静压沉桩桩土界面受力特性研究

利用自制的大比例模型试验系统,通过双壁开口和闭口管桩,测试了开口和闭口桩沉桩过程中在不同桩身位置处桩土界面孔隙水压力和径向土压力,进而得到考虑孔压增量的桩土界面有效径向应力的变化规律.研究结果表明:桩土界面侧压力退化现象随着入土深度增加越靠近桩端退化越明显;特定试验条件下,闭口和开口桩桩土界面超孔压与上覆有效土体自重比...     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

基于桩土界面的静压桩沉桩效应与承载特性室内试验研究

饱和黏性土地基中桩土界面的受力特性会对静压桩沉桩效应及长期承载力的发挥产生重要影响。通过黏性土地基中桩身表面嵌入式安装硅压阻式传感器的静压桩模型试验,分别对开口和闭口静压桩沉桩和加载过程的桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力进行研究。结果表明：在沉桩过程中,桩土界面超静孔隙水压力及有效径向应力随入土深度逐渐增加,沉桩结束时增量幅值随着h/D(h为传感器距桩端距离,D为桩径)增大而减小,同一h/D位置处闭口桩的增量幅值大于开口桩的;同一入土深度处,桩身不同h/D位置处桩土界面有效径向应力存在退化现象,且随着h/D和入土深度的增加退化越明显。在加载过程中,h/D=1和h/D=5位置处桩土界面超静孔隙水压力相比沉桩结束时减小,且随着h/D增大,减小幅度也增大;同一h/D位置处,桩土界面有效径向应力增量幅值随着桩顶施加荷载值增加而增大。沉桩过程和加载过程桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力均随着h/D的增加而减小,不同h/D位置处桩土间的有效径向应力变化是沉桩和加载过程桩土界面受力机理不同的重要原因。     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,设计了不同桩径的模型桩,基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感技术,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明:试桩的压桩力基本呈线性增加趋势,桩径越大,压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大,对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现"侧阻退化"现象,"侧阻退化"现象随着贯入深度的增加越明显,且桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时,试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,不同的桩身直径既影响桩端阻力,又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时,考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

绍兴地区静压桩压桩力的探讨

结合工程实例,介绍了软土地区静压桩施工技术.软土中沉桩时产生的超静孔隙水压力导致桩侧阻力、桩端阻力明显下降,而压桩力并不是桩的极限承载力,因此软土地区的静压桩配重系数应根据具体土层情况适当调整.     

静压桩承载性能的分析研究

本文在总结静压桩基础在广东应用经验的基础上,讨论了静压桩基础的成桩机理,压桩时穿过土层的滑动摩擦力一般较小且在同一土层中不随入土深度的增加而累计增大,压桩阻力随桩端处土体的软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小而波动,压桩停止后,随着超孔隙水压力的消散,滑动摩擦力逐渐转化为静摩擦力,从而使静压桩的承载力得到恢复。通过对241根桩的试验检测资料,研究分析了静压桩施工终压力和极限承载力的区别和关系,根据桩的人土深度,简易地将桩划分为短桩、中长桩和长桩,并认为短桩的极限承载力将小于压桩的终压力,而长桩的极限承载力将大于终压力。提出了静压桩适用的承载力估算的经验公式,同时给出了静压桩设计的极限侧摩擦力标准值和极限端阻力标准值的参考表。     

基于单桥静力触探的静压桩沉桩阻力估算方法

为了通过单桥静力触探指标比贯入阻力来模拟计算静压桩沉桩阻力,根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中由比贯入阻力计算的单桩承载力与现场压桩试验所得到的压桩力进行比较,提出了考虑桩端阻力和桩侧摩阻力的综合修正系数α、β来估算静压桩沉桩阻力的计算方法,给出桩端阻力和桩侧摩阻力的计算公式;针对不同土层,给出了不同综合修正系数建议值;基于自行编制的Visual Basic可视化程序,以曲线的形式将计算结果直观地显示出来。实际工程的模拟计算和压桩力的实测结果进一步表明采用综合修正系数计算沉桩阻力完全可行。     

黏性土中单桩贯入桩–土界面超孔压和土压测试现场试验

黏性土地基中静压桩沉桩过程桩–土界面受力变化是岩土工程中常见的问题。在东营某工地黏性土地基中进行了足尺静压桩的贯入试验,重点监测了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力和土压力随入土深度的变化规律,并分析了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力的关系,在同一入土深度桩–土界面土压力的变化特性,重点研究了影响桩–土界面有效土压力分布的原因。测试结果表明:沉桩引起的桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力比值最大是1.08,且该比值沿桩身向上逐渐减小;同一入土深度桩身不同h/L位置处桩–土界面土压力存在"侧压力退化"现象,且随着h/L的增加,该退化现象会越发明显,h/L=11/12位置处桩–土界面土压力仅约为10 kPa;除h/L=11/12位置处,桩身其它不同h/L位置处桩–土界面有效土压力是桩–土界面超孔隙水压力的1.88～2.20倍。研究成果对黏性土地基中静压桩施工和承载力确定具有一定的工程指导意义。     

基于捷径重试规则晶圆带式搬运系统性能优化

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩,不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力,桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性,采用自主研发的大尺度模型试验装置,进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验,并与闭口管桩进行对比分析.研究表明,开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞,沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加,桩内、外侧单位摩阻力均存在"侧阻退化"效应;桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小,隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓,桩周土影响范围约为5 ~ 7倍桩径;桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响,内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大,桩周土地表隆起量最小,外30°桩靴与内30°桩靴情况相反,直角桩靴居中;闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩.     

软黏土与粉土互层中开口预应力混凝土管桩性状研究

对软黏土与粉土互层中静压预应力混凝土管桩的相关性状进行了现场试验研究。试验结果显示,桩周土体中不同深度处的超孔隙水压力在沉桩过程中呈现不同的变化规律。回归分析得出两个不同深度处的对数表达式,用以描述最大超孔隙水压力与初始竖向有效应力的比值随距离参数的变化规律。测斜试验结果说明,群桩施工过程中土体最大水平位移发生在渗透性相对较差的淤泥质黏土层中。单桩沉桩过程中,地面的隆起量随沉桩深度不断增加,但主要的隆起量发生在桩体位于浅层时。贯入过程中,开口管桩的管壁端阻与静力触探锥尖阻力显示出极为相似的变化规律,且两者之间的比值不随贯入深度和土塞高度的变化而改变。上硬下软的土层分布易形成闭塞现象,而上软下硬的情况则易导致土塞的滑动。分析认为开口管桩直径越大管壁越薄,形成的土塞高度则越大。     

静压敞口预应力高强混凝土管桩界面剪切性状试验研究

桩土界面剪切行为对静压敞口预应力高强混凝土(PHC)管桩沉贯性状及长期承载力特性具有至关重要的作用。通过成层土地基中桩身预埋光纤光栅(FBG)传感器的静压桩足尺试验,分别对敞口PHC管桩贯入及静载荷试验中的桩土界面剪切行为进行研究。结果表明：在贯入阶段,桩身轴力及侧摩阻力沿桩的深度方向逐渐传递,传力幅值与桩周土体性状密切相关,土层界面处轴力传递效率依次为98.2%、92.2%、96.3%、83.8%、80.5%。随着压桩循环次数的增加,同一深度土层摩阻力呈逐渐减小趋势。经历5个压桩循环后,深度6 m处的砂质粉土层摩阻力减小幅度约为46.25%,深度10m处的粉质黏土层经历3个压桩循环后摩阻力减小幅度约为12.1%;载荷试验过程中,桩侧摩阻力随着桩顶荷载施加自上而下逐步发挥。摩阻力完全发挥所需的桩土相对位移,粉质黏土层的最大,约为6.96~7.46mm,淤泥质黏土层的次之,约为6.05mm,砂质粉土层的最小,约为4.23mm;与原状土相比,重塑区土体含水量、孔隙比参数指标降低,重度、黏聚力及内摩擦角增大。桩周重塑区土体物理力学指标变化是贯入及载荷试验阶段桩土界面剪切行为不同的重要原因。     

静压桩挤土效应及施工措施试验研究

为减小静压桩施工对周围环境产生的影响,需要采取合理措施减小沉桩挤土效应。以软土地区某桩基工程建设项目为依托,选取预钻孔、预钻孔与应力释放孔结合的施工措施,进行了预制空心方桩的挤土效应试验。通过预埋孔隙水压力计与测斜管,监测了静压桩不同贯入深度下土中孔隙水压力和土体水平位移的变化规律。监测结果表明:超孔压的影响半径超过12d,且超孔隙水压力随上覆有效应力的增大而增大;静压桩挤土效应引起的水平位移在软硬土层交界面附近将发生突变;预钻孔及释放孔的影响半径超过12d;前一节桩压桩在桩周土体中产生裂缝有利于后续压桩过程中超孔压的消散。试验结果对认识静压桩沉桩挤土效应,进而制定减小沉桩挤土效应的合理措施提供有效帮助。     

黏性土中静压沉桩过程桩端阻力试验研究

为准确分离黏性土中静压沉桩阻力中桩端阻力和桩侧阻力,通过在模型桩桩端安装轮辐式压力传感器,对沉桩过程中桩端阻力进行了精确测量。试验结果表明:桩端阻力随沉桩深度的增加呈逐渐增长的趋势;沉桩过程中桩端破土产生桩端阻力,桩端阻力最终为2.054kN;黏性土中的静力压桩结束时,桩端阻力承担了62.3%的荷载。总桩侧摩阻力随沉桩深度的增加逐渐增大;随着沉桩深度的增加,桩周土的侧压力逐渐增大,从而使桩侧摩阻力增大。研究结果可为桩基础设计提供参考。     

硅压阻式传感器在静压桩贯入试验中的应用

针对静压桩贯入模型试验,基于多晶硅材料的扩散硅膜片制成的硅压阻式传感器,用于静压模型桩贯入过程桩端阻力数据实时采集。试验结果表明,该种传感器适用于静压桩贯入过程的监测,传感器表面需与桩端端部齐平,桩身表面开槽封装传感器导线可以避免贯入时损坏导线。通过分析贯入过程压桩力、桩端阻力和桩侧摩阻力,发现压桩力随模型桩入土深度的增加并没有呈现较明显的线性增大;贯入阻力主要是由桩端阻力产生,桩侧摩阻力较小;贯入试验中静压桩存在桩端残余应力,桩端残余应力与桩端阻力变化曲线相近。该结论为桩基础设计提供了有利参考。     

粗粒土中预制桩的静压施工残余应力

预制桩 沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根 H 型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力,测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移,但两者之比值趋于定值。桩端残余应力除了与弹性系数有关,还受到压桩力与贯入速率的影响。随着压桩荷载循环次数的增长,残余负摩阻力不断累积,但某一固定土层深度的单位残余负摩阻力却呈现下降趋势,这与沉桩侧摩阻力的疲劳退化机理是一致的。施工残余应力的存在改变了桩周土与桩端土的初始应力状态,使得桩–土体系在工作条件下会沿着与预期不一致的应力路径受荷至破坏。这对传统的静载荷试验和 Osterberg 试桩的成果分析方法提出了挑战。若考虑施工残余应力,对桩的抗拔承载性状有利,并使得开口管桩土塞效应问题变得更复杂。桩身残余应力的分布可基于残余摩阻力的折线型分布假定,利用桩端残余应力来预测。     

计算静压桩沉桩阻力的综合调节系数法

利用静力触探的资料,结合图形显示技术计算沉桩阻力,并通过调节桩端阻力和桩侧摩阻力的两个修正系数α、β来使计算曲线和实测曲线吻合。计算中可以变化选取桩尖以上、桩尖以下不同深度范围内土的静力触探锥尖阻力qp,以考察对沉桩阻力的影响;并可将压桩力分离为桩侧摩阻力和桩端阻力,分别加以研究和调整。文中称这种计算压桩力的新方法为综合调节系数法。计算实例表明,在压桩过程中,入土浅时主要是克服桩端阻力;随着桩入土深度的增加,桩侧摩阻力累计值也逐渐增大,占沉桩阻力的比例提高。当桩端进入较硬在持力层后,桩端阻力有明显的提高。用静力触探侧摩阻力fs计算桩的侧摩阻力时,土层性质不同调整折减的幅度不一样,在粘性土中调整幅度较大,而在砂性土中调整的幅度较小。     

考虑侧阻退化的静压桩沉桩阻力的计算公式及工程应用

静压桩的沉桩阻力随入土深度的增加而不断变化,沉桩阻力是对土层性质的综合反映,同时也为分析沉桩可能性及选择沉桩设备、推算静压桩极限承载力提供了重要依据.目前在确定沉桩阻力的方法中都假定某一位置处侧阻不随桩的贯入而变化,然而现实情况是同一层土的桩侧阻并不是一个常数,而是随着桩的贯入而变小.在土层某一固定的标高处,随着桩入土深度的增加,该处的侧阻值在不断地减小.文中对侧阻的退化机理进行了分析,并提出了考虑侧阻退化的沉桩阻力公式,通过实例验算表明此法切实可行.     

管桩水泥土复合桩挤土效应现场试验

管桩水泥土复合桩是适用于软土地基的一种新型复合桩。为研究该复合桩施工过程挤土效应引起的桩周应力场随时间、空间的变化规律,结合工程实例,对其进行桩侧水平应力及孔隙水压力测试。试验结果表明:水泥粉喷桩施工过程中桩周土体应力场显著变化;粉喷桩施工造成桩周土体应力释放,有效减小了管桩静压沉桩挤土效应;管桩桩端到达测点高程时产生的超孔压最大,沉桩挤土竖向影响范围约为1.83~2.67倍沉桩深度;沉桩过程中超孔压比随距桩心距离的增加而近似呈线性规律减小,挤土产生超孔压的影响范围约为8倍管桩外径。     

基于模型试验的群桩沉桩后超孔隙水压力分析

基于静压群桩模型试验,运用孔压计分别量测了单桩、群桩沉桩后的超孔隙水压力,通过量测结果表明：单桩时,随着径向距离的增加,超孔隙水压力是不断减小的;群桩压入后,超孔隙水压力在桩身范围内是随着深度的增加而不断增加的;由于压桩顺序的影响,当桩压入与测点较近时,则该测点处的超孔压值会猛然上升。