN;实测分析得到桩5在处理后的两层淤泥质粉质黏土层中桩侧摩阻力分别为31 kPa和35 kPa。【结论】结果表明，实测得到的桩侧摩阻力大于勘察提供的建议值，说明地基预处理后桩土界面强度提高，计算得到的桩基承载力与静载试验测试值更加吻合；随着桩顶荷载的逐渐增大，桩身轴力也逐渐增大，且自上而下桩身轴力逐渐减小。研究成果为处理后深厚软基中桩基承载特性的计算提供试验依据。     

湿陷牲黄土基桩的负摩阻力监测

1．概述 1,1湿限性黄土负摩阻力产生原理 通常情况下黄土遇水浸泡后都会出现不同程度的湿陷,当其湿限量大于桩的沉降量时,桩周土体相对桩身产生向下位移,对桩身产生下拉力,从而降低桩基承载力。对于支承于压缩性较大土层的摩擦桩,负摩阻力对桩基施加下拉荷载使桩体产生沉降,土对桩的相对位移减少,负摩阻力随之降低或消失;另一种情况,当桩端支承于较坚硬持力层,     

PHC-钢管组合桩竖向荷载传递机理研究

PHC-钢管组合桩因抗腐蚀、贯入性能好,在高桩码头开始推广使用。但是其上部是PHC管桩,下部是钢管桩,两者桩径不同,弹性模量和密度等差异很大,荷载在桩体中的传递呈现出不同的作用机理,传统计算方法无法直接应用于其竖向承载力计算,而且该桩型竖向荷载传递机理研究未见报道,导致PHC-钢管组合桩竖向荷载设计缺少机理依据。运用FLAC3D软件并基于镇江扬中长江沿岸地区地质条件,对PHC-钢管组合桩进行竖向静载数值计算,同时考虑土体软化特性、桩土接触特性及沉降大变形问题,对"接桩部位埋深"、"接桩部位面积"问题进行研究。分析其不同组合下对桩身极限承载力的影响以及桩身轴力、侧摩阻力分布规律。结果表明,镇江扬中长江沿岸地区打入的PHC-钢管组合桩是端承摩擦桩;接桩部位埋深与面积会影响极限承载力和桩体失稳后沉降值大小;桩身轴力在接桩部位发生较大衰减;桩侧摩阻力随深度变化较复杂;整桩侧摩阻力极值出现在接桩部位。     

海上风电基础大直径钢管桩轴向承载性能现场试验研究

福建莆田平海湾海域工程地质情况复杂,缺乏可以利用的试桩资料。通过对2组直径1900mm试桩分别进行轴向抗压和抗拔静载荷试验,包括打入式钢管桩和钢管嵌岩桩两种类型,对桩身轴力及桩顶位移进行测试,得到桩周各土层及嵌岩段的抗压侧摩阻力和桩端阻力、抗拔侧摩阻力,并与规范及勘察结果进行对比分析。研究表明:两组桩轴向抗压承载力分别不小于30000kN和24000kN,抗拔承载力推荐值为15400kN和13200kN;两根桩得到的侧摩阻力存在差异,建议在后期进行工程桩设计优化时,摩擦桩侧摩阻力值参考ZK1试桩结果,嵌岩桩参考ZK2试桩结果。