水平循环加载下冲刷对沉井加桩基础的影响

沉井加桩基础作为深水地区大型桥梁常用的基础形式,其稳定性直接关系到桥梁的安全。为分析砂土中水平循环加载条件下冲刷对基础水平承载力和滞回圈刚度的影响,本文对沉井加桩复合基础进行了冲刷条件下的静载和循环后静载模型试验,得到了基础的水平荷载位移曲线和循环滞回圈。试验结果表明:冲刷对沉井加桩复合基础的水平承载力削弱严重。试验在中密砂、低围压条件下,循环加载会提高基础的水平承载力。对比循环后的静载曲线得知,无冲刷条件下的循环后基础水平承载力高于有冲刷条件下的该值。比较循环加载中的荷载位移曲线得到,无冲刷时滞回圈水平刚度高于有冲刷时的水平刚度,随着循环荷载次数的增加,滞回圈的水平刚度有所提高,但趋势减缓,并逐步稳定。     

海水冲刷效应对海上风机桩基承载性能的影响分析

海上风电机基础由于波浪和潮流的作用,基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑。目前工程设计往往忽视或不能准确判断冲刷程度,以及冲刷形成的冲坑对基础承载性能的影响。选取国内外应用度较高的四种冲刷深度计算方法,结合某实际工程基础设计参数及地质与水文资料,计算单桩基础周围泥沙冲刷深度,明确冲刷对桩基础承载性能影响不可忽视。对比分析了冲刷前后桩基础竖向承载力、沉降、水平承载力与水平位移,结果表明冲刷后桩基础承载性能明显减弱,沉降与侧向位移值明显增大。因此,在海上风电机桩基础设计中,应充分考虑冲刷作用对桩基础承载性能的影响,必要时应增加防冲刷措施。     

单桩水平静载试验在某场地拟建工程区的应用

桩基础以其有效、经济等优点被广泛使用,常应用于工业与民用建筑、桥梁、港口等工程[1],而桩的承载力是设计桩基础的关键。本文通过利用单桩在某场地进行水平静载试验,对单桩的水平极限承载力进行分析,研究水平荷载作用下桩的承载力、位移、桩的水平抗力系数及弯矩沿桩身的变化规律,确定单桩水平承载力特征值。     

砂土中沉井加桩复合基础水平静力及循环模型试验

采用自主设计的水平循环加载装置进行模型试验研究,探讨了水平静力及循环加载下单体沉井及沉井加桩复合基础承载变形性能。试验研究表明:与单体沉井基础相比,沉井加桩复合基础的水平刚度耦合了沉井及群桩刚度,改善了水平荷载作用下基础的位移响应模式,其水平承载力明显高于单体沉井基础。水平双向对称循环加载后,基础的水平刚度、承载力均有所提高,并且循环加载后沉井加桩复合基础的承载力高于单体沉井基础。因此,针对水平循环加载而言,沉井加桩复合基础是一种更为有效的基础形式。     

沉井-桩复合基础水平承载性能模型试验分析

沉井-桩复合基础在桥梁深水工程中具有独特优势,为进一步揭示该基础形式在水平荷载作用下的承载性能,在砂土中进行了各种沉井、桩的水平承载性能模型试验,并与现行规范理论计算结果进行比较。试验结果表明：沉井-桩复合基础的水平承载能力远高于单一沉井和桩基础,其水平荷载位移曲线呈现明显的非线性特征;初期主要依靠沉井侧壁被动土压力和底部的水平摩阻力来抵抗水平力,后期群桩的水平抗力才逐渐发挥,桩最终分担的荷载比例稳定在1/3左右,采用修正的等效单桩法可提供比较准确的计算结果。沉井-桩复合基础的良好水平承载性能为其在复杂环境的工程应用提供了可能。     

极限荷载条件下螺旋桩的螺距设计与承载力计算

螺旋桩基础在工程中有一定应用。但目前对于极限荷载条件下螺旋桩基础的地基破坏模式、桩型设计、单桩和群桩极限承载力的计算,以及合理的螺距(叶片间距)与叶片直径比等问题的研究尚少,有待进一步完善。经分析,螺旋桩的桩型设计核心问题是螺距设计,在极限荷载条件下,建立其地基的破坏模式,推导出了螺距(叶片间距)与叶片直径的比例关系,即最小螺距和控制螺距,并得出了不同的螺距情况下的单桩和群桩极限承载力计算方法。通过同群桩基础的静载试验结果对比,桩基础极限承载力估算值与试验结果拟合较好,说明本文提出的螺旋桩地基破坏模式接近于实际破坏情况,其极限承载力计算方法可用于工程设计中。     

灌注细石混凝土微型桩基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验表明:在本次试验条件下,微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;微型桩群桩抗拔极限承载力可以通过单桩抗拔极限承载力乘以桩数和群桩效应系数计算得到,本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数选取0.75进行计算。     

灌注细石混凝土微型桩基础下压试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土成桩微型桩基础抗压承载机理及其抗压承载力计算方法进行了研究。试验表明:本次试验条件下,微型桩单桩可看成纯摩擦桩进行抗压承载力计算;微型桩群桩在极限下压荷载作用下,承台底部土体承担荷载比例仅为4.8%,在进行微型桩群桩抗压极限承载力计算时可不考虑承台底土的承载作用;由于承台对下压荷载的重分配,在下压荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;本次试验条件下,微型桩抗压群桩效应系数可取0.8进行计算。     

长沙湾特大桥基桩单桩承载力分析

介绍了长沙湾特大桥桥墩的工程地质条件、试桩的桩位以及竖向抗压静载试验和水平静载试验的装置和试验方法。通过对试验数据的分析比较认为:三个典型桥墩下的桩基础的竖向极限承载力均大于试验的最大荷载,各试桩水平临界荷载值离散性较小,可取其平均值作为单桩水平承载力特征值,m值随水平力或桩顶水平位移的增加而减小。     

劲性搅拌桩在水平荷载下承载特性研究

由于单桩水平承载力的影响因素很多,劲性水泥土搅拌桩的水平承载力研究是一项空白,为了探讨劲性水泥土搅拌桩的水平承载特性,通过对3根劲性水泥土搅拌桩的水平承载力载荷试验研究,讨论了该桩的水平临界荷载、极限荷载及水平承载力设计值,分析了其破坏模式。     

考虑冲刷效应的黄土沟壑区桥梁桩基极限承载力 计算方法

针对黄土沟谷地形特点和依托工程桩型特征,建立了考虑边坡系数和临坡距以及冲刷深度的桥梁桩基竖向承载力计算模型,利用FLAC3D三维软件分析水流的冲刷深度、边坡土削切对桥梁桩基竖向极限承载能力产生的不良影响; 通过回归方程拟合,建立了考虑局部冲刷效应的黄土沟壑地区计算公式。结果表明:计算桩基承载力的边坡系数与对应坡距耦合关系显著,桥梁桩基侧向摩阻力与对应因素的关联性随其摩阻力降低而增强; 局部冲刷作用和陡坡地形对桥梁桩基端部摩阻力影响较为微弱,对侧摩阻力影响相对较大; 桩基的竖向极限承载力负相关于水流冲刷深度,水流冲刷深度越低,产生的影响越大; 桥梁桩基的竖向承载力公式计算结果与模型试验结果相比影响度偏差较小,该公式具有较好的准确性与实用性,可为同类桩基设计计算提供参考。     

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。     

动态逆作开挖下有侧移钢管桩组的 整体稳定性能研究

有侧移静压钢管桩组支承的承载性能对于逆作增建地下室时既有建筑的安全保障至关重要。为获得逆作开挖下有侧移钢管桩组的整体稳定性能,提出一种考虑初始几何缺陷影响的钢管桩组非线性稳定承载力求解方法;基于线性特征值分析,就桩顶锚于原有基础（方案1）、桩顶锚于转换承台（方案2）两种方案,探讨土体水平抗力、原有基础抗弯刚度等因素对侧向约束的影响,求得稳定荷载和计算长度;继而引入一致模态和基坑侧移变形缺陷,采用非线性极值点分析初始缺陷的不利影响,基于此提出计算长度加大系数,进而求得修正后的非线性承载力;最后以单钢管桩组和整体模型为研究对象,对两种方案的侧向刚度差异及实际风载下的整体侧向位移进行分析。研究表明,相较方案1,方案2中有侧移钢管桩组在逆作开挖下的稳定承载性能有显著提升,不同土体水平抗力临界荷载比约为3.30~3.40;初始缺陷对钢管桩组的非线性承载力有不利影响,缺陷幅值越大,承载性能越差,工程设计中按包络法建议加大计算长度至1.15倍;风载作用下,两种方案中有侧移钢管桩组顶部的最大整体侧向位移约为50 mm,其引起的侧移缺陷对非线性承载力的不利影响不可忽略。     

水平力作用下群桩性状的研究

本文在调查研究和模型试验的基础上,结合固定式海上平台规范中在水平力作用下群桩的研究课题,对群桩的工作性状与破坏机理,产生群桩效应的临界桩距,群桩的水平承载力及其主要影响因素,单桩与群桩情况下应力应变关系等方面进行了全面深入的研究。对群桩在水平力作用用方向(纵向)各桩受力分配的不均匀性及群桩情况下桩的p-y曲线的分析中发现了一些新的规律,并提出了经验公式和建议,以弥补目前国内外现行计算方法的缺陷和不足。研究成果可供在水平力作用下的桩基工程设计时参考。     

基于离心模型试验的桩帽网结构路基桩端持力层效应研究

为了考察桩端持力层强度对桩帽网结构路基(地基)承载特性的影响,设计了4组不同桩端持力层状态的离心模型试验,测试了地基变形、加筋垫层拉力和路堤基底压力等数据。测试数据表明:①桩端持力层强度降低,地基由稳定向出现桩底明显刺入再到出现桩端持力层局部剪切破坏方面转化;②桩端持力层强度提高,地基变形减小,路基中心桩底刺入及地表沉降、坡脚地基水平变形均值与持力层承载力的关系曲线可用幂函数描述;③桩端持力层强度越高,桩体承载集中效应与桩间土承载减载效应越明显;④路基中心附近地表沉降与路基面覆盖范围筋带拉力均值间的关系曲线可用二次多项式描述,考虑了路堤横向滑移因素的筋带拉力计算值与实测较接近;⑤端承摩擦桩型的桩端持力层强度提高,筋带所受拉力减小;⑥布设袋装砂井,能加快地基的排水固结,提高桩端持力层承载力,增强地基稳定性。     

堆载引起某厂房坍塌事故的初步分析

通过对超载作用下地基软土性状的研究 ,指出由长期堆载甚至超载引起邻近桩基较大的侧向位移和位移累积是上海某工业厂房屋顶坍塌的主要原因。文中采用改进弹性地基梁法对堆载邻近的桩基进行理论分析 ,并通过桩基沉降和侧向位移对桥梁等上部结构影响的统计分析 ,提出了堆载大小和桩基变位的控制标准     

考虑冲刷深度变化的桩基小型振动台试验研究

岷江3号桥遭遇2008年“5.12”8级强烈地震,又面临令人震撼的严重冲刷。为了弄清楚该桥实际工况,按照实际桥梁墩桩的1:20模型,采用小型振动台试验的方法,分析在不同冲刷深度、不同地震波作用下桥梁墩桩的抗震性能。试验结果表明:模型桩基冲刷深度在15 cm(相当于桩长1/8)左右时,桩顶弯矩、轴力达到最大值;随着冲刷深度的加大桩身弯矩也随之增大,桩身最大弯矩位置(即最不利位置)随之下移,墩顶弯矩不变而墩底弯矩逐渐减小。岷江3号桥存在继续加剧冲刷的趋势,桩基承载力将继续下降,抗震性能将逐渐降低,需要进行墩桩加固。研究可为强震区受严重冲刷桥梁的抗震设计与加固提供参考依据,对类似工程有较强的借鉴意义。     

三维分析与评价

许多重要工程的基础不得不设置在岩体斜面上，但是至今为止此类工程基础的分析理论以及设计方法并没有完全确立。基于一种考虑岩体的低抗拉强度特点的三维弹塑性有限元数值分析，对岩体斜面上设置的刚性桩基础的水平承载力进行了分析与评价，并与现场试验结果进行了比较分析。结果表明，用相对简单的三维有限元分析，可以较好地反映现场试验中所观测到的变形与破坏现象，是一种有效的评价方法。采用同样的方法，对桩到斜面项端距离以及斜面倾斜角度的变化所带来的对刚性桩基础水平承载力的影响，作了定量的分析与评价，其结果对斜面岩体上刚性桩基础的水平承载力的理论分析以及实际设计具有一定的参考价值。     

可液化土中单桩地震响应的离心机试验研究

通过离心机动力模型试验,观测了饱和砂土层中单桩-上部结构在强震中的反应,并通过数值方法导出了桩土水平相对位移和侧向土阻力的演变。研究结果表明:强震下饱和砂土中孔压增长较快,孔压的增长减弱了土阻力及桩身内力,同时使桩基础的竖向承载力降低;砂土接近液化时,桩基础失去大部分承载力,上部结构沉降严重。本研究加深了对砂土液化过程中的桩–土动力相互作用机理的理解,有助于建立液化土中桩基抗震设计方法。