桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩–土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩–土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩–土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩–土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场研究

静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度内土体的水平及竖向位移场。根据压桩过程中近桩身土体变形特性对大变形条件下近桩周土体位移场做出相应的理论推导,并分析大小应变条件下挤土位移场的差别。利用所获得的挤土位移理论解分析超孔压消隙对土体位移场的影响,与现场测试结果进行对比,结果表明:静压单桩水平挤土位移和地表面隆起量均随孔隙水压力的消散而减小;考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场的理论解和实测值变化规律相一致,且数值上基本吻合,能够满足工程需要。     

排水刚性桩沉桩挤土效应的现场试验研究

排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于江阴一中新建教学楼桩基工程,开展了排水刚性桩与不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,实时动态监测排水桩与普通桩桩周土体中不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力及孔隙水压力的变化情况,研究排水刚性桩的沉桩挤土效应。试验结果表明：排水桩能够减小沉桩过程中桩周土体因桩身挤土而发生的侧向水平位移,在距桩心3倍桩径处,排水桩桩周土体的最大水平位移为普通桩的1/6,在距桩心6倍桩径处,排水桩为普通桩的2/5;排水桩能够大幅降低桩周土体因沉桩挤土而产生的超孔隙水压力,深度15m,距离桩中心2倍桩径处,排水桩的超孔压峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够减少沉桩过程中桩周土体的挤土压力,降低沉桩挤土对桩周原有土压力的影响,在深度15m距桩心2倍桩径处,排水桩的土压力变化的峰值仅为普通桩的1/4。现场试验数据为排水刚性桩的工程应用提供了设计参考依据。     

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。     

桩尖角对PHC管桩沉桩挤土位移影响的有限元分析

文章基于某长江大桥管桩基础工程项目,利用ABAQUS软件对锤击法PHC管桩沉桩的挤土位移进行了数值计算,研究了不同桩尖角对PHC管桩沉桩贯入过程挤土位移的作用。研究结果表明:桩尖角不同,沉桩过程中产生的竖向挤土位移不同,其大小与地表土体挤出高度存在负相关,当沉桩贯入3m深后,对桩顶地表土体的位移几乎没有影响;改变桩尖角大小对径向挤土位移无明显作用。     

静压桩在不同沉桩速率下的透明土模型试验研究

静压沉桩过程中沉桩速率决定着桩周土体扰动程度与范围，而目前在静压沉桩中考虑沉桩速率对桩周土体变形影响的研究还较少。基于透明土相似材料和粒子图像测速技术(PIV),开展静压沉桩可视化模型试验研究，分析不同沉桩速率下桩周土体位移场及其演化过程。结果表明：不同沉桩速率下桩周土体位移模式表现出斜向下挤密扩张→侧向挤压→斜向上挤出的动态变化过程；沉桩初期和后期扰动范围发生变化的原因是高速沉桩下桩端下提前产生了高应力区；高速沉桩对桩周土体扰动范围略大于低速沉桩；桩周土体总的运动趋势为向上运动，且沉桩速率越大，距离桩体越近，土体竖向位移量越大。研究成果可为合理设计沉桩速率和保障施工质量与安全提供技术支持。     

管桩水泥土复合桩挤土效应现场试验

管桩水泥土复合桩是适用于软土地基的一种新型复合桩。为研究该复合桩施工过程挤土效应引起的桩周应力场随时间、空间的变化规律,结合工程实例,对其进行桩侧水平应力及孔隙水压力测试。试验结果表明:水泥粉喷桩施工过程中桩周土体应力场显著变化;粉喷桩施工造成桩周土体应力释放,有效减小了管桩静压沉桩挤土效应;管桩桩端到达测点高程时产生的超孔压最大,沉桩挤土竖向影响范围约为1.83~2.67倍沉桩深度;沉桩过程中超孔压比随距桩心距离的增加而近似呈线性规律减小,挤土产生超孔压的影响范围约为8倍管桩外径。     

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。     

预钻孔措施对静压桩挤土效应的影响分析

桩位处预钻孔是工程中减弱沉桩挤土效应的有效措施之一。根据Drucker-Prager破坏准则及有限变形理论,建立了桩–土相互作用及连续贯入的有限元模型,利用得到的模型模拟了预钻孔措施下沉桩产生的挤土位移场,并和现场实测进行了对比。结果表明,预钻孔的孔径与孔深是影响静压桩挤土效应的重要因素,二者的结合会更有效地减少挤土效应的广度和深度。在同样孔深情况下,随着孔径的增大,所产生的挤土位移相应减小;相同孔径情况下,孔越深产生的挤土效应就越小。     

静压桩残余应力数值模拟及其对桩承载性状影响分析

利用有限元方法建立了符合静压桩实际的有限元模型。该模型采用有限变形理论和自适应网格技术,并通过桩土界面的接触和施加位移荷载来实现压桩过程。运用计算得到的静压桩残余应力分析了其对桩承载性状的影响。结果表明,忽略残余应力的影响会导致量测的桩身极限承载力偏高,而桩端极限承载力偏低。     

基于桩土界面的静压桩沉桩效应与承载特性室内试验研究

饱和黏性土地基中桩土界面的受力特性会对静压桩沉桩效应及长期承载力的发挥产生重要影响。通过黏性土地基中桩身表面嵌入式安装硅压阻式传感器的静压桩模型试验,分别对开口和闭口静压桩沉桩和加载过程的桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力进行研究。结果表明：在沉桩过程中,桩土界面超静孔隙水压力及有效径向应力随入土深度逐渐增加,沉桩结束时增量幅值随着h/D(h为传感器距桩端距离,D为桩径)增大而减小,同一h/D位置处闭口桩的增量幅值大于开口桩的;同一入土深度处,桩身不同h/D位置处桩土界面有效径向应力存在退化现象,且随着h/D和入土深度的增加退化越明显。在加载过程中,h/D=1和h/D=5位置处桩土界面超静孔隙水压力相比沉桩结束时减小,且随着h/D增大,减小幅度也增大;同一h/D位置处,桩土界面有效径向应力增量幅值随着桩顶施加荷载值增加而增大。沉桩过程和加载过程桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力均随着h/D的增加而减小,不同h/D位置处桩土间的有效径向应力变化是沉桩和加载过程桩土界面受力机理不同的重要原因。     

贯入双层土中的混凝土管桩桩模与土体作用研究

采用ABAQUS有限元法模拟了混凝土管桩桩模贯入试验过程中贯入阻力的变化规律和桩周土体的水平位移,通过试验数据与计算结果的对比,验证了采用有限元法模拟桩模贯入过程的适用性。在此基础上,探讨了桩模贯入深度、上层土体厚度、桩径、土体强度和桩土摩擦系数在桩模贯入过程中,对桩周土体水平位移和桩模贯入阻力的影响。结果表明：桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径关系紧密,并得到了桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径之间的关系式;上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数对桩模贯入阻力影响较大,总结了桩模贯入阻力与上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数之间的关系式。最后采用土体附加水平应力云图解释了贯入深度对桩周土体水平位移的影响;桩模贯入上软下硬土层时,桩周土体最大水平位移出现在上层软土中,计算结果可为现浇混凝土管桩在施工设计和桩土相互作用分析提供参考依据。     

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。     

密排支护桩挤土位移简化计算方法

预制密排基坑支护桩沉桩时,对基坑外的建（构）筑物和基坑内的桩基础产生了不利影响,有必要研究其挤土产生的位移。基于单桩挤土位移场的解析解,推导出密排桩挤土位移计算公式,计算不同桩数时沉桩地表位移、对比不同桩数时不同深度处沉桩位移、分析不同直径桩沉桩位移变化规律。得出：随着桩径的增大,挤土水平位移和竖向位移均逐渐增大;在径向距桩距离一定时,随着桩数的增多,沉桩产生的挤土水平和竖向位移均增大;密排支护桩两侧5～8倍桩径范围是挤土位移急剧变化区,在其两侧的挤土影响范围约为1.5～2倍桩长。     

静压桩挤土效应研究综述

文章概述了静压桩挤土效应的研究发展过程，对静压桩沉桩分析的圆孔扩张理论、应变路径法、有限元分析和滑移线理论等四种方法逐一进行评述，同时总结了前人所采用的模型槽试验研究方法以及在工程实践中所取得的经验与教训。并提出该课题今后的发展方向。     

考虑施工顺序及遮栏效应的静压群桩挤土位移场研究

基于应变路径法及源汇法理论,建立了已存在桩情况下单桩挤土位移场。在此基础上,结合拉格朗日插值函数推导出了考虑施工顺序及遮栏效应的群桩挤土位移场的解析解。该解较各桩的简单叠加更符合工程实际情况,而且能够简化为不考虑施工顺序的静压群桩挤土位移场的解答。利用得到的解析解对群桩产生的挤土位移场进行了分析,结果表明:与忽略施工顺序及遮栏效应的群桩挤土位移场相比,考虑施工顺序及遮栏效应的迎桩面挤土位移较大,而背桩面的挤土位移较小。