斜桩(曲桩)研究现状和展望

斜桩主要用于港口、桥梁等的基础工程中,直桩由于施工等原因可能发生偏斜而成为斜桩(曲桩)。笔者从斜桩单桩的水平承载、竖直承载、倾斜承载及斜桩群桩基础的试验研究、数值模拟等方面分析了斜桩基础的研究现状,并指出存在的问题和今后的发展方向,为相关研究提供参考。     

倾角对复合锚固桩水平承载力影响浅析

复合锚固桩是新型的地基加固技术,能够以和直桩几乎相同的成本布置斜桩,提供良好的水平承载力.通过对不同倾斜角度、不同组合方式的复合锚固桩进行数值模拟,探讨了复合锚固桩水平承载力与倾斜角度之间的关系,结果表明:倾斜桩的存在能够显著提高桩群的水平承载能力,相同组合方式的桩群极限水平承载力随倾角的增加基本呈线性变化,其中八字形斜-斜组合双桩的水平承载力超过斜-直组合桩.     

逆作法桩复合基础水平承载性能试验研究

为研究砂性土中逆作法桩复合基础在水平静荷载下的承载特性,进行了模型桩系列试验,包括单桩、承台单桩、逆作法单桩以及高承台8桩和逆作法8桩。通过测试,比较分析它们在水平荷载下的位移变化,得出桩在水平荷载下承载特性,结果表明:逆作法桩基比普通桩基承载力高。     

水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

为研究水平受荷斜桩的承载变形性状,采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较,分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响,研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用,对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明:正斜桩的水平承载力比直桩大,负斜桩的水平承载力比直桩小;桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响;正斜桩桩顶水平位移小于直桩,负斜桩桩顶水平位移大于直桩,桩身倾角越大,斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大;正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩,桩身倾角越大,正斜桩桩身弯矩越小,负斜桩桩身弯矩越大;正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩,正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力;桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同,竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力,削弱了正斜桩的水平承载力;水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主,剪切作用较弱;水平受荷斜桩存在一个有效桩长,对于相同的土层,无论是正斜桩、负斜桩,其有效桩长基本相同;桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响,下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。     

超大群桩竖向承载群桩效应试验研究

根据竖向荷载作用下超大规模群桩的模型试验研究结果，分析群桩的承载性状和群桩效应，试验结果表明，在本试验条件下，群桩效应系数大于1，与按规范公式计算得出值基本一致，并得出一些对该类工程设计和施工具有指导意义的结论。     

侧向堆载下斜桩长度影响斜-直双排桩受力响应试验研究

深厚软土地基上修建高速公路(铁路),路堤荷载传递至坡脚将产生水平荷载,路基可能产生滑移破坏。为减少该水平荷载产生的不利影响,提出在坡脚处设置斜-直双排桩。采用模型试验研究均质砂土地基侧向加载下,9°斜桩长度为直桩长度的0,0.75,1,1.25倍时,斜-直双排桩桩侧土压力、桩身弯矩及直桩水平位移,揭示路堤荷载下坡脚斜桩长度对斜-直双排桩变位规律与破坏模式的影响规律。结果表明:单直桩整体侧移呈"平移+绕桩底转动"模式,侧移峰值在桩顶,土压力、弯矩峰值在桩身中部;斜-直桩土压力峰值出现在桩身中下部且内侧直桩土压力大于外侧斜桩,直桩侧移峰值出现在桩身中部,弯矩峰值出现在内侧直桩中部和外侧斜桩顶部,内侧直桩弯矩峰值大于外侧斜桩弯矩峰值;随着桩长比增大,斜-直桩土压力峰值缓慢增大,内侧直桩产生的侧移峰值缓慢减少,内侧直桩弯矩峰值缓慢增大、外侧斜桩弯矩峰值快速增大。路堤荷载作用下,内侧直桩的中部、外侧斜桩的顶部易发生弯曲破坏,直桩先于斜桩破坏。工程中,为了提高坡脚抗滑移能力,建议设置斜-直双排桩,并增加外侧斜桩的长度,使内侧直桩与外侧斜桩的抗弯刚度比大于2。     

群桩水平承载特性关键影响因素数值模拟研究

通过群桩水平承载力现场试验和数值模拟的对比分析,确定了数值计算在管桩水平承载特性研究中的合理性和适用性,并着重分析了桩径、土体模量和竖向荷载对管桩群桩水平承载特性的影响规律,研究结果表明,群桩效应系数随着桩径、土体模量和竖向荷载的增加逐渐增大,数值计算得到的群桩效应系数高于规范法,研究结果可为群桩在设计和施工过程中提供参考和指导。     

不同方向水平荷载下斜桩的有限元分析

采用三维有限元数值方法对斜桩单桩在不同方向水平荷载作用下的承载特性进行研究,着重考察水平加载角和桩基倾斜度对其的影响。分析结果表明,斜桩单桩在承受0°~180°不同加载方向的水平荷载作用时,其水平刚度随加载角的增大而不断减小。此外桩基倾斜角越大,上述规律越显著。     

单桩水平承载性能研究

通过室内模型试验分析水平承载单桩的受力特性,得出荷载位移关系曲线和各级荷载作用下弯矩、剪力、土抗力及p-y曲线沿桩身的分布规律。由试验中力作用点的荷载位移导出各级荷载作用下的m值,用于计算各级荷载下桩身内力,方法实质是非线性解法。文中将其结果与实测结果进行了对比。     

倾斜荷载下群桩有限元分析方法探讨

采用Goodman单元模拟桩土界面的相互作用,利用有限元分析方法对倾斜荷载下群桩的受力特性进行探讨,并开发出适用于各种荷载形式的计算程序.工程实例分析表明,该方法能充分反映桩土作有机理及群桩作用效应,具有一定的理论意义与工程实用价值.     

软土地基水平受荷桩基础力学性能研究

通过国内不同规范和文献的对比研究以及工程实例分析,建议以桩基地面水平位移达到6 mm的水平荷载作为桩基横轴向容许承载力,或者采用建筑桩基规范桩基水平承载力公式估算。考虑到软土地基桩土作用非线性的特点,引入了NL法对水平受荷桩内力和变形进行分析,建立了软土地基桩基在水平荷载作用下的精确分析方法;在相同的水平荷载作用下,采用m法计算的水平受荷桩变形值和内力值要比采用NL法计算的数值分别增大150%、15%左右,采用m法进行水平受荷桩设计时偏于保守。     

惠山站房钻孔灌注桩承载力分析

选取站房7根钻孔灌注桩进行静载试验研究、测试了各桩的竖向极限承载、水平临界荷载、水平极限荷载结果表明:在采用正循环钻进成孔工艺的条件下,两种不同类型的单桩竖向极限承载力可分别取1 560、3 896 kN、单桩承载力特征值可分别取780、1948 kN,单桩水平临界荷载可取320kN,单桩水平极限荷载可取640 kN钻孔灌注桩的承载力能够满足工程需求     

桩基承载性状分析的有限元-荷载传递联合法

提出了一种将有限元法和荷载传递法结合起来的桩基分析方法—有限元—荷载传递联合法。该法采用通用有限元程序ABAQUS实现了桩基竖向承载性状的计算分析。该法能非常简单地变化材料的本构关系和桩侧荷载传递函数。算例表明该方法计算结果可靠。对做过单桩静载试验得出单桩荷载传递规律的群桩,采用本文方法具有明显的优越性。     

参数反演法在深厚嵌岩群桩基础受力分析中的应用

桥梁群桩基础承载性能数值计算结果与岩土参数的选取密切相关,为探讨更为符合实际工程地质情况的群桩基础受力计算模式,采用MATLAB编制的改进BP神经网络与遗传算法相结合的遗传神经网络计算程序,建立参数反演算法。该方法首先利用改进的BP神经网络对正交设计的样本数据进行训练,然后采用遗传算法进行最优求解。基于戛洒江特大桥深厚嵌岩超长桩试桩静载试验的数据,以嵌岩段中风化页岩和中风化砂岩的体积模量Gn和剪切模量Gs为反演参数,以数值计算为正分析,获得合理的参数值并应用于深厚嵌岩群桩基础受力分析。结果表明:本文提供的获取深厚嵌岩群桩基础受力分析参数的反演算法,可以获取合理的岩土参数,较好地用于该桥深厚嵌岩群桩基础受力分析,对群桩基础分析具有参考意义。     

黏土斜坡地基中水平受荷桩承载特性研究

运用ABAQUS有限元分析软件建立桩基-边坡耦合三维数值模型,并模拟黏土边坡中的不排水加载条件,分析了坡度分别为0°,15°,30°,45°,60°条件下,桩顶水平荷载分级施加时的桩身水平变形和弯矩分布规律及变化趋势,研究黏土斜坡地基中单桩的水平承载特性。结果表明:斜坡对桩基水平承载力的影响不容忽视,坡度越大,桩身变形及弯矩越大;单桩水平临界/极限承载力均随坡度的增加而减小,提出了黏土斜坡地基中不同坡度区间内的单桩临界/极限承载力折减系数。     

淤土地基灌注桩水平承载特性试验及数值计算

针对淤土地基灌注桩水平荷载作用下桩体受力特性,通过现场水平承载力破坏性试验,对不同桩长、桩径和桩基上部土体的两个试验区进行对比研究,由现场实测得到的桩体桩身轴力与弯矩分布情况,得知桩径增加和桩基上部土体改善有助于提高水平承载力,但桩径的增加对水平承载力的提高效果更为显著;利用ABAQUS数值计算对水平承载特性进行研究,并与现场试验结果进行对比分析,对比表明:现场实测数据和数值模拟的拟合程度较好,说明有限元在桩基水平承载能力研究方面具有合理性,为进一步利用有限元研究桩体水平承载力提供了一定的理论基础.     

超长大直径桩承载特性试验研究

依托宁波某工程进行超长大直径桩的竖向抗压静载荷试验,得到桩顶荷载-沉降关系曲线,据此得出桩的极限承载力;桩身不同深度位置埋设有钢筋应力计,静载荷试验过程中记录不同荷载下不同深度钢筋应力计读数,通过换算得到桩身不同位置的轴力随荷载变化规律,并据此得到桩身极限侧摩阻力及极限端阻力;通过试验结果对超长大直径桩的承载特性进行分析,并将通过桩身轴力测试得到的桩基极限承载力与静载荷试验得到的桩基极限承载力进行对比,两者较为吻合,证明了测试结果的可靠性.     

用三维有限元法对超长单桩承载性能的研究

为了研究超长单桩与普通单桩承载性能的异同,基于有限元-荷载传递联合法,利用通用有限元软件ABAQUS,对均匀土中超长单桩的承载性状进行了分析研究。具体分析了桩长、桩径对超长大直径桩承载性能的影响,桩长越长,单桩极限承载力越高,同样荷载条件下桩顶位移越小,但这种提高的趋势变缓;桩径越大,相应桩的极限承载力越低;桩顶荷载位移曲线基本呈缓变型。桩身压缩量随桩长增加而增加,随荷载增加的变化基本上呈线性变化,但是桩长越长,这种变化表现出非线性,即桩身压缩量随桩顶荷载增加的趋势变大。