静压开口混凝土管桩沉桩过程数值模拟

在LS-DYNA软件平台上,对开口混凝土管桩连续贯入粉土进行了有限元模拟,得到了沉桩过程中桩周土体应力、位移及沉桩阻力的变化规律,并探讨了桩土界面摩擦系数对管桩沉桩的影响。结果表明,随着管桩的不断下沉,桩周土体各向应力最大值不断增大。桩壁外侧的挤土效应明显小于实心桩,管内土塞高度先线性增长,然后趋于稳定。在小直径桩基础中,桩土界面摩擦系数对管桩沉桩阻力影响不大,但界面摩擦系数越低,土塞高度越大。     

单层土地基中静压桩连续贯入的数值模拟

在ABAQUS平台上利用位移贯入法,模拟了PHC管桩连续贯入的全过程,求得了贯入时桩侧土体位移变化以及应力变化,研究发现桩土之间的摩擦系数对桩侧土体应力场以及位移场的变化具有重要影响。     

PHC管桩沉桩挤土效应及预防措施

PHC管桩为挤土沉桩模式,则沉桩过程中的挤土效应研究对设计、施工具有重要意义。通过研究PHC管桩的挤土机理和效应,分析了PHC管桩的挤土效益对环境和工程的影响,提出了一些预防措施以减小桩的挤土效益带来的危害。     

PHC管桩锤击施工效应分析

PHC管桩施工效应对地基土性质和桩体受力特性有很大的影响。为了查明PHC管桩施工效应,以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩沉桩效应的测试和分析。通过观测沉桩的锤击数和土塞效应,分析了PHC管桩沉桩规律性;利用静力触探、标准贯入试验、孔隙水压力和侧向位移观测等现场测试手段,研究了PHC管桩对桩周土体的影响。研究发现:沉桩锤击数与地基土性质有很大相关性,土芯长度与总桩长之比为22%～35%,且桩壁越薄其土塞效应越明显,在桩体承载力计算时忽略土塞效应是很不经济的;沉桩过程产生很大的挤土效应,不仅产生超孔隙水压力,而且随孔压消散,地基土得到密实、消除或降低液化性,其侧摩阻力可提高80%以上,有利于桩体强度的发挥。     

考虑土塞效应的PHC管桩挤土径向位移计算方法研究

为分析PHC管桩沉桩过程中土塞效应对挤土径向位移的影响,首先从土塞的形成过程和作用机理出发,建立了土塞单元体的受力平衡方程,得出了垂直向总荷载的表达式;其次,将土塞视为"桩中桩",基于Gibson提出的不排水条件下黏性土桩端极限承载力模型,得出"桩中桩"桩端极限承载力的表达式,从而导得PHC管桩在沉桩过程中土塞高度的表达式;再次,应用圆柱孔扩张理论对PHC管桩桩周土体进行弹塑性分析,获得塑性区半径、土体径向位移等解析表达式;最后,将理论计算结果与工程实例进行对比分析,并进一步分析了径厚比、刚度比对静压PHC管桩桩周土体径向位移的影响,验证了所提出的解析表达式的合理性。所提出的解析表达式对PHC管桩沉桩过程中挤土径向位移的计算具有一定的参考价值。     

粉细砂中敞口 PHC 管桩群桩锤击施工效应

管桩的施工效应对其可打性和承载性能有着重要的影响,然而,管桩群桩施工效应的工程实录却并不多见。为此,结合某电厂粉细砂地基中敞口预应力高强混凝土（ PHC ）管桩群桩基础工程,通过土体水平位移、孔隙水压力和土塞长度的现场测试,开展了锤击施工挤土效应和土塞效应研究。考虑了群桩施工引起土体水平位移的不定向性,采用由摆式测斜仪工作原理建立的数据处理方法,分析了土体合成水平位移和运动方位角的变化规律。同时,考虑了锤击过程中孔隙水压力动态变化的实时性,采用采样时间间隔为 28 s 的自动化监测系统,对全过程孔隙水压力的变化进行了测试和分析。结果表明：在松散逐渐过渡到密实的粉细砂地基中,管桩的挤土效应和土塞的闭塞效应随入土深度的增加逐渐减弱;管桩群桩的挤土效应受到前期管桩施工引起土体的挤密作用而减弱,群桩内部的挤土效应比群桩外部的挤土效应更显著;管桩施工只引起桩头贯入位置附近土体孔压的短暂上升,而群桩的施工并不引起孔压的积聚 。     

饱和成层土中静压桩挤土位移的模型试验研究

通过在饱和成层土中依次静力贯入三根桩的模型试验,研究了沉桩的挤土效应,总结了沉桩过程中土体在水平方向和竖直方向的位移变化规律,并对压入单桩、双桩和三桩的试验结果进行了对比分析。结果表明:沉桩过程中软硬土层交界处土体水平位移变化剧烈,呈波浪形分布,距桩越近水平位移变化越大;地表隆起最大值大约发生在距桩轴线2d(d为桩径)处;较硬土层对上部软土有约束作用而对下部软土有挤压拖带作用;双桩和三桩沉桩过程中已压入桩的"遮幕"作用明显;土体被挤压后,外摩擦角有所增大;桩周土体密度提高,影响范围大约在6d左右;上部土体含水量增大,下部土体含水量减小,但变化值不大。     

减少锚杆静压桩挤土效应方法及预防措施

锚杆静压桩为挤土型桩,压桩过程中产生的挤土效应明显,产生的挤压作用使桩区及附近的土体产生向上隆起和水平位移,桩体上抬、偏位时有发生.论文阐述了锚杆静压桩在基础加固过程中采取PHC管桩的压桩效应,对挤土效应进行了较详细地理论计算分析,得到桩塑性区半径解析表达式.提出了现有的减少沉桩挤土效应的设计和施工两方面的工程预防措施...     

不同开口形式管桩沉桩过程的数值模拟研究

为比较开口管桩、开口靴管桩、闭口管桩和闭口靴管桩对地基土的挤密效果,基于颗粒离散元理论,利用PFC2D程序模拟了砂土和粘土中不同形式管桩的静压沉桩过程和桩基承载力试验,分析了各管桩在荷载作用下的位移、桩基承载力、加固范围和土体破坏形态。研究表明:静压沉桩过程中,管桩使用桩靴后能够明显降低沉桩难度;闭口管桩、开口靴管桩、闭口靴管桩、开口管桩的极限承载力依次降低,管桩在粘土中的承载效果好于砂土;各管桩对地基土的加固区域为2~3倍桩基范围,不同开口形式管桩对土体的挤密形态不同;开口靴管桩对土体的破坏范围最大,闭口管桩对土体的破坏范围最小。     

基于透明土的管桩贯入特性模型试验研究

由于受土塞效应等因素影响,开口管桩和闭口管桩在贯入过程中的挤土效应存在明显的差异;然而针对该两者贯入特性的研究相对较少。基于透明土和PIV（Particle Image Velocimetry）技术,开发了相应的桩基贯入模型试验系统,用于桩基贯入过程中桩周土体变形的非插入式测量。试验选用的透明土由玻璃砂和具有相同折射率的孔隙液体制成。该试验系统主要包括：线性激光光源、CCD（Charge-Coupled Device）相机、自动沉桩加载仪和计算机控制系统等。激光射入透明土,和透明土之间的相互作用产生了独特的散斑场,通过CCD相机摄取贯入过程中各个时刻散斑场变形的图片,然后通过PIV技术对这些变形前后的图片进行处理,即可得到整个土体位移场。分别进行了开口管桩和闭口管桩的桩基贯入试验,得到了对应的土体位移场,并对桩基贯入引起的桩周土体径向位移试验结果与圆孔扩张法、应变路径法等理论计算结果进行对比分析;研究结果表明,对于闭口管桩,由于竖向位移的影响,试验值比圆孔扩张法结果小,其与应变路径法更为接近;对于开口管桩,由于沉桩过程中土塞作用,试验值比圆孔扩张法大,其影响不可忽略。     

PHC管桩机理分析及施工工艺

简单介绍了PHC管桩的应用范围和特点,从挤土效应、孔隙水压力、土体位移三方面入手探讨了PHC管桩处治路基的机理,具体阐述了PHC管桩沉桩施工工艺,总结归纳了PHC管桩施工经验,以期指导实践。     

PHC管桩与普通实心桩的挤土效应对比分析

分析了PHC管桩沉桩挤土效应,探讨了挤土效应对管桩工程性状的影响,并通过计算,对比了PHC管桩与普通实心桩的挤土效应特征,结果表明,PHC管桩可大幅度减小桩周土的塑性区半径,显著降低挤土效应。     

管桩挤土效应的现场试验和有限元分析

针对天津滨海软土地区某工程拟采用PHC管桩基础,进行了管桩挤土效应的现场试验研究;通过预埋孔隙水压力计和测斜仪,监测沉桩挤土过程中孔隙水压力和土体水平位移的变化。对监测结果进行分析,得到管桩挤土过程中超孔压和土体位移的变化规律,得出超孔压与土的渗透系数和土体上覆有效土压力有关,超孔压比沿径向呈线性规律衰减,影响范围至少为9 d;土体水平位移最大值发生在离地表0.2~0.4 L的位置,并在土层分界处发生突变。利用ABAQUS软件对现场试验进行模拟,结果表明:剪胀角的取值是正确模拟试验的关键,剪胀角的变化对土体水平位移和竖向位移的影响很大。     

砂土中静压桩沉桩过程试验研究与颗粒流模拟

采用室内模型试验及颗粒流数值模拟研究了密实砂中静压桩沉桩过程,对桩周土体宏细观力学响应进行了分析研究。通过模型试验对浅层土体、桩身周围、桩端处土体的不同位移模式进行了比较分析,揭示了桩周不同位置土体的变位规律,并将孔隙变化场与宏观位移场进行相互印证,发现桩端土体位移模式与压密区基本呈圆孔扩张。对桩体贯入过程中的动端阻力、动侧摩阻力的发展规律以及临界深度等问题作了揭示。以室内模型试验为基础,建立了静压桩沉桩颗粒流模型,将数值结果与试验结果对比分析,通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观响应的内在机理。研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和沉桩阻力的发展规律都具有意义。     

中掘预应力管桩挤土效应试验研究

为了克服预应力管桩施工挤土带来的不利影响,研究开发了可以在施工过程中边取土边沉桩的新型中掘管桩,该桩在施工过程中具有机械化程度高、环境污染少等特点。为验证中掘桩在施工过程中的挤土效应,通过现场对比试验,先后量测锤击桩、中掘桩和钻孔灌注桩在沉桩过程中土体的水平位移及孔隙水压力变化情况,研究分析了软土地区单桩沉桩过程中沿水平方向及深度方向的挤土规律,对中掘管桩沉桩的挤土效应进行对比分析。试验结果表明：锤击桩在沉桩过程中对桩周土体产生明显的挤土效应,且挤土效应在水平方向及深度方向都有明显的规律性及土层差异性。而新型中掘管桩在沉桩后,桩周土体仅有少量的水平位移,孔隙水压力无明显增长,不会对周边环境造成特别大的影响,具有良好的推广和应用前景。     

静压桩挤土效应数值模拟分析

静压桩由于是预制桩,桩身质量可靠,价格相对较低,同时又具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点而得到了广泛的应用,但静压桩属于排土置换桩,在沉桩贯入过程中产生的挤土效应对周边环境造成了不利影响。本文根据静压桩的实际情况,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的剪胀性质、土体的大变形、桩土界面摩擦系数、土体初始应力场影响的情况下,建立了符合工程实际的二维轴对称有限元模型,详细地模拟了静压单桩施工过程,得出了静压桩在沉桩过程中的位移场和沉桩完成时的位移场和应力场。     

静压桩连续贯入机理的数值仿真

结合有限元软件ABAQUS在处理大变形、接触非线性上的独特优势,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的弹塑性本构关系、接触面类型、土体初始应力场的影响等,建立静压桩连续贯入土体的有限元模型,探讨了沉桩过程中的桩周土体的应力与变形的分布特征,实现了静压桩的连续贯入过程,明确了沉桩过程中的挤土效应,得到了贯入过程中侧摩阻力及贯入阻力随深度变化规律,并将实测值与模拟值对比分析,结果相吻合。研究成果可为工程实践提供借鉴与参考。     

基于Plaxis位移贯入法沉桩挤土过程分析

沉桩挤土效应是岩土工程领域研究的经典和难点问题,如何有效预测和控制沉桩挤土效应,是学者不断探索的课题.以某桩基工程为研究对象,基于Plaxis有限元软件,采用位移贯入法,分析了沉桩挤土过程中土体的水平位移和竖向位移的变化规律,特别分析了淤泥质土的影响,为软土地区桩基工程设计与施工提供了参考.     

PHC管桩施工对周围土体的影响分析

管桩在沉桩过程中产生的挤土效应,会使周围土体发生一定量的变形,并使土体内的孔隙水压力增加,从而对施工周边环境造成影响,甚至发生重大事故。针对此问题,结合京沪高速铁路正线路基PHC管桩沉桩过程的监测成果,分析了管桩在沉桩过程中周围土体变形和孔隙水压力的变化规律,并得出对类似工程具有指导意义的结论。     

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。