浅析单桩竖向加载方式对地基应力场的影响

本文应用桩土相互作用理论着重分析了单桩竖向加载方式对地基应力场的影响,得出了不同加载方式下应力、边界条件变化的成因,为工程应用及理论研究提供了必要的依据。     

竖向加载方式对桩侧向应力及侧阻性能的影响

为了研究竖向加载方式对桩侧阻性能的影响,采用数值模拟分析方法,分析了在桩顶下压、桩顶上拔和桩底上顶3种加载方式下由竖向荷载引起的附加的桩侧向应力.结果显示:在桩顶下压加载方式下附加的桩侧向应力为压应力,在桩顶上拔和桩底上顶两种加载方式下附加的桩侧向应力为拉应力;产生附加的桩侧向应力的主要部分位于桩顶下15～20m范围内及各土层分界面上下2.5m范围内;附加的桩侧向应力的最大值可达土自重产生的侧向应力的±80%以上,但沿桩长变化的梯度很大;桩周土类型、桩长和桩径对附加的桩侧向应力的数值及沿桩长的分布有不可忽略的影响.根据桩侧向应力与桩侧阻力之间的定性关系,讨论了竖向加载方式对桩侧阻力的影响.指出:通常不考虑土层的部位、不考虑桩长和桩径将桩顶下压加载方式下的桩侧阻力乘以一个折减系数作为桩顶上拔或桩底上顶加载方式下的桩侧阻力的做法是不适宜的.     

条基-疏桩现场实测试验研究

条基-疏桩复合基础是一种新型的桩基形式，介绍了其在某住宅小区的应用，阐述了试验模型、加载系统及测试系统的设计，通过有说明力的现场实测数据分析了条基-疏桩的承载性能，研究了条基-疏桩复合基础的荷载-位移性状、条基的位移及应力性状、桩的轴力分布以及条基-疏桩的荷载分担比。为疏桩的理论研究和设计工作提供了实测对比资料。     

水平循环荷载下非连接式桩筏受力特性分析

为了研究非连接式桩筏基础在水平静力及循环加载作用下的受力机理,在可视化水平循环加载装置中进行了室内模型试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对其水平刚度、土体位移及桩身内力的影响,并利用数字图像量测技术获取了土体的位移场。试验结果表明:非连接式桩筏基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较桩筏基础相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。非连接式桩筏基础在水平及循环加载下受力特性的揭示可为今后的研究及工程应用提供参考.     

水平循环荷载下非连接式桩筏受力特性分析

为了研究非连接式桩筏基础在水平静力及循环加载作用下的受力机理,在可视化水平循环加载装置中进行了室内模型试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对其水平刚度、土体位移及桩身内力的影响,并利用数字图像量测技术获取了土体的位移场。试验结果表明:非连接式桩筏基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较桩筏基础相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。非连接式桩筏基础在水平及循环加载下受力特性的揭示可为今后的研究及工程应用提供参考。     

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.     

轴向荷载作用下灌注桩数值模拟

采用有限元数值分析软件,结合岩土体结构特征,应用接触单元模拟桩土之间的不连续面,单桩静载加载方式进行数值模拟.通过数值模拟对分析获得的单桩轴力分布规律、桩侧摩阻力与桩端阻力的相互关系进行了深入探讨,为设计和施工提供有价值的依据,具有一定的可借鉴性和实用性.     

轴向荷载作用下灌注桩数值模拟

采用有限元数值分析软件,结合岩土体结构特征,应用接触单元模拟桩土之间的不连续面,单桩静栽加载方式进行数值模拟．通过数值模拟对分析获得的单桩轴力分布规律、桩侧摩阻力与桩端阻力的相互关系进行了深入探讨,为设计和施工提供有价值的依据,具有一定的可借鉴性和实用性．     

桩侧摩阻力-桩土相对位移试验曲线及其拟合分析

为研究单桩不同加载方式对桩侧摩阻力-桩土相对位移规律的影响,通过粉土中桩底无土顶压桩、桩底有土顶压桩、底托桩、自平衡桩等的室内模型试验,得出不同加载方式下的桩侧摩阻力-桩土相对位移曲线(τ-s曲线)。对τ-s曲线的分析结果表明:桩侧平均摩阻力呈阶段性变化;桩底有土顶压桩达到极限摩阻力需要的桩土相对位移大于桩底无土顶压桩及底托桩;不同加载方式的单桩荷载传递均较好地遵循双曲线函数传递规律,通过两种方法拟合实测单桩桩侧摩阻力-桩土相对位移曲线,所得拟合τ-s曲线的拟合度大于0.98。此外,采用变形的双曲线函数进行线性函数拟合,比采用双曲线函数模型对τ-s曲线直接拟合得到的拟合度更高。     

刚性桩复合地基承载特性的试验研究

通过现场试验，测出了CFG桩不同深度处的桩身轴力和侧摩阻力，并得到了桩土应力比。分析了CFG桩复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力的分布及发展过程。研究了加载过程中桩侧摩阻力和端阻力荷载分担以及荷载分担比随外荷载的变化规律。最后介绍了CFG桩复合地基中负摩擦阻力的作用，得出了CFG桩由于褥垫层的设置，在加载初期，桩身存在负摩擦力，同时协调了桩土变形，使得桩土共同承担荷载，充分发挥土体的承载能力。     

桩-土水平相互作用的颗粒流数值研究

对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究，应用PFC^20程序，模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程．并通过对加载过程中土的细观物理量的考察，研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏观力学行为之间的相互联系．研究结果表明，垂直方向的预加栽会引起土阻力的退化，产生“垂向加载效应”；而在非直线加载路径下，随着位移的增加，栽荷的增量方向会逐渐偏离位移的增量方向，出现不共轴的现象．数值试验观测到的现象和机理可为物理模型试验的进行提供积极的指导作用．     

大直径桩承载力的灰色预测方法

对于大直径桩，要通过现场静载试验来得到桩基础完整的荷载－沉降关系，以确定其极限承载力，无论是从加载条件还是测试技术上讲都是很困难的。因此，如何通过有限的测试数据来准确地预测大直径桩完整的荷载－沉降关系，进而确定桩的极限承载力，是工程界广泛关注的问题，运用灰色理论，建立了桩的荷载－沉降关系的GM（1，1）模型，论述了运用灰色理论根据有限的试验数据预测大直径桩完整的荷载－沉降关系的方法，通过对工程实例的对比分析，有了其理论可靠，预测结果的精度满足工程要求。     

单桩上拔静载试验循环加卸载方法分析研究

本文以科学实验方法论的观点，结合工程实例，论述了单桩竖向上拔静载试验循环加载方法的特点及其应用条件。指出：试验加载方法的仿真性、可操作性、使试验结果具备可比性，是合理制定和选择试验加载方法的三个要素，是决定试验方法是否具有生命力的主要因素。     

三桩厚承台传力模型试验分析

对25个比例为1：5的三桩厚承台模型进行加载试验，分析了试验过程中的承台裂缝出现的顺序和发展特点，揭示影响三桩厚承台的破坏模式和承载力的因素，并对规范(CECS88：97)采用的梁板弯曲理论无法解释的试验结果进行了分析研究，为三桩厚承台空间桁架模型的建立提供依据。     

Ansys在桩土共同作用分析中的应用

以通用有限元程序Ansys6.0为基础，着重介绍其在建模，加载计算，及后处理（优化分析）方面的分析计算过程，并探讨其在分析桩土共同作用中的应用。     

动荷下高速铁路桥基础的托换施工

以广深电气化高速铁路基础在不影响运营的情况下进行托换施工为例，介绍高速铁路桥梁动荷载作用下的基础托换施工技术．该工程上部结构为预应力连续梁，且在列车动载作用下不间断运营施工，通过采用双控监测，利用托换梁结合托换新桩的方法，该工程在托换梁与挖孔桩之间设置千斤顶加载，利用千斤顶使上部结构有微量位移，同时使新桩的大部分沉降通过千斤顶的预压来完成．利用千斤顶对位移及受力情况及时进行调整．通过对托换桩进行了加载预压，减小了施工后新桩的沉降，成功解决了施工中的技术难题．     

桩周土开挖条件下钢管桩屈曲稳定性试验研究

既有建筑物增设地下空间时,需要运用桩基础支撑上部建筑物,才可开挖建筑物下面的土方。随着桩周土减少,桩的屈曲稳定性会相应减少。文章在模型箱内利用杠杆加载的方式对不同开挖深度条件下的钢管桩的屈曲承载力进行了研究和测试,分析了其相应的稳定系数。结果表明:当桩顶加载达到极限荷载时,桩身会出现突然的屈曲破坏;开挖比较小时,屈曲位置出现在桩土交界面附近,随着开挖比的增加,屈曲位置明显上移;随着桩周土开挖深度增加,桩的稳定系数随之减小,当钢管桩下端处于嵌固状态时,其稳定系数比处于非嵌固状态时明显要大;钢管桩中部增设了水平拉接杆件后,其稳定性明显提高;桩周土的开挖比0.5时,回转半径较大的钢管桩稳定性系数较大;当其值0.5时,回转半径较大的钢管桩稳定性系数较小。     

估算软土地区预制桩最终极限承载力的修正方法

目的 为了定量分析预制桩承载力的时间效应，从而有效地发挥预制桩承载力的潜能，减少建筑物的建造成本．方法 笔者应用圆柱形小孔扩张理论分析了预制桩施工的挤土机理，并提出了一种根据常见土体参数估算桩周土体密度的方法．在此基础之上又根据土体抗剪强度与土体密度的惟一性关系，最终建立了沉桩休止期后桩周土体抗剪强度增量的理论计算公式．结果 根据沉桩休止期后桩周土体抗剪强度增量的理论计算公式，可以得到估算软土地区预制桩最终极限承载力的修正方法，从而能定量估算出预制桩的最终极限承载力．结论 将笔者提出的修正方法应用于工程实践，其结果与工程实测结果相比，两者较接近，说明该修正计算方法有一定的工程应用价值．     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态，而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下，由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态，其三轴应力强度远高于单轴强度．因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态，明显偏于保守．嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点．为此，应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究，提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法．     

半刚性碎石桩复合地基特性的理论研究

目的为提高软土地基的承载能力，促进复合地基理论和技术在工程中的应用．方法在分析碎石桩复合地基所存在问题的基础上，运用理论方法推导了半刚性碎石桩复合地基的极限承载力和桩土应力比．并且与碎石桩复合地基进行了比较．结果在相同的工程地质条件下，将碎石桩加入水泥等材料所形成的半刚性碎石桩，其极限承载力和桩土应力比均高于碎石桩．结论半刚性碎石桩复合地基的加固效果要好于碎石桩复合地基．理论研究表明了半刚性碎石桩复合地基加固软土是可行的．