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.     

软土地区抗拔桩受力性状的试验研究

通过温州鹿城广场4根抗拔桩静载试验,分析了抗拔桩在不同荷载水平下的受力性状.试验结果表明,抗拔桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减小,在桩端处桩身轴力始终为零,即抗拔桩表现为纯摩擦桩.对于持力层是卵石层的抗拔桩,桩身拉伸量是桩顶上拔量的主要组成部分.桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系.在靠近桩端的桩侧土体中,当桩土发生相对位移时,即使其值很小,桩侧摩阻力也会急剧增加.当荷载（桩土相对位移）增加到一定值后,桩侧摩阻力随着荷载的增加而减小,即出现侧阻软化现象.     

竖向荷载下膨胀土中桩侧摩阻力室内模型试验分析

为研究含水率和围压对膨胀土中桩侧摩阻力的影响，在经过改造的三轴仪上对膨胀土中的桩进行竖向极限承载力试验，测得桩侧摩阻力随含水率和围压的变化情况。试验结果表明：当沉降在2～3 mm范围内时，桩顶荷载达到极限承载力，之后承载力缓慢下降，最后趋于稳定；在相同含水率条件下，桩侧极限摩阻力随着围压的增大而增大；在相同的围压条件下随着含水率的增大，桩侧极限摩阻力表现为先增大后减小的变化趋势。通过试验结果对比发现，土体在最优含水率18%条件下的桩侧摩阻力最大，直剪试验表明桩侧摩阻力与土体的粘聚力有一定的关系，所以在含水率18%条件下桩-土界面的摩擦力要优于其他2组含水率的土体。     

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.     

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.     

竖向受荷PCC桩承载机制颗粒流数值模拟

采用颗粒流数值仿真技术,从细观力学角度对砂土中竖向受荷现浇混凝土薄壁管桩(简称PCC桩)与土相互作用过程中的传力机理、桩内外侧土体位移场分布特征及细观结构参数变化规律进行研究。结果表明:PCC桩侧阻力及端阻力在加载初期同步发挥,桩外侧摩阻力始终明显高于桩内侧,桩芯土体承载力发挥不充分,PCC桩承载力主要由桩外侧摩阻力控制;桩外侧摩阻力在桩身中部及靠近端部发挥较为充分,在0.65 L入土深度处外侧摩阻力明显弱化;桩内侧土体在桩身上段范围内位移矢量较小,桩端以上3 d1范围内土颗粒由于土塞效应的存在随桩身一起发生刺入变形,桩外侧土体在桩身中部位移影响范围达到2 d,整个桩外侧位移影响区呈弧形分布;桩周土体接触力链及孔隙率变化与PCC桩宏观力学表现保持一致。研究成果对于进一步明确PCC桩与土相互作用的内在机理具有意义。     

基于FLAC3D的单桩负摩阻力特性研究

利用FLAC3D模拟软土地基中地面堆载对桩侧负摩阻力的影响,分析不同堆载条件及加载次序下桩身轴力、单桩负摩阻力的变化规律.数值模拟结果表明,单桩在桩顶荷载作用下,桩侧负摩阻力随地面堆载等级的增大而增大;在先进行地面堆载时,桩侧负摩阻力则随着桩顶荷载等级的增大而减小.     

层状地基中单桩荷载传递规律

对桩侧土和桩端土分别采用三折线荷载传递软化和三折线全塑性荷载传递模型，基于传递矩阵法，利用土力学及弹性理论导出了一套完整的确定层状土中桩顶荷载-沉降关系的解析算式．研究结果表明：对于置于淤泥、粘土、粉土、砂质粘土、残积土的人工挖孔桩，当桩土相对位移达3～7mm时，桩侧摩阻力达到极限状态，此时，桩侧摩阻力约占桩顶荷载的40％～50％；随着荷载的进一步增大，桩侧摩阻力减小，当桩土相对位移约为20mm时，桩侧摩阻力几乎全部丧失．同时，利用在某地区得到的桩侧摩阻力及深井试验测得的土工计算参数，运用试算法对某工程试桩进行了计算对比，其计算值与实测值吻合．     

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。     

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。     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

柔性桩复合地基的沉降分析

为了分析柔性基础下柔性桩复合地基的沉降问题，提出了改进的单元体位移模型.通过假定的单元体竖向位移模式和纯摩擦桩桩侧摩阻力分布模式，利用桩土间无相对滑移、桩土界面处桩土压缩量相等和单元体边界处竖向切应力为零等边界条件，推导出复合地基纯摩擦桩桩侧摩阻力分布的具体表达式，以及加固区桩土压缩量的计算公式.随着荷载的增大，当桩体不再是纯摩擦桩时，计算方法同样适用于有桩端力或桩侧摩阻力达到极限值的情况.实例计算表明，理论公式计算结果与实测值比较接近.     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明：在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

大变形条件下单桩水平承载性状分析

针对大变形条件下承受水平荷载的单桩基础,采用沿深度线性增加并能较好的反映上部土体抵抗侧向变形能力的地基反力系数,及简化的土体弹塑性本构关系,推导出桩身变形和内力的计算公式,并用FORTRAN语言编制了计算程序。算例表明:桩的水平位移和弯矩随水平力和力矩的增加而非线性增大;桩身位移随距离地面的距离的增加而减小,距地面的距离超过10倍桩径时桩身响应极小,可忽略不计;桩顶约束是桩身响应沿桩身分布的重要影响因素;随着桩周土体力学性质的改善,桩的最大位移和最大弯矩均明显减小。计算值与现场实测值吻合度很高,且比已有解计算结果更优,所得解及程序是可靠的。     

荷载传递法在桩基加载试验中的应用软件开发

本结合自平衡加载试验，研究荷载传递法求解桩在各个土层界面处的轴力和各分单元的侧摩阻力方面的应用，根据荷载传递解析法的假定得到试验桩的极限承载力和桩顶的沉降；同时，基于荷载传递法的解析原理，开发出专用于自平衡加载试验计算的应用程序.     

水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法

利用文克尔地基模型、桩间土横向抗力折减系数及平面有限元法建立了能够反映桩—土—承台共同工作的力学模型，研究了桩距径比、桩顶约束条件及地基侧向刚度对水平荷载在各桩间分配的影响，探索了合理分析水平荷载下群桩工作性状的数值分析方法     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

灌注桩桩端后压浆效果的室内模型试验

通过室内模型试验,对桩端后压浆灌注桩进行静载试验以及开挖观察,探讨了加固体的性状以及压浆参数对单桩承载力特性的影响,分析了灌注桩荷载传递特点和桩端阻、侧阻随荷载增加的变化趋势。经试验发现：压浆量、压浆压力以及岩土的可灌性是影响加固体性状的主要因素;浆液上返与桩周土作用形成的复合桩身形式对桩侧摩阻力影响较大,桩侧扩径效果明显处其侧摩阻力提高幅度大;桩端后压浆改变灌注桩承载力特性,常规桩表现出摩擦型端承桩性质,桩端压浆后表现出端承桩特性。     

钻孔灌注桩基承载力影响分析

根据桩基现场原位试验,分析了钻孔灌注桩的桩基承载力的性状特征.试验结果表明：各截面的轴力随着荷载的增加而增加,而在同一级荷载下轴力沿桩的深度逐渐变减小,说明桩长是轴力衰减大小的主要因素之一;桩侧/桩端阻力随着荷载的增加而增加,桩侧摩阻力若同时发挥作用,其与一定深度范围有关,而与地层无关,地层仅是侧摩阻力大小的主控因素.在求得单桩承载力特征值时,将桩端阻力和侧摩阻力取相同的安全系数未反映桩基荷载传递的实际情况.同时从经济分析的角度进行试桩成果总结,以期达到节省投资、缩短计划工期的目的.     

单桩负摩阻力的双折线模型理论解

基于荷载传递函数的概念,提出了一种用双折线模型来计算桩负摩阻力的方法。根据单桩承载受力时 桩侧土与桩尖土所处于不同的弹性和塑性状态,运用该双折线模型,建立桩身轴向力和桩土相对位移的微分方 程,得出桩相对位移解式,再以此推导出桩轴向力、中性点位置和负摩阻力。