深长大直径嵌岩桩单桩承载性状的有限元分析

采用线弹性与弹塑性模型,运用有限单元法对深长大直径嵌岩桩单桩的承载性状进行了分析。分析表明:桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量是影响单桩承载力及沉降的主要因素;当嵌入软质岩石时,嵌岩深度可适当加深。     

某桥梁大直径嵌岩桩承载计算研究

本文基于荷载传递法的基本原理并结合现场的原位试验以及后期的沉降观测及计算等对考虑尺寸效应的大直径嵌岩桩的荷载与位移关系曲线进行了详细地分析对比。结果表明嵌岩桩桩尺寸效应的荷载传递函数在实际工程运用证明是可行的。从拟合的结果来看,大直径嵌岩桩的荷载位移关系曲线基本呈直线分布;在竖向荷载作用下,桩顶的沉降较小,从变形来看,采用大直径嵌岩桩是较为有利的。     

端承型基桩的桩-土作用机理研究探讨

针对端承型单桩的桩-土作用机理，提出了复杂介质中端承型单桩的地基-基础模型，将“广义弹性理论法”、“镜像法”、传递函数法、线性变形层理论和优化反分析方法相结合，给出了一种分析计算复杂地基中端承型单桩承载性能计算的理论方法。并针对桩尖嵌岩深度的不同情况进行了探讨，给出了嵌岩桩的理论模型和计算分析方法。利用该方法所编制的优化反分析计算程序，不仅能根据地质资料计算端承型单桩的荷载-沉降关系，而且可根据现场静荷载试验所得的荷载-沉降曲线反演分析桩周及桩端土层的岩土力学参数值，所得数据能真实反映单桩工作性态，为工程设计和计算提供理论依据。将该程序应用到工程实例中，取得了较为令人满意的结果。     

基于自平衡法的深长嵌岩桩竖向承载力分析

为研究深长嵌岩桩承载力特征,通过自平衡试验方法,对贵州某工程3根深长嵌岩桩进行桩基静载试验,从荷载-沉降曲线、荷载传递规律及实测结果方面进行论述,分析了深长嵌岩桩承载特性,结果表明其主要表现为端承摩擦桩,桩基设计时充分考虑桩侧摩阻力发挥情况可节约工程成本。     

单桩静载试验的桩顶沉降稳定收敛特征研究

采用单桩静载试验,系统地对36根工程桩的324个荷载级进行沉降稳定分析和荷载稳定时间分析,并通过中等直径灌注桩和超长大直径嵌岩桩两种桩型的15根单桩进行了对比分析。研究表明:不论是嵌岩桩还是非嵌岩桩,各级荷载总体都在1小时内稳定且占比高达96.3%;桩顶的沉降速率、加速度均表现出随时间衰减的特征,证明了桩顶位移具有基于时间、位移的收敛的性特征,且试验耗时降低40%以上。采用P-s曲线法、LogP-s曲线法、E-Δs/ΔQ法判定了单桩的极限荷载,验证了桩顶沉降值在合理的范围之内,同时也表明对桩顶沉降收敛特征的研究可以有效的缩短桩基础检测的时间并提高检测效率。     

大直径超长桩承载特性有限元分析

以贵州晴兴线朵冲特大桥100m深的钻孔灌注嵌岩桩为依托,利用Abaqus有限元数值分析,研究了大直径超长嵌岩桩的承载力变化规律.通过有限元模拟分析发现,大直径超长嵌岩桩荷载-沉降曲线为缓变型,其极限承载力应按桩顶沉降值控制,且桩身轴力曲线图显示桩身轴力自上而下逐渐减小,80m以下桩身轴力几乎为零,嵌岩段不受力.因此,大直径超长灌注桩在设计时宜按摩擦桩设计,不一定非要嵌岩.     

强风化嵌岩大直径钻孔灌注桩单桩承载性状试验分析

为探讨大直径嵌岩灌注桩的承载性状,进行了单桩静载荷试验;试验表明,大直径嵌岩桩的荷载-沉降曲线呈缓变型,无明显的极限荷载特征点,承载力应由位移控制;多种方法拟合结果的比较表明,逆斜率法拟合的结果与实测数据最接近,其拟合曲线可用于单桩承载特性的分析,也可用于单桩承载力的确定。     

嵌岩桩单桩竖向承载性状数值分析

嵌岩桩是深厚覆盖层地区大型桥梁、高层超高层建设中广泛采用的基础形式之一。嵌岩桩的承载特性受场地岩土层分布及其特性影响较大,依据芜湖市营盘山路延伸段道路桥梁工程现场3#嵌岩桩静载试验,利用ABAQUS建立相应模型进行数值分析,研究深厚黏土及风化覆盖层场地嵌岩桩单桩竖向承载性状。荷载-沉降数值计算结果同现场试验实测结果吻合较好,进一步分析表明:随着荷载施加,浅部黏土覆盖层和嵌岩段出现负摩阻力,嵌岩段桩侧摩阻力对桩侧总摩阻力分担比例不断增加,而桩侧摩阻力对竖向荷载分担比例不断减小,端阻力对荷载发挥主要作用,具有摩擦端承桩的承载性状。     

深嵌岩桩承载特性及其荷载传递法应用

为了弥补大直径深嵌岩桩(嵌岩比hr/b≥5)承载特性研究领域的不足,利用青岛海湾大桥试桩zh12的自平衡测试结果,对大直径深嵌岩桩的承载特性进行了分析。研究了深嵌岩桩嵌岩段实测的桩侧摩阻力与位移关系以及桩端阻力与位移关系,并与采用双曲线分布模式的荷载传递法进行了比较。研究结果表明：在软岩地区,大直径深嵌岩桩基桩顶处的荷载位移曲线为缓变型,近似为直线分布形态。从实测曲线的拟合结果来看,岩层处的侧摩阻力与位移关系采用双曲线拟合是可行的,参数1/b也能反映出桩侧极限摩阻力的数值;桩端岩层实测的荷载位移曲线也与双曲线形态比较相似;利用拟合曲线所得到的参数a、b反演计算所得到桩顶荷载位移曲线也与自平衡测试方法的实测结果接近。最后,根据实测结果分析了在不同单轴抗压强度状态下,桩侧极限摩阻力经验公式中参数α的取值范围。     

南京夹江大桥主塔基桩承载性状分析

 应用南京夹江大桥主塔两根试桩的大吨位静载荷试验成果,采用ANSYS有限元计算,对超长大直径嵌岩桩的承载性状进行分析,包括桩顶沉降、桩端阻和桩侧阻的分配与发挥,并对最佳嵌岩深度进行讨论。结果表明,超长大直径嵌岩桩一般为端承摩擦桩,桩端阻力不容忽视,当桩处于极限时,上覆土层的侧阻力已经发挥至极限,而嵌岩段阻力仍有一定潜力可挖。利用ANSYS模拟后发现,嵌岩段的侧阻力非线性特征明显,且呈现“两头大,中间小”的特征。同时,通过对不同嵌岩深度的研究,认为仅通过增加嵌岩深度来控制桩顶沉降作用不明显,软岩地区的嵌岩桩嵌岩深度可不必拘泥于规范所限的不大于5D。最后根据静载试验和有限元分析结果,对原设计提出了修改建议。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

考虑软岩剪胀效应的嵌岩桩荷载传递机理分析

嵌岩桩在竖向荷载作用下,桩-岩结构面剪胀效应对侧阻力的发挥过程具有重要影响。首先,根据软岩中嵌岩桩桩-岩结构面的一种非平面剪切破坏模式,利用滑移线场法求解了发生剪切破坏时的荷载值及剪切位移值,建立了桩-岩结构面剪切函数,并通过现有的室内模型试验验证了该剪切函数的合理性。其次,基于桩-岩结构面剪切函数,建立了考虑软岩剪胀效应的嵌岩段桩身荷载传递方程,导得了嵌岩桩桩身荷载传递表达式。在此基础上,进一步分析探讨了桩-岩结构面粗糙度、岩石力学性质及桩-岩结构面法向刚度等因素对塑性阶段侧阻力分布的影响。最后以某实际工程为例,计算得到了桩身荷载传递曲线,并将其与实测曲线进行对比发现计算曲线与实测曲线吻合较好,验证了计算方法的适用性。     

群桩基础特性研究与实例分析

根据现场实测的软岩地基上的嵌岩桩筏基础下桩顶反力和土反力的数据 ,对群桩基础的受力和变形特性进行系统分析 ,并利用剪切位移法分析软岩地基上的嵌岩桩与桩周土之间的相互作用和共同承担上部结构荷载的问题。最终得出结论 ,软岩地基上嵌岩桩基础与一般的摩擦桩相似 ,桩周土可以承担一部分上部结构荷载 ;另一方面 ,计算结果显示剪切位移法同样适用于嵌岩桩基础的分析。因此 ,建议在设计嵌岩桩基础时 ,应充分利用桩周土的承载力 ,使设计更加经济     

武汉绿地中心大厦大直径嵌岩桩现场试验研究

武汉绿地中心大厦高636 m,基底平均压力达1500 k Pa,开展了桩径为1200 mm,有效桩长25.9~33.6 m,以较硬岩(微风化砂岩)和软岩(中—微风化泥岩)为桩端持力层共4组嵌岩桩承载力静载荷试验,并对桩身轴力与变形进行了量测。试验表明:4根试桩Q–s曲线皆为缓变型,极限承载力不小于45000 k N,对应工程桩桩顶标高沉降为9.7~10.8 mm,桩端沉降为2.4~2.8 mm,桩顶沉降的90%为桩身压缩量。软岩嵌岩桩与较硬岩嵌岩桩的侧摩阻力分布曲线及承载特性存在显著差异。四根试桩的端阻比介于45.3%~58.7%。软岩嵌岩桩的实测桩端阻力大于基岩单轴抗压强度,采用桩基规范方法计算将低估其实际承载力。本工程4根试桩均表现出较好的承载与变形控制能力,静载试验结果为本工程嵌岩桩设计提供了依据,同时为武汉地区大承载力嵌岩桩实践与理论研究提供了有益参考。     

大直径钻(冲)孔嵌岩灌注桩垂直承载性能的试验研究

通过二组大直径钻（冲）孔灌注桩的垂直静载试验,分析了大直径钻孔灌注嵌岩桩和非嵌岩桩的荷载传递规律和垂直承载力性状,并提供了一些岩土极限侧摩阻力和极限端阻力,供今后设计同类型桩时参考。     

嵌岩桩承载性状的有限元分析

在有限元分析的基础上 ,采用Duncan非线性弹性E -B模型对嵌岩桩垂直荷载作用下的承载性状作了较为全面的探讨。指出嵌岩桩确实存在着深度效应 ,当嵌岩达到一定深度后 ,继续增加嵌岩深度 ,对桩的承载能力的提高已不明显 ,甚至无助于承载能力的提高。并得出了嵌岩桩垂直承载力与基岩强度成指数关系的结论 ,强调桩底沉渣不仅增加嵌岩桩的平均侧阻力和桩身沉降 ,而且将显著提高桩侧岩层的局部应力。文中结论可为桩基工程的科研、设计和施工提供参考     

嵌岩工字钢桩承载力特性研究

 嵌岩工字钢桩广泛应用于香港地区,通过现场载荷试验及室内摩阻力试验对这种桩型的承载力特性进行研究。试验结果表明,在垂直载荷作用下嵌岩工字钢桩中的工字钢与周围混凝土界面上会有摩阻力产生,但两者又不能看作是一个复合整体。当荷载增加到一定程度时,钢/混凝土界面上会产生滑移。对于短桩来说,滑移的范围可能达到嵌岩段顶部。因此,在对桩身的压缩变形进行计算时,必须考虑这一特性。根据现场及室内试验结果,对目前采用的桩身变形的计算方法提出修正。对比结果表明,所提出的方法能更好地与现场试验的结果相符合,应用所提出的方法可以对载荷试验的结果进行更加准确的判断。     

乌江构皮滩水电站软基锚桩抗拔试验研究

在乌江构皮滩水电站水垫塘及边坡存在页岩、黏土岩、粉砂质黏土岩,且夹薄层泥灰岩和少量中细粒钙质砂岩,为典型的不均质软岩,为了克服运行期间的浮托力,设计采用1 200多根锚桩对该层软岩进行锚固,则锚桩的极限承载力、群桩的间距和锚固深度等3个主要指标需要通过原位试验确定。将地表变形测量和深部应力测量的一般方法应用于锚桩的径向变形和轴向应力影响范围测量,进行了5根锚桩抗拔试验,并设计了一套试验方法。通过研究不同边界条件下锚桩的破坏形式,确定了锚桩的极限承载力标准值。通过测试锚桩周围岩体铅直方向上抬变形沿径向的分布规律研究了锚桩对软岩的影响范围,确定群桩间距为12D(D为桩径),通过预埋钢筋计测试不同深度的应力大小,研究了锚桩深部应力的分布规律并确定了锚桩的锚固深度为42D。     

泥岩持力层的管桩承载力试验研究

对管桩竖向承载性能进行了试验研究和理论分析，结合某管桩基础工程大量施工资料和静载试验桩顶、桩底位移测量结果，探讨了桩端持力层的受力特性，给出了桩端轴力计算的修正公式。根据实测复打前后的静载试验资料，利用预制桩竖向承载性能优化反分析计算程序计算分析了桩周及桩端土阻力参数。最后，综合分析了软岩作为桩端持力层时管桩应用的局限性。     

大直径泥质软岩嵌岩灌注桩的荷载传递性状

针对我国东部地区主要是南京地区采用的大直径泥质软岩灌注嵌岩桩的荷载传递性状进行了研究，在分析１１个工程２０根试桩的静载试验资料和实测应力资料的基础上，总结出泥质软岩嵌岩桩的荷载传递基本规律。