考虑时间效应的斜桩基负摩阻力室内模型试验研究

斜桩基是桥梁支墩、码头等工程中常用的桩基础形式,但是针对斜桩基础负摩阻力问题的研究却相对较少。进行了黏性土层中斜单桩及斜群桩在桩周土堆载固结条件下负摩阻力性状的室内模型试验研究,测得了桩侧负摩阻力、桩端阻力以及桩周土体分层沉降随固结时间的变化情况;并进行了同等条件下竖直单桩及竖直群桩试验作为比较分析。试验结果表明,斜桩和竖直桩桩侧负摩阻力引起的下拽力都存在明显的时间效应和群桩效应;在本文试验条件下,当桩–土相对位移达到2mm时,桩侧负摩阻力将达到其最大值的80%～90%左右。     

楔形角对基桩负摩阻力特性影响的数值模拟分析

负摩阻力引起的基桩下拽力和下拽位移是桩基础设计中必须考虑的重要问题之一,楔形桩中的倒楔形角是一种有效减少基桩下拽力和下拽位移的结构形式;但是针对楔形角在减少负摩阻力效果方面的研究却相对较少。结合工程实例,建立单、群桩负摩阻力特性分析的三维数值模型,并通过与现场试验结果和已有文献分析结果的对比分析,验证所建模型的准确性和可靠性。对比分析4种不同楔形角组合形式对基桩负摩阻力的减少效率以及是否考虑土体固结形式对基桩负摩阻力特性的影响规律。研究结果表明,桩体上部分楔形角对基桩负摩阻力特性影响较显著;桩体下部分楔形角的影响相对不明显;小角度范围内,楔形角增加1度,最大基桩下拽力减少约20%。     

边载作用下相对桩长对超长桩负摩阻力的影响

为了研究边载作用下相对桩长对超长桩负摩阻力的影响,建立了超长群桩与土体相互作用的非线性数值分析模型,分析考虑土体固结情况下桩侧负摩阻力随桩长和边载距离的变化规律。结果表明:在一定范围的边载作用下,桩长增加后,桩基正负摩阻力的分布范围增大,中性点位置降低,桩身的负摩阻力增大。所以,对于边载作用下的桩基,增加桩长并不能有效地提高桩基承载力。     

不同初始含水率条件下欠固结软黏土地基单桩负摩阻力模型试验研究

海涂围垦形成的软黏土地基一般为欠固结土地基。为了研究垦区欠固结软黏土地基中的桩基负摩阻力规律,考虑不同桩周土初始含水率,以及自重固结和堆载2种工况,开展4组单桩模型试验,基于试验结果分析摩擦型管桩的桩土位移、桩身轴力、桩侧负摩阻力及中性点位置等特性。试验结果表明,不论在堆载还是自重固结条件下,随着桩周土含水率的提高,桩身沉降、土体沉降、桩身轴力及桩侧负摩阻力总体成增大趋势,桩周土初始含水率的降低引起的中性点位置的升高。在堆载条件下,中性点位置随着荷载等级的提高而下移;自重固结条件下,中性点位置随固结时间变化不大。在工程实际中,桩周土初始含水率的增加会扩大负摩阻力范围,增大负摩阻力峰值和桩身轴力,因此需要注意其对欠固结软黏土地基桩基负摩阻力的影响。     

堆载作用下端承桩负摩阻力分析

基于有限元模拟桩土相互作用,简要分析了大面积堆载作用对端承桩桩身负摩阻力大小及中性点位置的影响,指出桩基负摩阻力随桩周土体固结时间的增长而增大,中性点位置随固结时间的增大而不断加深,随着堆载的增加,桩身承受的负摩阻力随之增加、中性点位置逐渐加深,而且负摩阻力引起的桩身附加轴力也随之增大。     

欠固结土中单桩负摩擦效应研究

本文针对桩土工后沉降引起的负摩擦效应,建立了桩和土体协同作用的三维计算模型,对桩土沉降过程进行了内力和变形计算,分析了不同欠固结土厚度和桩顶荷载对负摩擦效应的影响。计算结果表明在欠固结土厚度为定值时,桩侧负摩阻力随桩顶荷载的增大而减小,桩顶荷载越大,"中性点"位置越靠近地面(即上移),欠固结土厚度越大,"中性点"位置越远离地面(即下移);桩体轴力分布沿桩身呈现先增大后减小的趋势,轴力最大值对应桩侧摩阻力为零的位置,即桩体中性点位置;在桩端部位存在摩阻力的增强效应,受桩顶荷载大小的影响,轴力在桩端部位的变化幅度较大。随着欠固结土厚度的增大,土体的沉降量也逐渐增大;随着桩顶荷载的增大,土体的沉降量也逐渐增大,但欠固结厚度对于沉降量的影响大于桩顶荷载对于沉降量的影响。     

大直径钻孔灌注桩负摩阻力试验研究

 针对大面积堆载情况下,周边土体的沉降使桩基产生负摩阻力从而导致桩基承载力特性变化的问题,以宁海电厂工程2组冲孔灌注桩的现场负摩阻力试验为例进行讨论。通过对原位试验结果的全面分析,探讨桩周土体固结沉降对桩身所受下拉荷载和中性点位置的影响。根据实测桩土沉降曲线确定的中性点与根据桩身轴力沿深度变化曲线确定的中性点位置大体相一致,位于可压缩土层下部,桩身最大轴力随固结时间而增大,中性点位置也随时间略有上移;分析桩侧摩阻力系数的大致范围以及施工工艺对负摩阻力的影响,现场试验得到的桩侧摩阻力系数为0.3～0.4,由于桩基施工的影响导致该值与规范相比略大,工程中应充分考虑成桩工艺对负摩阻力的影响;指出负摩阻力桩基的设计分析中沉降计算至关重要。得出的结论可指导同类工程的设计和施工。     

大面积荷载下非饱和软土场地考虑时间效应的单桩负摩阻力计算方法

大面积荷载下非饱和软土场地单桩负摩阻力在采用《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)进行计算时,会遇到桩侧软弱土层深度确定困难、负侧摩阻力分布形式与该规范建议方法确定的形式有差异等问题,导致基桩负摩阻力计算困难.为解决上述问题,基于《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)对正负侧摩阻力规定或推荐的做法,国内外对单桩负侧摩阻力的研究、实测成果,结合某工程场地形成后大面积填土荷载作用条件及地层分布等,建立了大面积荷载作用下基桩负侧摩阻力分布的概念模型;基于实测桩侧土变形数据,对场区土层的变形数据进行对数曲线拟合,确定场区沉降计算经验系数及桩侧土固结度,并以此来计算桩及桩侧土考虑时间效应的分层沉降,然后基于桩及桩侧土变形相等的原则确定考虑时间效应的中性点.最后给出了大面积荷载下单桩负摩阻力计算的具体方法和步骤.以某工程项目为例的实际计算结果表明,所述方法对大面积荷载下单桩负摩阻力计算具有较强的工程实践及应用价值.     

不同固结度吹填地基中单桩摩阻力有限元分析

利用滨海新区某吹填场地,选取不同的初始固结度为变化条件,采用ABAQUS有限元计算软件对吹填地基中单桩侧摩阻力进行了计算分析,得出与固结度相关的桩侧摩阻力的变化规律,并重点探讨了由于土体固结沉降大于桩体沉降所引起的桩侧负摩阻力的变化,得出了中性点位置随初始固结度的变化规律,为今后实际工程提供了一定的参考。     

软土中打桩挤土对桩承载力的影响分析

饱和软粘土地区进行预制桩沉桩施工时,因挤土效应在桩周土体内部产生了较大的超静孔压,同时桩周围土体受施工影响受到一定程度的扰动,导致基桩承载力降低。通过研究群桩沉桩施工对桩周土体的扰动以及超静孔压的变化,得到了桩侧摩阻力与单桩极限承载力随时间变化的规律,并分析了负摩阻力对单桩承载力的影响。     

论群桩基础中的成拱效应

本文论述了不同受力情况下群桩基础中土拱的形成过程，指出：成拱效应引起了群桩基础中各单桩中性点的上移，降低了群桩的负摩阻力；在竖向荷载作用下，承台下群桩与土体形成的封闭连拱体解释了群桩的遮拦作用，并据此揭示了群桩基础的某些受力机制。     

垂直受荷桩负摩阻力时间效应的试验研究

 在地面堆载作用下,对3根施加不同荷载桩的负摩阻力性状的时间效应进行现场测试。试验结果表明,负摩阻力随堆载作用时间的延续而变化;堆载使土体沉降,土体沉降就会引起负摩阻力。在堆载初期,负摩阻力引起的桩附加沉降速率随着桩顶荷载的增大而加快,且稳定的附加沉降随着桩顶荷载的增大而增加。在有无桩顶荷载的2种情况下,下拉力随着堆载作用的时间延续而增大,稳定的下拉力随着桩顶荷载的增加而减小。在堆载作用下,桩顶荷载推迟了负摩阻力出现的时间。桩顶荷载越大,中性点初次出现的时间越晚、位置越浅。中性点出现的时间随着桩顶荷载的增加而延后,桩顶荷载的增大会加剧这些现象。上述研究结果对于桩的负摩阻力性状的研究有一定参考价值。     

削减桩基负摩阻力的室内模拟试验

为探明桩基混凝土不同涂料对桩基负摩阻力的削减效果,通过大型剪切试验,以塑限18%的黏性土为试验土,着重研究了试验土含水率变化以及桩基混凝土侧面不同涂料对桩基负摩阻力的影响。结果表明,当黏性土含水率略大于塑限时,桩基负摩阻力的削减效果较好,此时在混凝土表面涂石蜡机油混合物、聚合物纳米材料或者油漆产生的削减效果基本一致;当黏性土含水率与塑限含水率相差较大时,采用石蜡机油混合物作为桩侧混凝土涂料对于桩基负摩阻力的削减效果最佳;可通过不同方式对中性点位置进行确定并采用不同适用条件下涂料对桩基负摩阻力进行削减。     

酸性土腐蚀对钢桩基础承载性能的影响

土质酸性是导致钢桩腐蚀的主要原因之一。服役于酸性土中的钢桩将会被侵蚀,导致桩身材料劣化,影响了桩基的安全性和耐久性。为了了解腐蚀桩的承载性能,通过中性和模拟酸性土两种环境下的桩基室内模型试验,测得腐蚀前后承台沉降量和桩端阻力值随桩顶加卸载的变化规律以及地面堆载固结过程中各土层沉降量、桩端阻力值、桩身轴力值以及桩侧摩阻力的变化情况。研究表明,由于腐蚀钢桩表面产生大量疏松的锈蚀产物,使桩–土界面的黏着力大大降低。桩顶承台的沉降量较未腐蚀桩大,腐蚀桩的桩端阻力值比未腐蚀桩大。而在堆载固结条件下,由于堆载作用不仅加速了桩间土体的固结,桩–土界面再次挤密,单桩以及群桩中各桩的桩端阻力值减小。腐蚀桩的中性点位置明显下移,腐蚀率越大的桩,桩侧负摩阻力的增加值越大,腐蚀前后中性点位置处桩身轴力变化率越大。研究成果可以为腐蚀条件下各类桩基载荷性能研究提供参考。     

堆载作用下竖向承载桩负摩阻力分析

基于ADINA模拟桩土相互作用,简要分析了大面积堆载作用对竖向承载桩桩身负摩阻力、中性点位置的影响。分析结果表明,在堆载条件下,随固结时间的增长,桩基负摩阻力不断增长,且中性点位置不断变浅。随着堆载的增加,桩身承受的负摩阻力随之增加、中性点位置逐渐加深,且负摩阻力引起的桩身附加轴力也随之增大。     

桩侧负摩阻力的有关研究

对于在软弱土地基上的桩 ,由于桩周土的向下运动 ,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载 ,这就是所谓的桩侧负摩阻力 ,本文介绍和阐述了桩侧负摩阻力产生的条件和机理 ,桩侧负摩阻力的计算 ,中性点的确定 ,减少桩侧负摩阻力的方法 ,还有一些有关群桩负摩阻力的介绍     

改进的桩土界面荷载传递双曲线模型及其在单桩负摩阻力时间效应研究中的应用

桩土界面荷载传递模型对预测桩的承载变形性状有重要影响。本文在总结前人研究成果的基础上,改进了反应桩土界面荷载传递性状的双曲线模型。改进后的模型可以描述随着地基土的固结,桩侧土初始剪切刚度随时间增长及桩土界面的加载、卸载循环剪切特性。利用该模型分析了大面积堆载下,在桩顶作用大小不同的竖向荷载以及桩侧土达到不同固结度时再施加桩顶荷载情况下,桩身摩阻力的发展变化规律。研究结果表明:随着地基土的固结,桩身中性点位置处于一个变化过程中,桩顶作用的荷载大小不同,桩身中性点位置也不同;地基土固结一段时间后再打桩能减小桩侧负摩阻力。     

考虑堆载和桩载施加顺序的单桩负摩阻力模型试验研究

通过室内模型试验,研究堆载和桩载施加顺序对单桩负摩阻力的影响。试验结果表明:先堆载后桩载工况下,堆载完成后,中性点位置离桩顶最远,随桩载增加,中性点位置逐渐上移,最终中性点位置在桩顶以下0.5l附近,桩身轴力呈先增加后减小的趋势,单桩承载力发挥系数为0.69。先桩载后堆载工况下,先施加桩载时,桩身轴力沿深度逐渐减小,无中性点,施加堆载时,轴力呈先增加后减小趋势,中性点出现并逐渐下移,最终中性点位置在0.41l附近,单桩承载力发挥系数为0.86。先桩载后堆载较先堆载后桩载桩基承载力发挥系数大,即桩基承载力安全储备小。以上分析表明,荷载施加顺序对基桩的负摩阻力分布有很大的影响,建议在实际工程中综合分析地质条件、桩基的受力特点及承载要求,选取合适的加载顺序来减小桩身负摩阻力。