静压桩挤土效应数值模拟分析

静压桩由于是预制桩,桩身质量可靠,价格相对较低,同时又具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点而得到了广泛的应用,但静压桩属于排土置换桩,在沉桩贯入过程中产生的挤土效应对周边环境造成了不利影响。本文根据静压桩的实际情况,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的剪胀性质、土体的大变形、桩土界面摩擦系数、土体初始应力场影响的情况下,建立了符合工程实际的二维轴对称有限元模型,详细地模拟了静压单桩施工过程,得出了静压桩在沉桩过程中的位移场和沉桩完成时的位移场和应力场。     

静压桩挤土效应近期研究述评

介绍了现场实测、室内试验研究、理论分析和有限元数值模拟三种静压桩挤土效应的研究方法,并对静压桩挤土效应的进一步研究提出了一些建议,以减少静压桩施工过程中所产生的挤土效应对周围工程环境造成的影响。     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场研究

静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度内土体的水平及竖向位移场。根据压桩过程中近桩身土体变形特性对大变形条件下近桩周土体位移场做出相应的理论推导,并分析大小应变条件下挤土位移场的差别。利用所获得的挤土位移理论解分析超孔压消隙对土体位移场的影响,与现场测试结果进行对比,结果表明:静压单桩水平挤土位移和地表面隆起量均随孔隙水压力的消散而减小;考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场的理论解和实测值变化规律相一致,且数值上基本吻合,能够满足工程需要。     

预钻孔措施对静压桩挤土效应的影响分析

桩位处预钻孔是工程中减弱沉桩挤土效应的有效措施之一。根据Drucker-Prager破坏准则及有限变形理论,建立了桩–土相互作用及连续贯入的有限元模型,利用得到的模型模拟了预钻孔措施下沉桩产生的挤土位移场,并和现场实测进行了对比。结果表明,预钻孔的孔径与孔深是影响静压桩挤土效应的重要因素,二者的结合会更有效地减少挤土效应的广度和深度。在同样孔深情况下,随着孔径的增大,所产生的挤土位移相应减小;相同孔径情况下,孔越深产生的挤土效应就越小。     

饱和成层土中静压桩挤土位移的模型试验研究

通过在饱和成层土中依次静力贯入三根桩的模型试验,研究了沉桩的挤土效应,总结了沉桩过程中土体在水平方向和竖直方向的位移变化规律,并对压入单桩、双桩和三桩的试验结果进行了对比分析。结果表明:沉桩过程中软硬土层交界处土体水平位移变化剧烈,呈波浪形分布,距桩越近水平位移变化越大;地表隆起最大值大约发生在距桩轴线2d(d为桩径)处;较硬土层对上部软土有约束作用而对下部软土有挤压拖带作用;双桩和三桩沉桩过程中已压入桩的"遮幕"作用明显;土体被挤压后,外摩擦角有所增大;桩周土体密度提高,影响范围大约在6d左右;上部土体含水量增大,下部土体含水量减小,但变化值不大。     

压桩挤土位移的预估与防治的研究

1　前　　言 yh静压桩具有成本低 ,质量好 ,噪音小等优点。根据35个工地调查 ,杭州地区应用静力压桩的社会经济效益良好。但目前尚缺乏对静压桩挤土位移方面的理论研究。本文从小孔扩张理论出发 ,得出计算挤土位移的方法 ,并把它应用到一个工程实例。在施工中采取了一系列防治挤压的措施和检测手段 ,大大减少了土体位移 ,收到较好的社会经济效益。2　用小孔扩张理论预估压桩挤土位移本文只研究圆筒形孔扩张理论。它以摩尔 -库伦条件为依据 ,在具有粘聚力ｃ和内摩擦角 φ的半无限土体内 ,给出圆筒形孔扩张的一般解[1,2 ] 。( 1)由应力平衡方程式及摩尔 -库伦破坏条件 ,可列出微分方程 ,得出塑性区挤土     

静压桩挤土效应研究综述

文章概述了静压桩挤土效应的研究发展过程，对静压桩沉桩分析的圆孔扩张理论、应变路径法、有限元分析和滑移线理论等四种方法逐一进行评述，同时总结了前人所采用的模型槽试验研究方法以及在工程实践中所取得的经验与教训。并提出该课题今后的发展方向。     

静压桩挤土效应分析

以无锡洛龙湾一号一期工程为背景,对静压桩施工引起的挤土效应进行有限元分析,得出了土体挤压的一般性规律,在此基础上改变静压桩参数,分析了桩截面、桩靴的变化对桩周土体不同位置、不同深度处位移、应力的影响,以期为静压桩设计与施工提供依据。     

桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩–土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩–土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩–土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩–土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

h型抗滑桩模型试验及数值模拟

 通过几何相似比为1∶20的室内模型试验,研究h型抗滑桩的受力机制,采用千斤顶施加各级荷载,得到不同桩排距、不同连梁位置的3根h型抗滑桩弯矩及变形规律。并通过ABAQUS有限元软件建立h型抗滑桩桩–土共同作用模型,对h型抗滑桩几个设计参数进行优化计算研究,结果表明,最优桩排距为5倍桩径,最优连梁刚度为1.5倍桩体刚度,最优嵌固深度为前排桩长度的3/8。最后将该研究结论运用于南宁市一滑坡治理工程中,效果良好。     

新型螺旋挤土灌注桩现场试验研究

 螺旋挤土灌注桩(SDS桩)是一种新型的完全挤土型桩,该桩以其承载力高、施工速度快、对施工场地无污染等特征,已在多个国家得到应用,但国内还没有应用该桩型的工程实例。为此,在北京一工地进行2次SDS桩现场试验,研究SDS桩成桩时的挤土效应、承载特性和桩侧摩阻力分布规律及SDS桩与长螺旋灌注桩(CFG桩)承载性状的异同。试验结果表明：SDS桩施工过程中的地表隆起主要发生在成孔开始到螺旋挤扩钻头的挤扩部分全部进入土体阶段,之后地表隆起逐渐趋于稳定;其挤土效应主要在距桩位中心4倍桩径范围内完成,且土体的压缩性越高,挤土范围越大;在相同桩顶沉降量条件下,SDS桩的极限承载力比CFG桩提高30％～50％。     

模型嵌岩桩试验及数值分析

由于嵌岩桩的极限承载力很高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时嵌岩段摩阻力的分布特征。采用室内模型试验方法对桩1混凝土及桩1岩石界面的摩阻特性进行研究。试验中对两个嵌岩桩模型进行荷载试验,将其中一个加载至破坏。试验结果表明,破坏发生在桩/混凝土界面,而桩身及岩体内部均保持完好。另外,桩/岩石界面上的摩阻力分布是非均匀的;模型桩破坏时在嵌岩段上部产生的摩阻力远大于下部的值。数值模拟结果表明,摩阻力的这种分布特性是因为桩周岩体变形所在界面所产生的法向压应力的影响。试验结果说明,对于建造在高强度岩体中的嵌岩桩,其承载力特性极大地取决于桩/岩石界面的摩阻特性,而摩阻力的分布又受到桩周岩体变形的影响。     

基于LS-DYNA的桩顶约束混凝土基桩的低应变动测数值研究

以一维应力波理论为基础,运用有限元显式分析方法,对混凝土桩在桩顶自由和桩顶受约束时的低应变动测进行数值模拟;并对比两种情况下的动测曲线,发现桩顶受约束时桩的动测曲线不仅受桩周土体的影响,还受到上部结构的干扰,并且桩身反射的三维效应更明显。然后,通过信号处理得到桩顶受约束的混凝土桩的滤波信号,使这种情况下的混凝土桩的缺陷识别更加简便和准确。最后,通过对模拟曲线与实测曲线的较好拟合,表明基于有限元显式分析方法的桩基检测模拟是可靠的,所得结论对于提高混凝土桩低应变动测的准确性具有一定的指导意义。     

静压桩承载力时效性的模拟计算

静压桩承载力的提高归因于桩周土的固结、触变恢复和土壳效应,其中固结作用是主要的。从超静孔隙水压力消散和有效应力的增加两方面着手,对桩承载力的增长规律进行分析,利用球孔扩张理论、源-源假设理论以及Henkel公式,推导出沉桩后桩周土应力增量的表达式,并通过求解超静孔隙水压力与时间的关系式,得出任意时刻超静孔隙水压力的表达式,进而提出饱和土中静压桩承载力时效性的模拟计算式。通过与试验结果对比发现,预测结果随休止期的延长而提高。     

利用砂桩的挤土效应处理承台位移的理论探讨与实践

以某六连跨钢结构工业厂房工程为实例,对利用砂桩的挤土效应处理承台位移的相关理论进行探讨,利用土体内部扩张引起土体反向位移进行基础承台位移纠偏,并成功地进行实践。     

沿桩顶径向的动测三维效应分析

基桩动测问题的理论基础一维应力波理论只有在锤径桩径比、波长桩径比、桩长桩径比足够大时才能近似成立,否则该问题实际上为应力波在柱体中传播的三维问题。基于应力波理论,考虑计算精度和效能,借助新型有限元分析系统COMSOL Multiphysics对基桩动测过程进行一维和三维动态仿真,对比分析两种模型计算结果异同,沿桩顶径向三维效应主要表现为不同部位速度响应不同且信号发生振荡,入射波存在延时,反射波到时也存在差别。结合野外实验较系统地研究这些三维效应随锤桩比、波长桩径比、长径比的变化规律,给出三维效应的动测规避方式。     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。     

沿桩顶径向的动测三维效应分析

 基桩动测问题的理论基础一维应力波理论只有在锤径桩径比、波长桩径比、桩长桩径比足够大时才能近似成立，否则该问题实际上为应力波在柱体中传播的三维问题。基于应力波理论，考虑计算精度和效能，借助新型有限元分析系统COMSOL Multiphysics对基桩动测过程进行一维和三维动态仿真，对比分析两种模型计算结果异同，沿桩顶径向三维效应主要表现为不同部位速度响应不同且信号发生振荡，入射波存在延时，反射波到时也存在差别。结合野外实验较系统地研究这些三维效应随锤桩比、波长桩径比、长径比的变化规律，给出三维效应的动测规避方式。