考虑土体竖向波动效应的静钻根植竹节桩纵向振动阻抗研究

 针对静钻根植竹节桩这一新桩型特殊的桩身结构及桩土接触条件,基于考虑土体竖向波动效应的三维轴对称模型研究其纵向振动阻抗。首先,采用虚土桩模型模拟桩底土对桩端的支承作用,根据桩周土的成层性和桩身竹节的分布情况,将桩土体系沿纵向划分成有限个微元段,同时,将桩周土沿径向划分为有限个圈层以考虑其径向非均质性;然后,利用Laplace变换和阻抗函数递推方法,得到桩顶频域响应解析解;在此基础上,将退化解与已有文献的解进行对比,证明退化解的合理性;最后,在桩基设计中比较关心的低频范围内分析桩身竹节、桩周水泥土及桩底土参数对静钻根植竹节桩桩顶纵向振动阻抗的影响。     

静钻根植竹节桩抗拔承载性能试验研究

为了研究静钻根植竹节桩的抗拔承载性能,进行了静钻根植竹节桩抗拔静载试验。通过一组破坏性抗拔试验得到了完整的静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线,并采用幂函数、双曲线和指数函数分别对试桩荷载位移曲线进行了拟合;通过桩身埋有应力计的静钻根植竹节桩的抗拔试验分别对其桩侧摩阻力与桩端阻力进行了研究。试验结果表明:静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线比较平缓,采用指数函数对其进行拟合的效果较好;静钻根植抗拔桩中水泥土与桩周土接触面摩擦性质比灌注桩中桩土接触面摩擦性质要好,静钻根植抗拔桩的桩侧摩阻力是钻孔灌注桩的1.47~2.11倍;静钻根植抗拔桩中桩端水泥土扩大头能够提高桩基桩端阻力,而且能够提高靠近桩端处桩身与土体接触面的摩擦性质。     

三维波动土中考虑桩身变截面与桩周土相互作用的大直径桩的动力特性

 采用Voigt体来模拟桩身变截面与土的相互作用,得到了三维波动土中考虑变截面与土相互作用的大直径桩–土作用模型。对桩身变截面处的应力平衡和应变连续条件进行拉普拉斯变换,得到修正的阻抗函数递推法。桩周土采用考虑径向和纵向波动的三维轴对称模型,桩身采用黏弹性Rayleigh-Love杆来考虑大直径桩的横向惯性效应。结合修正的阻抗函数递推法,通过求解桩土动力平衡方程得到了桩顶的速度频响的解析解和瞬态激振下速度时域响应的半解析解。通过参数分析,将所得解与忽略桩身变截面与土相互作用的解进行对比,并分析有关参数与变截面与土相互作用的耦合作用。     

淤积软土地区静钻根植竹节桩适用性研究

根据静钻根植竹节桩在沿海淤积软土地区复杂地质条件下建筑工程中的试用研究,分析了静钻根植竹节桩的适用条件。结合工程实例,介绍了试桩设计和试桩施工流程,通过对静钻根植竹节桩在温州沿海软土地区的试桩应用,对静钻根植竹节桩的力学原理及适用范围进行了分析。     

三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究.首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研...     

静钻根植竹节桩在沿海工程中的应用研究

浙江沿海地区地质条件复杂,淤积软土层较厚,中间富含不均匀卵石夹层,对静钻根植竹节桩的设计和施工都产生了不利影响。现根据静钻根植竹节桩在沿海地区某工程中的应用研究,分析静钻根植竹节桩的本质及适用范围,通过不断优化静钻根植竹节桩的设计和施工,使静钻根植竹节桩的应用达到了工程要求,获得了良好的经济和社会效益,从而为相关工程提供了借鉴。     

宁波中心商业零售裙楼结构设计

以宁波中心商业零售裙楼为例,介绍了钢支撑-混凝土框架这种结构体系。通过设置钢支撑,结构周期相关指标得到显著改善。对大跨度梁采用后张法预应力梁结构形式,对预应力梁与型钢梁相交的节点处理进行了介绍。基础桩基部分采用静钻根植先张法预应力混凝土竹节桩(PHDC)和复合配筋先张法预应力混凝土管桩(PRHC)与普通PHC桩相结合的结构形式,与普通PHC桩相比具有一定的优势。     

预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介

静钻根植桩是由预制桩和桩周水泥土构成的一种非挤土新型预制桩桩基。本文概述了预制混凝土竹节桩、静钻根植桩及静钻根植工法,并通过现场静载试验,分析了竖向荷载作用下静钻根植桩应用的优越性及可靠性。     

大直径变截面桩速度波衰减特性研究与应用

针对大直径桩在低应变测试中的三维效应和缺陷量化分析问题,建立变截面桩–成层土耦合振动模型,考虑桩身的三维波动,通过建立层间递推关系求解得到桩身任意位置纵向振动响应的频域解析解,并利用傅里叶逆变换得到时域内半解析表达。在此基础上,分别针对完整桩和缺陷桩,探讨不同条件下桩身入射速度波沿径向和纵向的幅值和走时变化规律。最后通过现场试验对某混凝土灌注桩的桩顶及桩身内部纵向振动响应进行测试,验证了本文解的合理性。理论与试验结果表明:(1)中心瞬态激振条件下大直径桩的三维效应显著,其影响深度与桩顶激振力的作用面积和持续时间相关;(2)速度波沿桩身的纵向衰减特性能够较好地反映出桩身完整性和桩侧土阻力特性,这一研究结果能够为基桩完整性检测提供一种新的思路和方法,具有一定的工程应用价值。     

变截面桩的纵向振动特性

本文以一般弹性杆的纵向振动理论为基础，建立了变截面桩振动参数的计算模式，结合试验结果的分析，研究了桩顶竖向激振力作用下变截面桩的刚度、频率和振幅特性，探讨了影响桩身动力特性的基本因素，为竖向振动荷载作用下变截面桩的设计提供了参考。     

任意段变截面桩纵向振动的半解析解及应用

建立了均质土中考虑桩端和桩侧土作用的有限长桩 ,在桩身存在任意段变截面时 ,桩顶受纵向激励情况下的定解问题 ,用拉氏变换 (Laplace)求得桩顶阻抗函数和速度频率响应函数 ,然后利用卷积定理和傅里叶 (Fourier)逆变换求得任意激振力作用下桩顶速度响应的半解析解 ,并对缩颈、扩颈等截面突变桩以及截面连续变化桩的振动特性作了进一步的研究。     

阶梯型变截面管桩沉桩阻力计算方法与模型试验研究

基于Vesic圆孔扩张理论,考虑初始应力对极限扩孔压力的影响,得到考虑深度影响的极限扩孔压力求解式,并以此建立变截面管桩桩端与变截面处端阻力的表达式。通过考虑阶梯型变截面管桩变截面处端阻力反力对下部桩侧摩阻力的影响,得到了变截面管桩沉桩过程中侧摩阻力的计算式,并与端阻力叠加建立变截面管桩沉桩阻力理论算式。为验证算式的可行性,对等截面与变截面管桩进行了室内模型试验,将试验结果与计算结果进行对比分析,结果表明:变截面管桩沉桩阻力曲线与等截面管桩有较大的差异,在变截面位置前、后,沉桩阻力出现明显的突变。将变截面管桩同平均直径相等的等截面管桩对比发现,变截面位置之前,变截面管桩端阻力和侧摩阻力均低于等截面管桩,而变截面位置之后,端阻力与侧摩阻力反而高于等截面管桩,表明变截面管桩比等截面管桩更能够发挥桩身的承载潜能。此外,计算值较好地反映了变截面管桩沉桩阻力与入土深度的关系,且与实测值拟合度较高。     

水平动荷载作用下海洋大直径管桩动力响应解析解

考虑桩–土–流体耦合振动,研究了谐和激振水平动荷载作用下的海洋大直径管桩振动响应问题.将桩周和桩芯海水考虑为无黏性不可压缩流体建立其控制方程求得海水速度势解析表达式,继而得到作用于桩身动水压力表达式.将土体看作黏弹性介质建立桩周土和桩芯土控制方程,对土体方程直接解耦求解,得到桩周土和桩芯土位移和抗力表达式.利用桩–土体...     

静钻根植竹节桩竖向承载力计算方法研究

静钻根植竹节桩是采用静钻根植工法将预制竹节桩插入到水泥土中的新型组合桩基,对于这种桩型极限承载力的计算方法尚未统一。基于预制桩-桩周水泥土和水泥土-土两组接触面的试验和理论分析,提出考虑根植桩两种破坏模式的竖向抗压极限承载力的计算方法。若发生水泥土-桩周土界面破坏,按水泥土桩直径计算,桩侧土层的极限承载力标准值可取钻孔灌注桩的1.05～1.10倍;若发生预制芯桩-桩周水泥土界面破坏,按芯桩直径计算,桩侧土层的极限阻力标准值介于挤土桩与水泥土-土界面破坏模式侧阻之间,可取相应挤土桩的推荐值,下段竹节桩尚应考虑竹节的挤密效应系数。此外,考虑桩端水泥土扩大头对桩端承载力有改善作用。静钻根植竹节桩单桩极限承载力为两种破坏模式计算值的较小值。最后根据该计算方法得到工程实例中竹节桩极限承载力的计算值,并与静载自平衡测试结果对比,验证该计算方法的可行性。     

上海地区静钻根植桩成桩效果与质量试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基,以往研究工作较少关注静钻根植桩桩身质量及形态,而这是正确认识这类桩基性能的基础。以上海彩虹湾医院项目为依托,基于静载试验、现场开挖验证、水泥土无侧限抗压强度试验和静力触探测试,较系统地分析了上海地区静钻根植桩成桩效果与质量。研究结果表明,静钻根植桩适用于上海地区地层条件,施工效率较高,具有可靠的竖向抗压和抗拔承载力;开挖范围内桩身基本呈圆柱形,水泥土和预制桩胶结良好;桩身水泥土搅拌较均匀,沿深度水泥土强度较稳定。研究成果可为上海地区静钻根植桩实践与理论研究提供参考。     

闭口阶梯型管桩水平承载性状模型试验研究

通过室内模型对比模型试验,对闭口的阶梯型预制管桩和闭口等截面预制管桩进行水平载荷模型试验研究,从荷载–位移曲线、临界水平荷载以及桩身弯矩分布等方面对阶梯型管桩的水平承载性状展开定性的研究。结果表明:阶梯型管桩水平荷载–位移曲线同等截面管桩一样均为缓变型,且阶梯型管桩水平承载力大于平均直径相等的等截面管桩,其提高程度与管桩平均直径大小存在着密切的关系。阶梯型管桩单位体积临界水平荷载较等截面管桩有不同程度的提高,变截面比越大,单位体积临界水平荷载大小也越大,材料利用率越高。阶梯型管桩改变了等截面管桩单个弯矩极值的情况,在大小管节上都出现弯矩极大值,并随阶梯型管桩变截面比的提高,大小管节上的弯矩极大值比值有不同程度的下降。与平均直径相等的等截面管桩相比,阶梯型管桩小管节上的弯矩大小得到了较大程度的提高,使下部桩身受力更合理,材料利用率更高。     

地震作用下管桩模型的内力分布研究

目前针对预应力混凝土管桩的地震内力分布研究较少,缺乏管桩的应用机理。管桩内力研究,对于了解桩基承载性状和桩土作用机理,进行工程优化设计至关重要。通过振动台试验对双桩进行了内力分布研究,分析了不同工况变化时对桩身内力分布的影响。结果表明管桩内力分布跟上部结构、激振频率以及激振强度都有直接的关系。在各种工况作用下,模型管桩在距离桩顶4～6倍桩径处弯矩最大,距离桩顶20倍桩径左右处往下弯矩变化较小且趋于平稳。试验结果为后续理论研究提供了依据,为工程设计提供了参考。     

宁波轨道交通静钻根植桩的承载力自平衡测试

在宁波轨道交通建设过程中,采用了一种新型的静钻根植桩基础,其成桩方式为:施工钻进到位后扩底,然后注入水泥浆,边提钻边搅拌,最后下放预制竹节桩。静钻根植桩结合了钻孔桩、预制桩和深层搅拌桩的优点,是一种新的组合式桩基础,可大幅改善桩基承载性能。结合静钻根植桩的竖向承载力测试,采用自平衡法检测了2根试桩。现场情况表明,自平衡法能很好的适用于静钻根植桩承载力检测,2根试桩的竖向承载力均满足设计要求,并且其荷载-沉降曲线大体呈直线型,承载性能良好。     

土塞效应对管桩纵向动力特性的影响研究

基于附加质量法,研究考虑土塞效应时成层地基中管桩的纵向振动问题。首先,根据桩侧土、桩端土的成层性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段,并采用虚土桩法和附加质量法建立了桩土系统的纵向振动控制方程。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推法,推导得到了考虑土塞效应时管桩纵向振动的桩顶速度频域响应解析解和半正弦脉冲激振力作用下相应的桩顶速度时域响应半解析解。最后,分析了附加质量法中Voigt模型参数的敏感性区间,讨论了土塞效应对管桩纵向动力特性的影响规律,并通过模型试验验证了所提理论解的合理性。结果表明：①当附加质量法中的Voigt模型参数逐渐增大时,土塞与管桩之间的相互影响将逐渐增强;②在桩顶速度时域响应曲线上,土塞顶部界面位置处会出现类似扩颈桩段的反向反射信号;③由于土塞的存在,填充土塞桩段的综合波速会小于管桩材料的一维弹性纵波波速,且土塞高度越高,填充土塞桩段的综合波速越小。     

考虑竖向荷载影响的大直径管桩水平振动响应解析解

建立了黏弹性地基中受轴力作用的现浇大直径管桩水平振动响应计算模型,通过引入势函数对土体振动方程进行解耦,结合桩土耦合条件求得了桩顶复阻抗解析表达式。将该解退化到不考虑竖向荷载的水平振动响应解与已有理论解对比,验证了该解的合理性。通过算例分析,研究了竖向荷载、激振频率和桩长对管桩桩顶水平复阻抗、桩身位移和内力的影响,研究结果表明:复阻抗实部和虚部在桩土系统固有频率处均发生共振;竖向荷载使管桩位移和内力发生重分布,竖向荷载为零时,位移、弯矩和剪力最大值均出现于管桩中上部,随着竖向荷载增大,其最大值均出现于桩底;桩身水平位移随频率变化而变化,管桩中下部转角、弯矩和剪力受频率影响较大;桩身中下部位移和内力受桩长影响大于桩身其他部分;无桩芯土时桩顶水平位移和转角比桩芯土存在时大。