基桩自平衡法静载试验中桩身内力测试研究

近年来,基桩自平衡法静载试验在我国已开始大量应用,部分省份还出台了地方标准。但是,针对自平衡法静载试验的桩身内力测试研究还非常少。本文以昆明某工程为例,结合桩身受力情况分析,参考传统静载试验桩身内力测试数据计算方法,对自平衡法静载试验中桩身内力测试数据进行分析,详细介绍桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力计算方法。试验结果表明:自平衡法静载试验桩身内力测试数据处理时应考虑抗压桩侧摩阻力转换系数;桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力随荷载增加而增大,荷载箱位置处桩身轴力最大,向桩身两端逐渐减小;试验结果与桩身受力分析结果一致。     

地铁车站抗拔桩侧摩阻力试验研究

采用自平衡法和滑动测微计法对地铁车站的嵌岩抗拔桩进行了侧摩阻力试验,采用自平衡法进行了嵌岩桩的抗拔试验,同时在桩身埋设滑动测微管,研究桩侧摩阻力的分布规律。研究表明,桩侧摩阻力随深度自下而上递减,且受桩身弹性模量的影响。试验测试得到的摩阻力分布曲线需进行断面修正和回归处理方能得到合理的试验结果。自平衡试验方法可与传统的抗拔试验做对比,验证桩基抗拔承载力,试验结果可为相关抗拔桩测试提供参考。     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

堆载范围与桩径对桩侧摩阻力影响的研究

针对地面堆载范围与桩径对桩侧摩阻力特性的影响,采用有限元软件进行数值模拟,研究结果表明:影响桩侧摩阻力特性的堆载范围存在一个界限值,当堆载范围小于此值时,桩身轴力和摩阻力随着堆载范围的增大而增大,但是增大幅度逐渐减小;当地面堆载范围大于此界限值时,桩身轴力与桩身侧摩阻力值趋于稳定,在界限值堆载范围下,桩身轴力随着桩径增大而增大,桩身摩阻力值和桩径大小成负相关关系,但不同桩径的中性点位置相同。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

滑动测微计在自平衡条件下的桩身内力测试

在自平衡桩基静载荷试验的基础上,采用滑动测微计法作为内力测试手段进行桩身内力测试,得到了自平衡条件下的桩身轴力和桩侧摩阻力测试曲线,并对测试结果进行了对比与分析,提出了需要进一步研究的方向。     

后注浆抗压桩受力性状的试验研究

 在温州鹿城广场5根抗压桩静载试验的基础上,揭示后注浆抗压桩在不同荷载水平下的一些规律。试验表明,注浆压力时刻都在变化,但有一个大体动态变化的范围。注浆可以固化桩底沉渣和桩侧泥皮,改善桩的承载性能。抗压桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减少,且随着荷载的增加,桩端轴力逐渐增大。对持力层是卵石层的桩采用桩端后注浆技术后,桩身压缩量占单桩沉降的80%以上。桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系。当桩土相对位移达到一定值后,桩上部土层会出现桩侧摩阻力随着桩顶荷载的增加而减少的现象,即侧摩阻力软化现象。而靠近桩端的桩侧土体,尽管桩土相对位移较小,桩侧摩阻力值却会急剧增大。     

成层土中抗拔桩与抗压桩的模型试验研究

为研究成层土中单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了长细比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷栽下桩身不同深度的应变.分析表明:抗拔桩桩顶上拔量明显大于抗压桩桩项沉降量,因此抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力;抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性;试验所得桩抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.62;抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身下部侧摩阻力迅速增长;成层土中粘土的抗拔侧摩阻力折减系数大于砂土.     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

海口市海秀快速路高架桥桩基自平衡试验研究

以海口市海秀快速路高架桥为工程背景,采用3根钻孔灌注桩进行试桩实践,利用自平衡法进行成桩试验,得出了试桩的Q-S曲线、桩侧摩阻力以及桩身轴力沿深度的分布情况,并将试验结果与设计指标进行了对比分析,为大直径钻孔灌注桩的研究应用提供试验依据。     

块碎岩地基的基桩承载力现场测试研究

文章针对块碎岩地基,采用自平衡法对基桩承载力进行现场测验,测试得出了测试荷载与基桩沉降位移关系、基桩桩身轴力和侧摩阻力。测试结果表明,3根试验桩的承载力均满足工程要求。中风化泥灰岩的桩侧摩阻力为154.7 kPa,侧摩阻力实测值大于地勘经验值,经验值偏于安全。     

嵌岩桩尺寸效应及深度效应的室内试验研究

为了研究嵌岩深度超过4倍桩径的深嵌岩桩的桩径尺寸及嵌岩深度对桩基承载特性的影响,采用室内模型试验方法,通过室内3组(9根)模型试桩对其进行了研究与分析,内容包括桩径大小及嵌岩深度对深嵌岩桩基承载力的影响、嵌岩深度的变化对轴力传递的影响以及桩径尺寸及嵌岩深度效应对桩侧阻力、桩端阻力的影响等。研究结果表明:增大桩径和增加嵌岩深度对提高嵌岩桩基的极限承载力都是可行的,且增大桩径比增加嵌岩深度更为有利;从桩身轴力传递来看,随着嵌岩深度的增加,桩身轴力的分布主要集中在桩身上部;从桩侧阻力分布形态来看,桩侧阻力也主要分布在桩身的上部区域。对小直径桩基(D=50 mm)而言,随着嵌岩深度的增加,桩顶承受荷载的增大,桩身上部的极限侧摩阻力也随之增大;而对大直径桩基(D=90 mm)而言,桩侧摩阻力随桩径的增加而反而有所减小;从桩端阻力大小来看,在极限荷载作用下,桩基嵌岩深度越深、桩径越大,桩端阻力变化越小。     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,设计了不同桩径的模型桩,基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感技术,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明:试桩的压桩力基本呈线性增加趋势,桩径越大,压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大,对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现"侧阻退化"现象,"侧阻退化"现象随着贯入深度的增加越明显,且桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时,试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,不同的桩身直径既影响桩端阻力,又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时,考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

吸湿环境下膨胀土桩基抗拔承载特性足尺试验研究

为研究非饱和膨胀土中桩基的承载机理,在我国南阳膨胀土地区开展了桩基抗拔现场足尺试验研究。基于现场测试分析了浸水过程中地基膨胀变形与桩身中性点(桩-土相对位移为零的截面)的演化规律,通过桩身轴力、桩侧极限摩阻力和荷载-位移曲线揭示了增湿后桩基抗拔承载性能弱化特性。将现场足尺试验与室内模型试验结果作对比,分析了桩侧摩阻力演化与传递规律,并对增湿后桩侧摩阻力的计算方法展开分析。结果表明：浸水后膨胀土地基的膨胀变形主要发生在大气影响急剧层。浸水过程中桩身中性点不断下移,最终稳定在桩身一半的位置。由于地基增湿诱发了桩侧水平膨胀压力,浸水后桩侧摩阻力呈两端大、中部小且在中部沿深度方向线性增大的分布规律;另外,增湿导致膨胀土中毛细吸应力大幅减小,远超过水平膨胀压力对桩侧摩阻力的有利贡献,致使桩基抗拔承载性能显著弱化。     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

长螺旋钻孔压灌混凝土抗压抗拔构件承载性状试验研究

为了研究长螺旋钻孔压灌混凝土工艺制成的抗压桩与无自由段复合锚杆的极限承载力、轴力、侧摩阻力的分布规律以及两者之间的联系,在现场进行了两组足尺试验;通过在抗压桩和复合锚杆内设置钢筋计,测出各级荷载下桩身/杆身不同深度的应变,推算出其轴力和侧摩阻力,进而对抗压桩和复合锚杆的受力机理进行了分析。分析结果表明,抗压桩和复合锚杆的侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下部传递的,其中抗压桩桩端阻力对桩侧摩阻力表现出强化效应;复合锚杆的受力模式不同于普通的抗拔桩和抗浮锚杆,试验中杆身轴力峰值与张拉极限荷载的比值约为2/3。最后根据试验分析结果和《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008),提出了长螺旋钻孔压灌混凝土工艺下复合锚杆极限承载力的估算方法。     

楔形角对楔形桩负摩阻力承载特性的有限元分析

由于楔形桩存在楔形角，在桩周土体沉降时，使桩土之间有相互脱离的趋势，进而减小界面应力，最终能有效控制桩侧负摩阻力的大小。基于数值分析，研究了楔形角对负摩阻力的影响。结果表明，无论在何种荷载等级下，桩身轴力随深度的增加，均呈现出先增大后减小的趋势，在中性点位置取得极大值；随着楔形角的增大，楔形桩对负摩阻力的削减作用愈发明显；分别利用轴力最大点、摩阻力零值、相对位移零值得出的中性点位置基本相同，并且随着楔形角α从0°增大到3.00°，中性点深度逐渐减小。     

多层地基单桩负摩阻力的数值模拟计算

基桩负摩阻力的产生过程,实质上是桩周土沉降与桩身之间能量交互传递的过程。对桩周沉降土参与桩身能量传递的研究有助于进一步认识负摩阻力的产生机理,提高计算精度。首先对桩身变形能及所受外力做功进行了讨论并导出理论公式,然后从能量平衡与静力平衡两个角度对桩身单元的应力与应变情况进行分析,列出平衡方程并导出相应的计算公式,接着在考虑地基土的抗剪强度随深度与土性的变化相应呈线性增加的基础上,列出桩身单元能量平衡方程与位移协调方程的矩阵表达式,最后通过将矩阵表达式的联立迭代求解,计算出多层地基土中单桩桩侧摩阻力、桩身轴力及桩身变形。通过计算工程实例并将该计算结果与实测数据的对比分析,得出计算结果与实测数据基本一致、所建程序能够模拟单桩的负摩阻力工作性状的结论。     

深圳地区抗拔桩的工程特性试验研究

对深圳地区某工程抗拔静载荷试验成果进行了深入的分析,得出试桩的U~δ曲线为缓变型,常规抗拔试验测得的桩身轴力沿桩身向下递减传递,而自平衡试桩法测得的桩身轴力在桩身加载处最大,沿桩身递减传递,桩侧摩阻力在第一级荷载即传遍桩身,随测试方法不同,发挥速率略有不同,但总体上变化规律相似。     

双向循环荷载作用下码头群桩基础受力特性数值分析

依据天津某液化天然气接收站码头工程,采用ABAQUS有限元软件研究了码头全直桩基础在波浪和车辆双向循环荷载作用下的受力特性,讨论了循环周期对基桩受力特性的影响。结果表明:在竖向和水平向双向循环荷载作用下,基桩受力重新分布,桩身轴力逐渐变大,侧摩阻力减小,其中中排桩桩身轴力增加幅度最大;基桩侧摩阻力变化主要集中在1/3桩长以上范围;循环周期对基桩受荷分布产生较大影响,随着循环周期的变大,基桩受荷分布逐渐调整,前、后排桩桩身轴力逐渐变大,中排桩桩身轴力减小,排桩侧摩阻力均减小,当荷载循环周期达到一定值时,排桩的桩身轴力、侧摩阻力不再变化,趋于稳定。