桩群阻力测试的研究

为解决工程实际桩基码头与桥墩的水流绕流阻力计算问题,通过测力设备对桩柱进行了阻力测试研究,完善和发展了桩柱水流绕流阻力特性及其计算方面的理论,并指出了由于试验条件的限制所导致的研究余漏与有待完善之处及以后科研努力的方向.     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

津滨轻轨基础托换桩基承载力的自平衡试验

津滨轻轨基础托换工程采用了直径2.0m、桩长90m的大直径超长钻孔灌注桩,且该桩位处于北方地区软土地基环境.受津滨轻轨高架桥的限制,桩基施工净空仅有7m.采用自平衡测桩技术,对该工程托换桩基极限承载力进行了原位测试.试验在桩端附近位置安设荷载箱,测试荷载箱上部和下部的承载力,根据测试数据并进行荷载转换,从而得出试验桩基的极限承载力.试验同时分析了各土层的实际摩阻力和桩端阻力.数据显示桩端承载力较低,桩端阻力仅为其承载力的5.7%,原位试验验证了桩基承载力满足设计要求.     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

桩群布置方式对阻流特性的影响

建设在软土地基上的港口水工建筑物多以桩群作为支撑结构,其阻流特性是工程布置中的重要设计变量.基于RANS方程建立了桩群绕流数值模型,探讨了阻流特性随桩心距和迎流角的变化规律.结果表明,桩群阻力系数和流速折减率呈现同向变化,但两者的极值点对应的迎流角不一致.仅改变纵向桩心距时,桩群阻力系数的极值点出现在迎流角θ=60°,...     

冰对水工结构物作用力的物理模拟—Ⅲ.冰对结构物撞击作用力模拟实例

当流冰质量小,运动速度低时,具有的动能也小,其对结构物的作用形式是撞击,而不是挤压.为了合理设计渤海近岸码头排桩承受的冰力,利用DUT-1模型冰和实验室设备物理模拟水流带动模型冰块以一定速度撞击码头排桩模型,获得作用于一榀码头排桩上单桩或同时作用于群桩上的试验冰力.系列试验结果表明上限冰力值随流冰压缩强度和动能增加而增加,并趋向一定值.通过数学统计拟合,得到作用在单桩上的上限冰力同流冰动能和压缩强度之间的试验关系.该关系将流冰的面积、厚度、密度、运动速度、压缩强度同单桩上的上限冰力结合起来,能够作为流冰对单桩设计冰撞击力的基础,具有普适性意义.此外,结合渤海具体码头工程,用该试验成果评估作用在一榀码头排架单桩上和整体排架结构上的原型冰力.     

深厚软土地段桥梁地基系数比例系数试验研究

桥梁桩基地基系数的比例系数m值对桥梁纵横向刚度影响较大,选取合理的m值是高速铁路桥梁设计中的重要问题。规范中给出的m值取值范围较大,为了确定软土地段m值的合理取值,通过水平静载试验,结合规范改进群桩m值的计算方法,获得单桩和群桩水平荷载与桩顶位移之间的关系曲线,进而计算单桩和群桩的m值,并对单桩和群桩m值之间的差异进行了分析。结果表明：m值随地面处水平位移增加呈幂函数衰减趋势;由于群桩效应使得群桩、单桩m值差异较大;试验工点的群桩m值建议取2 600 kN/m4,该取值可为土层相似地段地基系数比例系数的取值提供借鉴,计算方法也可为类似工程m值的快速估算提供参考。     

竖向荷载下钻孔灌注桩单桩的数值模拟分析

针对某工程实例,利用有限元分析软件建立了单桩桩-土体系有限元模型,分析了桩土模型的荷载-沉降曲线及桩侧与桩端阻力的传递规律.结果表明,模拟分析结果与桩基静载试验数据仍存在一定误差,并对误差产生原因进行了理论分析,分析结果对桩土模拟及单桩设计有一定参考价值,也为群桩基础分析奠定了基础.     

大直径嵌岩短桩抗拔承载机理试验研究

对大直径嵌岩短桩抗拔承载力机理的研究还比较少,本文依据金华某工程3根人工挖孔桩单桩竖向抗拔静载试验数据,借助有限元软件Ansys分析从加载至破坏U-Δ曲线变化趋势和桩侧摩阻力在各级荷载下沿桩身分布情况与成长过程,探讨了此类工程桩的荷载传递机理和抗拔承载特性。表明试桩嵌岩段桩侧摩阻力很大,最大值达到了305kPa,嵌岩段抗拔侧阻力系数为0.024～0.037,平均为0.032,小于现行规范抗压侧阻力系数,结论可为类似基桩的设计与研究提供有指导参考。     

挤扩支盘桩与土层共同作用的模型试验研究

以相似理论为基础,采用原型粉粘土和微混凝土挤扩支盘桩制作相似模型, 通过对桩土共同作用模型中支盘桩的承载能力、变形特征、土层的压力变化和桩土阻力及沉降关系的观测,分析了支盘桩支盘的作用特性以及与全桩承载力的关系.另外,通过与等直径模型桩的对比,表明了支盘桩的承载能力远高于等直径桩,并且相应的沉降变形则要小得多.试验成果为支盘桩的工程应用提供了有价值的参数和实验依据.     

成层土中长桩竖向承载激发规律研究

针对成层土中长桩承载问题,结合试桩数据建立了成层土中长桩-土相互作用特性分析模型,基于分析模型研究了上砂下黏和上黏下砂中砂-黏占比对长桩竖向荷载-位移曲线的影响,分析了成层土中长桩侧阻和端阻承载分担比,揭示了达到极限承载力时成层土中桩基侧阻、端阻激发规律,即黏土层侧阻可完全激发、砂土层侧阻未完全激发,桩底端阻完全激发,为实际工程中长桩承载力计算选取合理参数提供依据。     

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.     

三桩厚承台空间桁架模型研究

在25个比例为1：5的三桩承台试验模型的试验研究的基础上，深入研究了承台内部力流的传递机理，并与现行规范(CECS88：97)引用的原理进行比较，指出三桩厚承台的传力机理并不符合厚板弯曲理论，结合有限元分析结果，探讨了三桩厚承台空间桁架模型的形式，提出了相应的计算方法。     

静压PHC管桩承载特性的试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩（PHC桩）的桩顶、桩端及各节桩接桩分界面粘贴应变片的精细静荷载试验,研究了沈阳地区高强预应力混凝土管桩的荷载传递机理,分析了侧阻力、端阻力的变化规律,实测了压桩力与入土深度的相互关系.考虑到沈阳地区土质特性,PHC管桩在本地区呈摩擦端承型,而不是南方地区的摩擦型桩.     

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。     

基于应力叠加的群桩效应系数的研究

根据附加应力叠加原理，逐步推导得到不同布桩形式的群桩效应系数计算公式。计算表明，当桩数、桩长、桩径相同时，单位承台面积上的群桩效应系数，呈梅花形布桩的最大，呈矩形布桩的次之，呈正方形布桩的最小。因此，呈梅花形布桩群桩是较好的选择。这为苏通长江公路大桥主桥超长大直径群桩基础选择呈梅花形布桩提供理论依据。     

低应变法检测中几种典型缺陷桩的理论模型分析

根据基桩低应变反射波法检测的基本理论,对不同缺陷基桩的低应变反射波曲线进行数值模拟,并对模拟的缺陷桩低应变反射波曲线进行了分析和总结,以便在解释基桩低应变反射波曲线时作为借鉴,提高基桩质量检测的准确度和可靠度。     

不同布桩形式群桩基础模型试验研究

变刚度调平设计是2008版《建筑桩基技术规范》的重要修订内容,群桩基础变桩长、变桩距是变刚度调平设计手段之一。为了减小等刚度布桩群桩基础的差异沉降及调整桩顶反力分布,通过4组改变桩长、桩距、桩数的模型试验,对等刚度和变刚度布桩的应力位移场进行研究。结果表明：等刚度布桩中各基桩桩顶反力不均匀,差异沉降较大。变刚度布桩能调整群桩整体场刚度效应,减小差异沉降,促使桩顶反力均匀及更好地发挥地基土的承载力。     

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。     

软土地基中组合桩承载性状试验研究

为掌握组合桩(钢筋混凝土桩插入水泥土搅拌桩复合而成的桩)的荷载传递机理、破坏模式和竖向承载力特性,通过对3根14 m长桩的载荷试验和桩身应变的测量,分析了桩身轴力的分布和桩周的侧摩阻力分布及影响组合桩承载力因素.试验得到了组合桩的Q-S曲线、S-logt曲线、桩的极限承载力;试验表明混凝土桩的插入改变竖向荷载的传递规律,形成了从混凝土桩到水泥土再到土的传递模式,更有效地发挥了桩周的侧摩阻力;水泥土的固化效应、混凝土桩的挤土效应和混凝土桩的荷载传递是组合桩高承载力的主要来源.组合桩具有较高的单桩竖向承载力且造价低,在软土地基工程中具有广泛的应用价值.