桩端阻及侧阻与桩沉降间关系的确定

有许多分别确定桩端阻及桩侧阻与沉降关系的方法。其中之一是从桩静载荷试验曲线中把二者分开，较普遍的作法是假设极限荷载之后桩侧阻不再增加成为常数，极限荷载之前桩端阻与沉降成线性关系。据此有几种作图法来确定极限荷限时的端阻及侧阻。本文在现场试验的基础上，分析了桩端阻及侧阻的发育特性，认为用双曲线拟合桩端阻一沉降曲线更为切实实际，从而建议了一种从桩静载荷试验曲线分别确定端阻及侧阻与沉降关系的方法。     

PHC管桩和预制方桩受力性状试验对比分析

通过在同一场地的预应力高强混凝土管桩（PHC桩）和预制方桩中埋设钢筋应力计的静载对比试验,比较了两类桩的荷载-沉降曲线、桩身轴力分布情况、桩侧摩阻力和桩端摩阻力发挥性状的异同,研究了PHC管桩的荷载传递机制,发现其侧阻和端阻的发挥规律与预制方桩相同,但在PHC管桩和方桩侧表面积相近的条件下,在最大试验荷载作用时,两者的侧阻和端阻发挥程度不同,PHC管桩平均单位侧阻比预制方桩低8.1 %,而端阻比方桩高24 %以上。     

基于光纤光栅传感技术的静压沉桩贯入特性及影响因素研究

针对黏性土中静压沉桩贯入特性方面的研究相对较少的状况,基于光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感技术,考虑开口、闭口不同桩端形式和不同桩径,研究了静压沉桩过程中沉桩阻力、桩身轴力以及桩身单位侧摩阻力的变化规律。通过静压沉桩模型试验,分析了桩端形式、桩径、沉桩深度等因素对沉桩阻力、桩身轴力及桩身单位侧摩阻力的影响规律。研究结果表明:FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越,能够准确体现静压管桩的贯入特性。沉桩结束时开口和闭口试桩的桩端阻力分别约占沉桩阻力的66.7%、59.5%。沉桩过程不可忽略开口土塞效应和桩径对沉桩阻力的影响。桩身轴力的分布形式不会因桩端形式而发生改变。桩径140 mm试桩的桩身轴力传递性能优于桩径100 mm试桩,两试桩桩身轴力递减率分别为40.8%、34.2%。开口试桩内管和外管桩身单位侧摩阻力最大值分别为1.67、4.83 kPa,均小于闭口试桩。贯入深度为90 cm时桩身单位侧摩阻力最大值随着桩径增加而增大,同一深度桩径越大桩身单位侧摩阻力"侧阻退化"越明显。入土深度为30 cm时两不同桩径桩身单位侧摩阻力减幅相差0.93 kPa。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。     

考虑桩-土体系渐进破坏的单桩承载特性研究

针对目前桩基承载特性确定时未考虑桩-土体系渐进变形过程的现状,采用现场试验和理论分析等手段对考虑桩-土体系渐进破坏的单桩承载特性展开研究。首先,利用现场试验数据对侧阻和端阻的软化特性展开深入探讨,提出了侧阻和端阻软化模型,明确了模型中各参数取值方法,并验证了其合理性。同时,根据提出的侧阻和端阻软化模型,建立了一种可考虑桩-土体系渐进破坏的单桩承载特性的迭代算法。算例分析表明,计算获得的破坏性单桩承载特性与实测值有较好的一致性,且可反映侧阻和端阻的破坏特性。实际工程中,结合单桩承载特性分析算法,可根据单桩的实际受力特点灵活选用不同形式的侧阻和端阻荷载传递函数来分析不同桩顶荷载水平下的单桩受力特性。     

3种模式下钻孔灌注桩桩-土剪切特性现场试验研究

不同的桩-土剪切模式对桩-土剪切位移量的大小和桩侧摩阻力的发挥有重要影响。对抗压桩、顶拔桩和负摩擦桩等3种模式的6根钻孔灌注桩的剪切特性进行了现场加载试验与长期监测。通过对不同桩型的桩身应变、桩顶位移和桩周土沉降等试验资料的系统分析,建立了"侧阻-位移"曲线确定各模式桩-土剪切位移量和不同深度的极限侧阻力。根据不同桩-土剪切模式极限侧阻力的发挥特征,分析了桩-土相对运动方向、剪切边界约束条件、剪切位移量、加载速率和剪切历时等5个因素对极限侧阻力发挥的不同影响。讨论了利用现场顶拔桩试验结果对桩负摩阻力增大段的极限负摩阻力进行预测的可行性,供同行参考借鉴。     

考虑土拱效应的悬臂式抗滑桩最大桩间距确定

合理桩间距的确定是抗滑桩设计的重要内容之一。认为抗滑桩的抗滑能力主要来自桩身迎荷面的阻滑能力和桩侧的阻滑能力这两个方面。在假定抗滑桩这两方面的阻滑能力均充分发挥的基础上,从桩侧摩阻力与桩后土拱极限剪切作用厚度范围内的摩阻力与拱后滑坡推力之间的静力平衡条件出发,基于Mohr-Coulomb强度准则,简化摩阻力的分布形式,建立悬臂式抗滑桩桩间距的计算公式。在此基础上,进一步研究了滑坡体的黏聚力、滑坡推力及抗滑桩的截面尺寸等因素对桩间距的影响。参数分析结果表明：桩侧阻滑能力在整个抗滑桩的抗滑能力中占有重要比例,且主要受桩侧面宽度控制;滑坡土体的黏聚力、内摩擦角,桩截面宽度等因素对抗滑桩最大桩间距具有较大程度影响。     

不同成桩工艺条件下冻结粉土中基桩承载性状试验研究

桩基础作为冻土工程中最适宜的基础形式,主要采用插入桩、静压桩和灌注桩三种桩型,因其成桩工艺不同对冻土地基及桩基自身造成的差异不一。为研究不同成桩工艺对冻土地基及基桩承载性状的影响,通过开展室内-1.5 ℃条件下单桩静载模型试验,分析在冻结粉土中不同成桩工艺对地温场、桩基极限承载力、桩身轴力以及桩侧摩阻（冻结力）的影响规律。试验结果表明：灌注桩对桩周地温场扰动剧烈,桩侧温度较高,地温变化幅度大。随着桩周土体的回冻,地温逐步降低,其中灌注桩桩侧降温速率最大;在承载力方面,2根灌注桩的极限承载力约为12.8 kN,静压桩为11.6 kN,插入桩极限承载力最小,仅为钻孔灌注桩的2/3。并对比4种不同成桩工艺的基桩在不同荷载条件下对应的沉降量,体现出成桩工艺对基桩沉降造成的差异性;随着桩顶荷载的逐级增加,桩侧摩阻（冻结力）和桩端阻力逐渐发挥作用,桩身上部1/3由于温度较低,致使桩侧摩阻（冻结力）较大,在10 cm深度附近温度最低,使桩侧摩阻（冻结力）达到最大值;并对比4种不同成桩工艺的基桩在荷载5.6 kN下轴力沿桩身的传递情况,发现静压桩更易把荷载传递到冻土区深层地基。     

模型支盘桩的试验研究

设计了一个室内模型试验装置,来研究支盘桩的承载和变形性能以及影响因素。通过其与等直径模型桩的对比试验,证明了支盘桩在承载能力和抗沉降变形上的优越性,证实了由于盘顶临空面的存在使盘顶一定范围的土体对桩的侧阻很小,另外,盘底土体由于与盘一起产生变形,在紧邻盘底的位置甚至可能产生负摩擦作用,因此在盘距较小时两盘之间的土体对桩的侧阻几乎可以忽略,设计时应给予充分重视。     

循环荷载作用下单桩动力模型试验与桩−土界面特性研究

通过开展红黏土中单桩轴向循环振动模型试验,研究不同循环荷载比和加载频率对桩长期动力特性的影响,从桩侧土剪切刚度和侧阻退化两方面出发,对循环荷载作用下桩顶累积沉降机制进行分析。在FLAC3D中,实现能够反映剪切刚度疲劳退化的修正Hardin-Drnevich（H-D）模型,并对常法向刚度（CNS）循环剪切下侧阻退化进行数值模拟。试验发现,循环荷载幅值是桩顶累积沉降变化的重要影响因素;桩顶动刚度在加载初期要先经历一个迅速降低的短暂过渡阶段,之后则不随振次的增加而改变;桩身振动在桩周土中引起的超孔压较小,有效应力的降低不足于使侧阻力发生较大程度的退化;随着加载速度的增大,桩顶动刚度和加速度均随之增大。采用修正H-D模型得到的理论滞回曲线与数值结果基本吻合,验证了程序编制的正确性。     

考虑桩径和桩侧摩阻力分布的改进Geddes桩基沉降分析方法

Geddes方法是我国桩基工程实践中常用的计算群桩沉降的一种弹性理论方法,其原理简单,易于应用,但其也有着比较明显的缺点。首先,Geddes法没有考虑桩径的影响,计算时会在桩端平面产生很大的应力集中;其次,Geddes法中假设的侧摩阻力分布模式过于简单,与工作状态下长桩的侧阻分布差别较大。为了解决这些问题,在Geddes方法的基础上,首先假设端阻力沿桩端平面均匀分布,桩侧摩阻力沿桩侧表面分布,采用数学积分与高斯积分相结合的方法计算地基附加应力,改善应力集中的影响;其次通过对Geddes方法原有侧阻分布模式的几何叠加,得到桩侧摩阻力两段式分布时地基附加应力的计算公式。计算表明,改进后的Geddes方法计算桩基沉降要比原有的Geddes方法计算值小。     

成层土中倾斜荷载作用下桩承载力有限元分析

利用有限元方法对现场单桩水平载荷试验进行模拟,在此基础上,分析了成层土中桩在倾斜荷载作用下其竖向分量的有利作用和横向土抗力分布特点。计算结果表明,在地面下一定范围内,倾斜荷载作用下的桩侧摩阻力比水平荷载作用下的桩侧摩阻力大。在土层分界处土抗力分布有明显的跳跃。达到一定深度后,横向土抗力主要是静止土压力,而由荷载引起的横向土抗力很小。承台能有效减小土体及桩的水平位移。模拟的灌注桩和钢管桩桩顶在地面以上的自由长度较小,竖向分量由于桩身挠曲变形而产生的P-Δ效应较小,所以就算例中的灌注桩和钢管桩而言,荷载倾斜度不大时,荷载竖向分量提高了桩的侧阻并由此增大桩侧土竖向应力,对桩水平承载力总体上起到了有利的作用。     

桩端阻力与桩侧阻力相互作用研究

以嵌岩桩为例,通过进行室内模型试验分析,研究了桩端阻力与桩侧阻力的相互作用。结果表明,桩端岩层对桩侧阻力有较大影响,表现为随着桩端岩石强度的越高,桩侧阻力有增大现象,但这种桩侧阻力的增强效应并不发生在整个桩侧,只集中在桩端附近,反过来,较好的桩侧岩层又可使桩端阻力增大。利用此种相互作用关系可提高桩的承载力,优化桩基设计。     

A lateral soil resistance model for XCC pile in soft clay considering the effect of the geometry of cross section

In this paper, a series of well-calibrated finite-element analyses are performed to quantify the influence of the geometry of cross section on the load transfer mechanism of X-section Cast-in-place Concrete (XCC) pile under lateral load, aiming to propose a lateral soil resistance model for XCC pile in soft clay. Based on the results of the numerical parametric analysis, the failure mechanism of soil flow and the ultimate lateral soil pressure are investigated to reveal the underlying mechanism that controls the cross-section geometry-dependency response. Finally, a general p-y formula for XCC pile, which can well capture the lateral behavior of XCC pile considering the various cross section geometries, is developed. In addition, compared with the traditional circular cross section pile with the same area, the XCC pile is more effective in terms of resistance to lateral load.

     

轴向荷载对斜桩水平承载特性影响试验及理论研究

斜群桩受水平荷载作用时,群桩中的基桩受到径向荷载、轴向荷载和弯矩的共同作用。为研究轴向荷载对斜桩水平承载特性的影响,完成了3根单桩以及1组1×2斜桩的大尺寸模型试验。试验结果表明：轴向拉力作用会降低斜桩的水平刚度和极限承载力;而轴向压力作用则会使其水平刚度和极限承载力提高。基于桩侧浅层土体楔形破坏假定,推导了考虑轴向荷载影响的斜桩水平极限土抗力计算公式,提出了桩侧土抗力的p-y曲线方法,并通过模型试验及现场试验验证其合理性。     

基于扁铲侧胀试验的桩基水平承载力分析

依据扁铲侧胀试验的结果,对桩侧土水平抗力系数的比例系数进行了估算,并估算出单桩水平承载力设计值;根据单桩水平载荷试验的成果,计算出试验桩的水平临界荷载平均值,并得到桩侧土水平抗力系数的比例系数;在此基础上,对两者进行了对比分析,其单桩水平承载力非常接近,但比例系数存在差异。认为不宜将试桩的结果直接应用于工程桩的水平承载力计算,应根据工程桩的实际情况,考虑承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应。     

后压浆钻孔灌注桩承载特性研究

以中铁西安中心超高层建筑为工程背景,采用后压浆钻孔灌注桩技术对该工程进行地基处理。工程中测试钻孔灌注桩压浆前、后单桩竖向抗压静载试验及桩身内力。采用建筑桩基技术规范、侧阻、端阻分项增强系数法、基于极限承载力增强系数法和只考虑桩端改善承载力5种方法进行了后压浆桩的桩基极限承载力计算。结果表明,后压浆后桩基极限承载力提高了24%,侧阻、端阻分项增强系数法和基于极限承载力增强系数法与现场实测最接近;建筑桩基技术规范与只考虑桩端承载力改善与现场实测结果相差较大,其计算值偏于安全保守。     

大厚度黄土地基超长群桩承载特性模型试验研究

大厚度黄土地基中大直径长桩、超长桩的应用急剧增多,但黄土地基中超长桩的承载变形机理、侧阻和端阻的发挥性状与普通桩差别较大。采用研制的黄土相似材料填筑模型,分别进行超长单桩和群桩竖向抗压静载试验,分析桩顶荷载作用下荷载-沉降、桩身轴力、桩侧阻力、桩端土体塑性区发展变化规律。研究结果表明:超长单桩在竖向荷载作用下,荷载主要由桩侧阻力承担,桩侧阻力由上向下逐步发挥,属纯摩擦桩,单桩破坏形式为刺入破坏,桩端土体塑性变形影响范围约为1.1 d。与单桩相比,超长群桩基础桩端承载力有较大幅度的提高,桩身轴力衰减深度范围有所减小,侧阻力沿桩身逐渐增大,桩端土层的影响范围约为1.25 d,与超长单桩的影响范围较为接近。本文的研究方法和结果可为大厚度黄土地区超长桩基的承载特性研究提供参考。     

Vertical loads effect on the lateral pile group resistance in sand

Vertical loads effect on the lateral response of a 3×5 pile group embedded in sand is studied through a two-dimensional finite element analysis. The soil-pile interaction in three-dimensional type is idealized in the two-dimensional analysis using soil-pile interaction springs with a hysteretic nonlinear load displacement relationship. Vertical loads inducing a vertical pile head displacement of 0.1-pile diameter increase the lateral resistance of the single pile at a 60 mm lateral deflection by 8%. Vertical loads inducing the same vertical displacement applied to a pile group spaced at 3.92-pile diameter increase the overall lateral resistance by 9%. The effect on individual piles, however, depends on the pile position. The vertical load decreases the lateral resistance of the leading pile (pile 1) by 10% and increases the lateral resistances of piles 2, 3, 4, and 5 by 9%, 14%, 17%, and 35%, respectively. Vertical loads applied to the pile group increase the confining pressures in the sand deposit confined by the piles but the rate of increase in those outside the group is relatively small, resulting in the difference in a balance of lateral soil pressures acting at the back of and in front of the individual pile.     

下部扩大段复合桩抗拔承载力设计方法与试验研究

下部扩大段复合桩是一种新型抗拔桩,采用理论分析与现场试验相结合的方法,分析了下部扩大段复合桩抗拔作用机制,提出了该桩型单桩抗拔承载力理论模型及计算参数。结果表明：在一定上覆土层厚度条件下,下部扩大段桩侧阻力受到上端阻力作用的影响得到增强,试验条件下采用经验参数法进行计算时的发挥系数可达1.6;上部非扩大段抗拔承载力受到扩大段上端阻力的影响得到减弱,发挥度有所降低;上部非扩大段桩径相对扩大段较小时,仅可考虑扩大段桩侧阻力和上端阻力进行下部扩大复合桩抗拔承载力计算;通过与试验对比,验证了模型和理论方法的可靠性、实用性。该研究成果可供工程设计参考。     

海洋工程中大直径管桩垂直水平荷载试验研究

通过海洋环境条件下大直径管桩的垂直和水平荷载试验,分析了管桩在垂直和水平荷载作用下的受力特点,得到了管桩的垂直极限承载力、侧摩阻力及端承力、轴向反力系数等结果,以及水平荷载作用下桩顶位移和转角关系、弯矩分布、土抗力、水平地基反力系数的比例系数和最大弯矩点等参数。试验结果表明：垂直荷载作用下,极限承载力可达12000kN,在沉桩过程中部分桩有一定程度的闭塞;大直径管桩能够抵抗水平荷载的作用,弹性长桩的受力性质主要受上部土层的影响。根据试验结果计算的水平地基抗力比例系数m值,对本工程及同类地质条件的桩基设计具有参考价值。