基于能量法的软土地基中基桩负摩阻力计算方法

为了有效计算与分析软土地基中基桩的受力与位移情况,采用土体弹塑性三折线模型计算桩侧土体的摩阻力与桩土相对位移。考虑桩侧土体发生沉降时桩-土保持能量平衡,导出产生负摩阻力时基桩的能量平衡方程,进而给出不同位移条件下桩身轴力与位移的计算式。最后,运用该方法对某工程实例进行数值计算,计算结果与实测数据基本一致,证实了三折线模型的能量平衡计算式能够用于分析基桩在各级均布荷载作用下的受力特性。     

桩间距对桩土相互作用影响的数值分析

采用数值计算方法，建立桩土相互作用的群桩模型，分析不同桩间距下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置变化规律以及桩周土体的位移情况。分析结果表明：① 不同桩间距情况下，桩侧摩阻力分布规律相类似，沿桩身呈非线性分布；在桩端附近表现出桩侧摩阻力的增强效应。随着桩间距的增大，中心桩和角桩的正负摩阻力均逐渐增大，中心桩的负摩阻力小于角桩的负摩阻力。② 桩体轴力沿桩身呈先增大后减小的变化规律，桩身轴力最大值的位置对应负摩阻力为零的位置。中心桩的轴力小于角桩的轴力；随着桩间距的增大，中心桩和角桩所承受的轴力均逐渐增大。     

软土地区抗拔桩承载特性现场试验研究

在工程实践中,抗拔桩基础已经得到广泛应用,但对于抗拔桩工作机理却研究较少。通过现场足尺试验,分析了抗拔桩的承载特性和变形特性,包括抗拔桩桩顶与桩底位移、桩身轴力分布、侧摩阻力分布以及侧摩阻力和桩土相对位移的关系等,试验结果表明:抗拔桩在受到上部荷载作用时,桩顶和桩底同时产生位移;随着上部荷载的增加,桩体下部侧面摩阻力逐次发挥作用,同时由于荷载在向下传递时不断减小,下部桩身所受轴力较小,桩土之间的相对位移也较小,桩侧摩阻力不易全部发挥出来。桩周各土层土的侧摩阻力达到最大所需的相对位移也可以利用桩土相对位移与侧摩阻力的关系曲线推算得出。试验结果对工程设计计算及相关研究提供了一定参考。更多还原     

边载和水平荷载作用下超长桩承载性状数值分析

采用有限元法,建立超长桩和土体共同作用的三维数值模型,研究受边载和水平荷载共同作用下超长桩的承载特性,分析超长桩侧摩阻力和桩身弯矩的变化规律。结果表明:水平荷载与边载比值k的增大可以有效改善桩侧负摩阻力,并且存在最优比值k=4。桩侧负摩阻力和桩身弯矩随着长径比的减小而减小;存在临界边载距离s=8 m,当边载距离s<8 m时,桩身负摩阻力随着边载距离的增大而减小,当s＞8 m时,边载对桩身负摩阻力几乎无影响。桩土刚度比的减小可有效提高超长桩承载力。同时应用多元非线性回归分析,得到最小桩侧摩阻力随不同因素变化的函数关系式。根据该式可预测不同因素组合下的最小桩侧摩阻力,有效避免桩侧负摩阻力的产生。     

基于颗粒流的基桩自平衡测试法数值模拟

为了揭示基桩自平衡测试法在加载过程中单桩的承载特性以及桩土相互作用规律,基于二维离散元软件PFC^2D模拟工程实践中基桩自平衡测试法的加载过程,分析单桩在受荷条件下的模拟试验。研究结果表明:①在加载初始阶段,桩侧阻力要优于桩端阻力发挥,但是桩端阻力也有一定的发挥,随着加载的进行,桩端阻力开始占据一定的作用;②在加载过程中,桩周土体孔隙率呈有规律的变化,具体表现为桩端一定范围内的土体孔隙率减小,且越靠近桩端,孔隙率变化越大,沿竖直方向变化趋势减小,桩侧土体孔隙率的变化则主要是荷载箱附近和上段桩上部一定范围内增大;③在加载过程中,随着荷载的增大,桩周土体颗粒之间的配位数,土体水平向应力、竖直向应力以及桩周土颗粒的位移均呈有规律的变化。研究结果可为自平衡测试法的理论研究提供参考。     

考虑压实度的填土场基桩负摩阻力试验

填土场地会因处理手段和时间的差异呈现出不同的压实度,填土压实度的差异往往导致不同程度的沉降,并引起不同程度的基桩负摩阻力。针对不同压实度填土场开展基桩承载性状模型试验,研究不同压实度填土对基桩负摩阻力的影响;分析了不同填土压实度的加卸载与基桩沉降、桩端阻力之间的关系;研究了基桩轴力、桩侧摩阻力沿深度的分布情况以及随时间的变化关系,桩周土体随固结时间的沉降变化情况。试验结果表明：填土场基桩负摩阻力的发展演化存在明显的时间效应,与填土沉降先快后慢的趋势一致;随填土层压实度增加基桩负摩阻力减少,中性点位置上移。     

大直径钻孔灌注长桩的静载试验研究

介绍了直径为1．0m，长度为68．03m的钻孔灌注试验桩的静载测试试验，对荷载（Q）－沉降量（s）曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧摩阻力与桩土相对位移关系以及桩端反力等进行了计算分析，给出了主要受力土层的单位极限摩阻力建议值和试验桩的极限承载力建议值。     

陆域堆载对框架码头桩基弯矩影响的试验研究

陆域堆载对码头岸坡及框架码头桩基受力变形均会产生一定的影响，为了探究堆载时框架码头桩基弯矩沿桩长的分布规律，以三峡库区的砂泥岩混合填料为试验土料，设置１３级陆域堆载荷载进行模型试验，测定桩身弯矩，分析其随陆域堆载值增加的变化规律及产生机理。结果表明，随着陆域堆载值的增加，码头桩基弯矩值增加，最大值发生在最后侧桩位，在设计配筋计算中需注意桩后受压，桩前受拉；陆域堆载引起桩基产生弯矩的主要原因有:土体水平侧向应力、桩侧摩阻力；仅考虑水平荷载作用引起桩基弯矩时，在较高桩位半理论值与试验值吻合较好，但在靠近嵌固端则因未考虑桩侧摩阻力引起较大偏差。     

产生刺入的复合地基摩阻力计算方法

根据分析复合地基桩土荷载传递机理,指出了目前摩阻力计算公式的不足。以桩土极限相对位移为界限,将桩分为2部分:接触面塑性段和接触面弹性段,对2部分的摩阻力分别采用2种不同的方法计算。采用有效应力法计算塑性滑动段摩阻力,并考虑了侧向土压力变化的影响;在接触面弹性段,假定摩阻力与桩土相对位移为线弹性关系,利用荷载传递法进行计算。由此推导出了摩阻力的计算公式,并可计算得到中性点深度和桩顶、桩端处的桩土应力比。实例表明,该计算方法与现场实测结果吻合较好。     

大直径钻孔灌注长桩的静载试验研究

介绍了直径为1.0m,长度为68.03m的钻孔灌注试验桩的静载测试试验,对荷载(Q)～沉降量(s)曲线、桩身轴心压力沿深度的分布规律、桩侧摩阻力与桩土相对位移关系以及桩端反力等进行了计算分析,给出了主要受力土层的单位极限摩阻力建议值和试验桩的极限承载力建议值。     

PCC桩复合地基桩土应力比的计算及影响因素分析

PCC桩是一种适合软土地区加固的刚性桩,以大面积PCC桩复合地基中的一个桩- 土-垫层单元为研究对象,考虑桩-土-垫层的共同作用,提出了PCC桩复合地基桩土应力比的一种计算方法。该方法假定桩土界面的摩阻力与桩土相对位移为理想弹塑性关系、同一水平面上桩间土与桩芯土沉降相同、桩端土符合Winkler地基模型,考虑桩-土-垫层的协同作用机理,推导出了PCC桩复合地基桩土应力比和沉降的计算公式,并根据推导出的公式对桩土应力比的影响因素进行了分析,为PCC桩复合地基优化设计提供参考和依据。     

围堤填筑对深厚软土地基既有群桩基础的影响研究

以某围堤穿越深厚软土区大桥群桩基础为工程实例,采用三维有限元数值计算手段,分析工程实施过程中附加荷载施加对既有桩基工作环境影响。研究结果表明①大面积堆载对桩基产生不利影响,并显著受控于桩-土摩擦系数,鉴于工程中取值较困难,通过对比数值计算桩周负摩擦力与原位试验地基土侧摩阻力标准值,确定本工程桩-土摩擦系数在0.2～0.3;②填筑会对邻近桩基产生负摩擦力,进而增加基桩轴力,但不引起桩身破坏;③对称而均匀的填筑可最大程度降低桩基不均匀沉降及附加荷载向地基深部水平向的扩散,基桩弯矩影响可控;④群桩中各基桩空间分布不同,附加荷载引起同一承台下基桩-土变形协调存在差异,对桥桩安全监测应具有针对性。该研究成果可有效克服规范法的一些局限,对于指导实际工程方案的制定以及工程施工过程中合理布置监测措施有一定参考价值。     

端夯扩碎石桩复合地基现场试验研究

结合南水北调工程SG14标的端夯扩碎石桩施工,根据现场静载、静力触探和动力触探试验以及室内土工试验对端夯扩碎石桩复合地基的桩土应力比、承载力以及桩间土的挤密效果进行了分析。试验表明:带有桩端扩大头的夯扩碎石桩的桩土应力比一般碎石桩大,试验所得桩土应力比一般在[4.2,7.4]之间;桩土应力比值随荷载的增加呈现先增后减,并逐渐趋于稳定,桩土应力比值随桩长的增大而增大;夯扩碎石桩复合地基的沉降曲线(P-S曲线)呈渐变型,没有明显的拐点或变化点出现;单桩复合地基承载力随着桩长的增大,承载力也逐渐增大;夯扩碎石桩施工能有效提高桩间土的强度,同时,对改善地基的不均匀沉降也有很好的效果。     

素混凝土桩复合地基承载机理的离散元分析

采用二维离散单元法模拟了素混凝土桩复合地基的浅层平板载荷试验。将数值试验结果与现场试验结果对比,以验证离散单元法的适用性,并基于加载过程中地基土体的宏微观响应,分析复合地基的破坏机理。分析结果表明:土体的转动场、应力偏转等变化较大的区域主要集中在直接承载的桩体周边区域,越向外侧所受影响越小;当荷载超过地基极限承载力时,复合地基发生冲切破坏,桩端发生刺入破坏;桩顶荷载、桩侧阻力、桩端阻力、桩土应力比与沉降的变化规律与现场试验结果相似,说明采用离散元法分析素混凝土桩复合地基的承载机理是可行的。     

软土路堤柔性桩复合地基工作机理研究

在分析柔性路堤下桩土受力性状的基础之上,利用有限元分析软件Ｐｌａｘｉｓ建立复合地基数值模 型,对柔性桩复合地基中不同的垫层模量及厚度的选取进行了模拟,重点研究了桩土及垫层的受力特 性。分析结果表明:当其他指标相同时,在相同均布荷载下,垫层模量对关键指标的影响不大;随着垫层 厚度的增加,垫层最大沉降及桩顶刺入量均逐渐减小并稳定在某一区间以内;桩顶应力及桩土应力比逐 渐增大,并有逐渐稳定趋势。研究成果可为软土路堤柔性桩复合地基的设计工作提供有益参考。     

考虑土体非线性时大直径端承桩竖向振动研究

为了研究层状地基中大直径桩的竖向振动特性,首先修正了经典土体振动模型,进一步研究了塑性指数及桩周土体应变对土体的动剪切应力、动剪切模量和滞回阻尼比的影响,并在此基础上将桩周土体分成不同区域,求解了考虑非线性情况下土体动阻抗,通过传递矩阵法得到了大直径端承桩在分层土体中的桩-土振动模型,最后给出了桩底动阻抗的影响因素和变化规律。结果表明:考虑土体非线性时,塑性指数、桩周土体应变、桩土相对刚度、桩的长细比对大直径桩动阻抗的影响较大,在工程设计中应重点考虑。     

桩-海洋黏土界面剪切性状试验研究

桩-土界面剪切性状制约着桩基受力特性,对研究桩-土相互作用机理具有重要意义。利用改进后的直剪仪,进行海洋黏土与钢板、混凝土板的界面剪切试验,研究不同含水率、不同固结时间的海洋黏土与钢、混凝土界面的剪切应力-剪切位移关系。结果表明:界面剪切应力-剪切位移关系表现出较好的弹塑性关系,可用双曲线模型表示;随着法向应力增大、含水率减小和固结时间增长,界面峰值剪切应力增大,所需峰值剪切位移增加,峰值剪应力的增加集中在固结开始后的14 d内;界面摩擦角和界面黏聚力随含水率增加而减小,界面摩擦角受固结时间影响不大,集中在20°～23°范围内,界面黏聚力随固结时间增加而增大,且集中在固结开始后的14 d内。研究成果可为海洋桩基工程沉桩阶段阻力估算及数值模拟提供参考。     

摩擦桩承载稳定性的概率分析方法

海相沉积土层深厚地区的桩基承载力主要是侧摩阻力，侧摩阻力直接决定于桩土间的相对位移。据此提出了按桩顶沉降准则分析摩擦桩承载稳定性的可靠度方法。首先引进接触面单元模拟桩-土的相互作用，采用数值模拟随机响应方法拟合桩顶位移的状态方程，并给出了在确定近似解析解时，近似函数形式的选取原则，函数中待定系数及数值模拟采样点的确定方法及步骤，可靠度指标及失效概率的计算方法。最后，作为工程实例，分析了某建筑物桩基的稳定性。     

混凝土芯砂石桩复合地基加固堤防软基试验研究

介绍了一种新型的地基处理方法——混凝土芯砂石桩复合地基法及其在水利防洪堤软基加固工程中的应用情况。通过现场原位观测和试验,研究了混凝土芯砂石桩复合地基固结变形、孔压消散、桩土应力分担及承载力特性,结果表明混凝土芯砂石桩强度高,排水固结能力强,能迅速提高桩间土强度和承载力,应用于水利堤防工程既能控制堤防深厚软基的工后沉降,又能提高堤防边坡的稳定性,推广应用前景良好。     

海上大直径钢管桩水平向桩土界面参数试桩分析

为了研究海上大直径钢管桩水平向承载机理与桩土作用关系,基于海上大直径钢管桩水平向静载试验成果数据,运用 API 规范建议的 p － y 曲线方法,结合有限差分解法,对海上大直径钢管桩水平承载特性及桩土界面参数分析计算方法进行研究。结果表明,地基上部土层的性状是影响基桩水平承载性能的主要因素; 采用土体参数范围值计算的基桩水平承载性能基本可以反映土体的真实性状。按照 API 规范给出的 p － y 曲线模式计算得到的桩身挠度和弯矩与试桩测试数据存在一定的拟合关系,拟合优度在 0. 891 ～ 0. 932 之间,其中黏性土的拟合优度整体上大于无黏土,浅层黏性土的拟合优度大于深层黏性土。在 0 ～ 20 mm 水平位移下,桩侧土体处于线弹性状态,桩身挠度与弯矩的计算值均大于测试值,说明此时 p － y 曲线法低估了土体性能; 在大于 20 mm 的水平位移下,桩侧土体处于非线性状态,桩身挠度与弯矩的计算值均小于测试值,表明此时 p － y 曲线法高估了土体性能。研究成果可为进一步深入分析海上大直径钢管桩水平向承载性状和桩土的相互作用机理提供参考。