考虑超静孔隙水压力影响的海上风机桩基承载力高应变检测方法研究

海上风机大多采用桩基,单桩承载力是评价桩基设计和施工质量的重要参数。高应变法是目前常用的单桩承载力检测方法,为获取桩基承载力最终值,通常需在沉桩后达到休止时间方可进行复打测试。受施工条件和成本的限制,海上风机桩基进行复打测试难度较大,一般条件下无法完成。本文通过计算沉桩时的超静孔隙水压力,结合沉桩时桩基承载力的高应变检测值,分析超静孔隙水压力完全消散后的桩基承载力,并通过现场试验验证了该法的合理性,且在实际工程中得到了应用,可为类似工程的桩基设计及检测提供参考。     

管桩振动沉桩施工对地基软土的影响

饱和软粘土地基沉桩过程中,挤土效应形成的超静孔隙水压力对工程有着重要的影响,介绍了沉桩过程超静孔隙水压力计算方法和消散规律的理论计算方法,并对照中远船务舟山造船基地船台管桩施工中地基软土超静孔隙水压力观测数据进行比较分析,分析结果表明计算结果和实测数据比较吻合;对工程实测孔隙水压力和水平位移观测资料进行分析,研究管桩加固施工过程中对船台软土地基稳定安全的影响。     

PHC高强预应力混凝土管桩施工

以渭南卤阳湖开发区保障性住房综合小区工程B2号楼为例,阐述PCH高强预应力混凝土管桩采用锤击法施工中应注意的事项和质量控制要点,PHC高强预应力混凝土管桩具有地承载力高、抗弯抗裂性好、桩身强度高、耐久性好、沉桩稳定、穿透性能强、施工速度快、造价适宜等优势,被广泛应用于各类建筑工程基础。施工结束后,要做承载力和桩身完整性检测,结果要求全部合格、承载力要满足设计要求。该工程设计管桩122根,共选取10桩做高应变检测、测试结果表明单桩竖向极限承载力标准值满足2700k N的设计要求;选取63根管桩做低应变检测,测试结果表明63根桩桩身完整性较好。     

饱和软土地基中沉桩引起的超孔隙水压力的影响

饱和软土地基中桩基设计与沉桩引起的超孔隙水压力大小及其消散有密切关系。通过对挤土桩沉桩过程的理论研究和资料分析,探讨了沉桩时单桩与群桩周围土中产生的超孔隙水压力的大小、分布及影响范围。并对实测资料进行了对比和概述。     

水库施工静压桩挤土效应数值模拟分析

采用静压桩法将桩贯入地基会对周围土体的应力状态产生显著影响，严重影响水工建筑物安全运行。采用Abaqus有限元软件并结合室内试验，预测了桩基沉桩过程以及安装结束后土体应力的变化规律，分析了不同超固结比下桩基施工过程对地基土土体孔隙水压力和应力的影响，并提出了提高桩基承载力的施工措施，可为类似工程提供参考。     

岩基海床区高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能影响分析

针对岩基海床复杂的建设条件,基于福建省某在建海上风电项目现场沉桩资料,通过建立结构计算模型,分析实测沉桩高程偏差以及参数敏感性,研究高桩承台基础沉桩高程偏差对风机基础性能的影响.分析结果表明:桩端高程对摩擦桩基础的桩基承载力和整机频率以及对嵌岩桩基础的桩端裂纹和整机频率有较大影响,而对钢管桩应力、嵌岩桩基础桩基承载力影...     

海上导管架沉桩施工送桩器能量消散分析

由于部分液压冲击锤不具备水下沉桩能力,海上风电先桩法导管架沉桩施工需要借助送桩器进行送桩。在工程桩桩顶插接送桩器,打桩锤通过锤击送桩器,将能量传递至工程桩,从而将桩打入。通过高应变动力检测手段检测锤击时送桩器及工程桩能量和应力,可以测算送桩器能量消散比例,为海上风电行业沉桩施工及打入性分析提供参考。     

双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析

为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60%的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。     

考虑应变软化的单桩桩周土固结解

基于一维固结理论,假定桩壁为不透水边界,引入了考虑应变软化和桩径大小影响的超静孔隙水压力的解析解作为初始条件,并考虑了弹性区超静孔隙水压力对桩周土固结的影响,采用数学物理方法推导出桩周土的固结解。理论计算值和现场孔压监测成果吻合较好,表明该解析解对预测沉桩后桩周土中孔压消散过程具有一定实用价值。     

高应变动力测试技术在桩基工程检测中的应用

结合桩基工程检测实践，介绍了高应变动力测试技术在华能淮阴电厂工程检测中的应用。通过对同一根桩上大量的桩基静载荷试验和高应变动载荷试验的对比研究，分析了高应变测试极限承载力的准确性与可靠性，指出高应变测试极限承载力的精度较高，误差在3%以内，并提出了消除高应变测试误差的一些方法和注意事项。     

振冲系泊桩基础成桩试验研究

目前海上风电以单桩或群桩基础为主,基础依靠深插桩体满足风机结构竖向抗拔承载力要求,随着大功率海上风电机组的投产与安装,如何提高桩基础抗拔承载能力成为制约海上风电大规模发展的瓶颈。本文以改进的振冲器为施工器械,结合预应力锚杆关键技术,综合振冲加固与高压旋喷桩的施工工艺形成了振冲系泊桩成套施工技术,提出了振冲系泊桩新型桩基础;开展了现场成桩试验和现场载荷试验,结果显示:运用该成套技术形成的振冲系泊桩桩身完整性良好且具有较强的抗拔性能;进行了有限元模拟仿真,分析了振冲系泊桩承载机理和破坏模式,通过仿真计算知3.5 m桩长的振冲系泊桩在一般黏土地基中的单桩极限抗拔承载力可达450 kN,是相同桩长的圆柱桩的7.5倍。     

单桩竖向抗拔承载力离心模型试验研究

结合某海上风电场桩基工程中的大直径超长钢管桩抗拔承载力研究,利用离心模拟技术,初步推求得出荷载-位移的关系曲线（即Q-S曲线）,并与现场抗拔试验成果得出的Q-S曲线进行了比较,分析两者加载方式和加载速率的不同对Q-S曲线的影响。结果发现,上拔力的加载速率较快,求得的单桩抗拔极限承载力偏高。     

混凝土芯砂石桩复合地基固结计算

混凝土芯砂石桩复合地基具备了刚性桩复合地基承载力高及砂井地基排水固结快这两方面优点。复合地基固结计算中需要考虑其独特的刚性桩-砂桩-土荷载传递及环形排水边界。采用桩土荷载分担考虑芯桩的应力集中,建立能考虑混凝土芯砂石桩复合地基环形排水通道的加固区固结计算模型,并采用改进谢康和法计算下卧层的固结。基于现场实测的桩土荷载,借助本文方法计算分析了试验段工程的超静孔压消散规律、固结度增长规律以及沉降发展规律,计算结果与现场实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性。     

加装稳定翼的海上风电大直径单桩基础数值仿真

针对海上风电机组大直径单桩基础水平位移不易控制等问题,提出了一种加装稳定翼的单桩结构型式.通过在近地表(泥面)一定范围内的桩身设置一组翼板,充分利用浅层桩前土的抗力,增强了基桩水平承载性能.借助数值仿真计算结果,采用指数拟合法、四阶多项式拟合法对水平荷载与基桩水平位移关系进行拟合,进而求解单桩水平极限承载力.结果表明,四阶多项式拟合法精度更高;加装稳定翼的单桩水平位移及桩身最大弯矩明显降低,单桩水平极限承载力显著增强,稳定翼安装位置会对基桩水平承载力的提高效果产生影响.该结构形式可推广到其他海上风电基础结构小直径钢管桩的桩型改良中,有利于减小相应的材料成本及施工成本.     

基于ANSYS的近海工程桩基础p-y曲线研究

海上风电机组体积庞大,桩基础需要承受很大的上部结构风压、波浪和自重等荷载的作用,为保证机组正常运行,需要对桩土相互作用进行研究。侧向受荷桩在近海工程中有着十分广泛的应用,p-y曲线法是分析侧向受荷桩桩土非线性相互作用的重要方法。不同土层土体参数各异,粘土和砂土的p-y曲线公式也不相同。采用我国海洋工程常用的API规范法分析土体相关参数,通过p-y曲线分析了混合分层地基的桩土作用相关特性,并且利用ANSYS中的COMBIN39单元实现桩土相互作用仿真计算,绘制出了单元等效应力云图和弯矩分布云图。计算结果表明,在产生相同位移时粘土中的土抗力比砂土要小得多。单桩在风浪等荷载作用下,最大弯矩发生在水面附近;最大位移发生在平台顶部,且最大位移可达0.35 m。研究成果可为近海工程桩基础和平台安全保护提供参考依据。     

加翼桩水平承载力计算方法研究

加翼桩作为海上风电基础的新型结构,目前相关研究甚少。基于ABAQUS三维数值仿真模型,对比分析了海上风电大直径单桩与加翼桩在水平荷载作用下桩身弯矩、应力、位移、泥面处桩基倾斜率、极限承载力以及破坏模式等水平承载性能。研究了大直径单桩和加翼桩桩身与翼板土压力分布,基于计算结果和桩土作用机理,参考现行规范中P-Y曲线模式,对相关系数进行修正,提出软黏土地基大直径单桩P-Y曲线。根据加翼桩翼板面积、形状、刚度和埋深等翼板参数对加翼桩水平承载性能影响的研究成果,提出基于大直径单桩承载力的软黏土地基大直径加翼桩极限承载力经验式和加翼桩翼板参数影响系数的计算式,为加翼桩的研究和运用提供了技术支撑。     

大型炼厂软弱地基PHC管桩现场试验与分析

针对大型炼厂工程软弱地基处理的复杂性,开展了PHC管桩的现场试验,完成了PHC管桩施工后的低应变、高应变动力测试及单桩水平、抗压静载荷试验。基于低、高应变测试结果分析了桩身质量及完整性;以高应变测试和静载荷试验结果验证了单桩承载能力;对不同桩径的PHC管桩经济性做了比较分析。静载荷试验结果表明,PHC管桩单桩承载力能达到设计要求;PHC管桩桩径为400 mm时,桩长对单桩极限承载力影响较大,桩径为500 mm或600 mm时,桩长影响较小;同一桩长的单桩极限承载力随桩径增大而增大,不同桩长的增大形式存在差异;灌芯桩比不灌芯桩单桩水平承载力提高50%以上;从经济角度考虑,抗压PHC管桩首选500,桩端持力层选择强风化-中风化泥岩或全风化-中风化砂岩为宜。      

上拔力-水平力-扭矩组合荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩广泛应用于桥梁、水上钻井平台及风力发电基础等工程中,其承载特性十分复杂。为揭示上拔力-水平力-扭矩共同作用下斜桩单桩的承载特性,利用自主设计制作的加载设备,在砂土地基中开展了4根斜桩室内模型试验,研究了桩身倾角、上拔及水平荷载对受扭斜桩桩顶水平位移、扭转角及桩身扭矩、弯矩的影响。试验结果表明：斜桩水平承载力随桩身倾角的增大而增大;倾角及上拔荷载的增大均会导致斜桩极限扭转承载力的减小;斜桩最大弯矩受到桩身倾斜角度及桩顶上拔荷载的影响,随其增加而增加;组合荷载作用下的斜桩存在有效荷载传递深度。     

海上风电伞式吸力锚基础承载性能研究

针对在海上风机基础应用过程中遇到的问题,提出了新型伞式吸力锚基础(USAF),结合其实际条件下的受力特点,采用大型通用有限元软件ABAQUS对其在垂向荷载V和弯矩荷载M以及V-M联合作用下的受力变形特点进行分析。分析中将位移作为失效破坏标准,采用位移加载法和固定位移比加载法分别进行单调加载和联合加载。结果表明锚枝、筒裙的增加可以一定程度的提高USAF的承载性能,其中锚枝的增加对承载性能提高的并不明显,筒裙对承载性能的提高较为明显;弯矩荷载作用下USAF具有刚性短桩的性质并且会发生旋转;在V-M联合加载作用下得到了USAF的破坏包络线以及包络线随USAF主筒长径比的变化规律。通过数值模拟得到了以上结论可以为USAF的推广和应用提供一定的参考。