土体三轴加卸荷对桩基影响模型试验系统研制与应用

 为模拟土体三轴加卸荷对桩基侧摩阻力产生的影响,研制土体三轴加卸荷对桩基影响模拟试验系统。该系统包括4个子系统：三轴加卸荷系统、模型桩组、量测系统及数据自动采集系统。该系统可通过气压加载法在大直径土样顶面及侧向以较高荷载进行加卸荷,模拟不同土性、不同桩端约束条件下土体沉降或回弹对模型桩产生的影响,并通过试验验证其有效性和可靠性。试验表明：系统智能化程度高,可实现大荷载长期稳压,量测系统灵敏度高稳定性好;桩端自由悬空条件下,随土样竖向及侧向施加气压荷载增加,最大正负侧摩阻力增大,中性点发生在(0.5～0.6)L(其中,L为桩身长度)区域。卸荷初期土体回弹变形不大,但桩受拉力发展很快至较大值。系统可用于模拟土体不同路径加卸荷对工程桩的影响。     

砂土中成桩工艺对桩基承载性能影响的室内模型试验研究

 模型试验是桩基承载性能研究中不可或缺的一种科研手段。通过设计模型试验,基于试验数据进行整理分析,研究砂土中成桩工艺差异对桩基承载性能的影响,经过对比研究,分析桩基的受力分布特点和沉降变形特性,探讨成孔卸荷对灌注桩承载特性产生的作用效应。结果表明：试桩的荷载–沉降(Q-s)曲线均呈陡降型。静压桩承载力最大,但曲线突降性方面不如预埋桩和灌注桩明显;成桩工艺不同会影响桩基的荷载传递性能,由于成孔卸荷和挤土效应差异,静压桩沿深度方向的荷载传递性能相对于灌注桩和预埋桩要差;4桩桩侧摩阻力在一定深度都出现强化现象,静压桩桩侧阻力强化位置略高于灌注桩和预埋桩,这是因为挤土效应使桩侧阻力增大,成孔卸荷和裹膜撤除产生的侧向卸荷会在一定程度上削弱桩侧阻力;桩侧阻力的极值发挥和极值点位置受成桩工艺影响较大;侧阻与端阻异步发挥且其最大值并非同时到达,端承力占桩顶荷载的比例随上部荷载变化而变化。     

考虑桩顶与土表加载顺序的桩基负摩阻力模型试验研究

对于承受负摩阻力的桩基,桩顶和土表的承载一般存在先后的次序,但针对承载顺序对桩身负摩阻力影响的研究相对匮乏。通过开展不同加载顺序下砂土中单桩负摩阻力模型试验,测得了不同加载作用下桩身轴力、桩顶位移以及土体分层沉降。研究结果表明:砂土中加载顺序对桩基负摩阻力具有明显影响。先施加土表荷载的组次较先施加桩顶荷载的组次,桩身中性点位置更靠近桩底。先施加土表荷载后,桩顶荷载作用下的桩顶沉降明显小于先施加桩顶荷载的情况,而不同加载顺序下,土表荷载作用下的桩顶沉降的变化规律基本一致,且桩顶沉降增长随土面荷载趋缓。     

开挖卸荷条件下单桩承载力特性的模型试验研究

基坑开挖卸荷会导致开挖段桩侧摩阻力缺失以及坑底桩周土围压减小,削弱桩基承载力。针对桩周土体开挖卸荷条件下的单桩承载力特性进行室内模型试验研究,通过模拟地面试桩和坑底试桩的竖向静载模型试验,分析单桩荷载传递过程,测试单桩极限承载力,研究桩周土体开挖卸荷对桩基承载力的影响。对比开挖卸荷前单桩的承载特性,开挖卸荷后桩顶及桩底沉降量均有增加,桩身轴力以及桩端阻力有所增大,模型单桩极限承载力下降。     

自重湿陷性黄土与单桩负摩阻力离心模型试验

 为研究和分析黄土的湿陷变形性质与桩基的负摩阻力,采用离心模型试验的方法分别对原状自重湿陷性黄土与重塑湿陷性黄土进行模拟浸水试验。试验研究结果表明：原状和重塑湿陷性黄土浸水湿陷过程主要分为3个阶段,即显著湿陷变形阶段、湿陷稳定变形阶段以及水位下降后土体的固结变形阶段。根据试验结果,对于以沉降观测为目的的试验研究中,用重塑黄土代替原状黄土进行离心模型试验模拟其湿陷变形的方法是可行的。进而分析基桩负摩阻力分布规律及中性点位置的变化规律。单桩的负摩阻力分布及中性点位置是一动态变化过程,中性点位置与桩长的比例为0.68～0.82。     

施工工艺对桩基桩端效应的影响研究与应用

结合工程试桩资料研究桩基施工工艺技术对桩基桩端效应的影响。提出钻孔桩的桩端效应与打入桩(挤土桩)不同,属于桩端减弱效应,即桩端附近土层的摩阻力会明显降低,并随着离开桩端距离的增加而逐渐减弱,同时引入附加泥皮的概念来解释钻孔桩的桩端效应产生的机理,最后提出了改善钻孔桩桩端效应的有效措施—桩端后压浆技术。     

施工工艺对桩基桩端效应的影响研究与应用

结合工程试桩资料研究桩基施工工艺技术对桩基桩端效应的影响。提出钻孔桩的桩端效应与打入桩（挤土桩）不同，属于桩端减弱效应，即桩端附近土层的摩阻力会明显降低，并随着离开桩端距离的增加而逐渐减弱，同时引入附加泥皮的概念来解释钻孔桩的桩端效应产生的机理，最后提出了改善钻孔桩桩端效应的有效措施一桩端后压浆技术。     

浅析桩基负摩阻力

从桩土相对位移出发,分析了桩基负摩阻力产生的机理,根据负摩阻力产生于桩基部位的不同,对两种不同情况下负摩阻力产生的原因进行了总结,最后针对负摩阻力的危害提出了相应的处理措施。     

浅议桩基负摩阻力

介绍了桩基负摩阻力的产生条件、形成机理,以及影响负摩阻力的主要因素,并结合工程实例对桩基负摩阻力进行计算,以加深对规范的理解。最后简要叙述了降低或消除桩基负摩阻力作用的措施。     

桩顶荷载对桩基负摩阻力特性影响

比较了在桩顶荷载作用下的负摩阻力特性与无桩顶荷载时的差异,指出不考虑桩顶荷载的中性点位置是最低的,下拽力是最大的。分析的结果表明,当有桩顶荷载作用、中性点的位置明显高于无桩顶荷载,下拽力也明显小于无桩顶荷载时;随着桩顶荷载的增加,中性点上移的趋势明显,下拽力减小的趋势也很明显。桩顶荷载较小时,负摩阻力对于桩基沉降的影响基本上是线性的。     

受边载作用桩的桩身涂层应用研究

由于桩土间的相对位移,桩身上会产生正摩擦和负摩阻力。工程中由于负摩阻力产生的下拉荷载不仅使桩竖向承载力减小,还会导致结构物的不均匀沉降。鉴于此,提出了在桩身负摩阻力范围内加涂层的方法,并使用有限元程序ABAQUS验证了该方法的有效性。模型首先用来测试桩承受轴向荷载时桩的承载性能,在达到满意的结果之后,再用来分析涂层分布范围和涂层材料对桩身摩阻力的影响。基于分析数据,作出相应的图表预测桩身摩阻力的变化,结果表明桩身涂层可以有效减小负摩阻力,提高桩的整体承载力。     

超高吨位灌注桩静载试验中的预应力混凝土反力装置

在复兴大桥超高吨位灌注桩的静载试验,预应力混凝土反力装置替代了传统的钢梁反力系统。这套装置主要包括预应力锚桩、预应力承台与预应力反力梁。试验结果表明,直接获得超高吨位大直径嵌岩桩的极限承载力相当不易,而对这类问题预应力混凝土反力装置是值得考虑的。     

基于隧道窑窑车装卸作业的方案开发

针对隧道窑窑车砖块装卸车作业存在的自动化程度低下,劳动力投入大,劳动强度高,成本高,生产效率低下问题,提出了一种装卸车辅助装置,以便于企业提高砖块装卸车效率,降低装卸工劳动强度,降低生产成本。     

嵌岩桩与多层土质构造下摩擦桩的自平衡法测试

结合检测工况对测试数据的影响,对自平衡"精确转换法"进行改进,提出摩擦桩位移协调转换法和嵌岩桩的荷载协调转换法,实际应用结果说明两种转换方法合理。所得测试结果表明湄公河大桥桩基承载力符合设计要求;分析湄公河大桥试桩的侧摩阻力和端承力分布,嵌岩桩和摩擦桩纵向承载均以侧阻力为主。     

大面积加卸载对软土地铁隧道的影响

选择HSS(Hardening Soil Small-Strain Model)本构,建立二维平面应变模型,进行既有软土地铁隧道上地表大面积加卸载情况下土体固结分析。研究结果显示:①大面积加载会增大衬砌结构的变形,并进而导致衬砌结构出现病害;②渗漏水会增大衬砌结构的内力;③回填土应及时卸除;④卸载后土体回弹,但有一部分变形无法得到恢复,回填土厚度越大,无法恢复的沉降越大;⑤在衬砌结构损伤的情况下,水平大直径卸载后无法恢复,最终表现为增长,根据曲线形态将沉降过程分为5个阶段。结合工程实例,对监测数据进行分析,验证上述结论。     

小型桩基竖向循环加载模型试验系统研制与应用

介绍了一种小型桩基竖向循环加载模型试验系统,包括加载系统、压力室、起吊装置、模型桩、数据采集系统。该系统通过伺服电机驱动联轴器带动滚柱丝杠转动,进而带动加载板对模型桩施加竖向位移荷载;通过水压加载法对土样进行围压加载,模拟不同深度土层的应力状态及固结情况。可针对不同固结状态的地基土和多种桩基型式,开展不同荷载组合下桩基竖向循环加载模型试验研究,适用于饱和软土、一般黏性土、粉土、砂土等均质或非均质地基。应用该设备进行了单桩竖向循环加载模型试验,并与数值模拟进行对比。研究结果表明,动荷载幅值、地基土固结压力对桩基承载力特性影响很大;动荷载幅值较小时,桩基承载力几乎没有弱化;地基土固结压力升高时,桩基承载力提高显著,桩基承载力弱化速度减慢;随着振次及振幅的增加,桩顶轴力逐渐弱化至残余值;位移循环荷载作用下,桩周土的弱化导致桩基产生了负摩阻力,进一步降低了桩基承载力。模型试验结果与数值模拟结果吻合较好。通过初步应用,证明了该试验系统弥补了常规1g小比例尺模型试验中低围压的不足,可以较好地反应出桩顶荷载和位移的非线性关系和承载力循环弱化现象。同时该系统输出荷载波形精确,量测系统灵敏度高、稳定性好...     

上海地区软土旁压加卸载变形特性试验研究

软土具有强度低、压缩性高的特点,在不同应力状态、应力路径下其变形呈现明显不同的非线性特征,研究软土的原位变形特性对各类地下工程土体变形的控制具有重要意义.通过对上海地区不同深度土体进行原位旁压加卸载试验,从加载及卸载两个维度对原位土体的变形特性进行描述.通过旁压加载试验结合室内小应变三轴试验,获取了土体剪切模量G随剪应...     

同一土层中预制桩与注浆桩侧阻端阻研究

通过温州鹿城区某工程进行的桩身埋设钢筋应力计静载试验,对岩土工程勘察报告中提供的预制桩、钻孔灌注桩及实测注浆桩的桩侧各土层单位侧摩阻力与桩端土单位端阻力值进行了比较分析,提出了通过岩土工程勘察报告估算注浆桩承载力的方法。     

局部加卸载下立方体阵列接触力残留的细观特性

基于光弹试验分析立方体阵列在一个分级加卸载周期下力链和颗粒位移的演化过程,结果表明,接触力和颗粒位移在卸载阶段均存在残留,且接触力和颗粒位移的演化特征一致表明,卸载过程中存在一个临界荷载值。通过建立主力链颗粒的串联接触模型,得出残留接触力取决于力链所受侧向摩阻力,包括颗粒间接触摩擦与咬合力。结合光弹条纹解析所得特征颗粒所受接触力,分析加卸载作用下主力链所受摩阻力的演化特征,得出加卸载过程中主力链所受摩阻力与外荷载呈正相关,表明随着外荷载的增大,颗粒体系的内摩擦作用逐渐发挥以抵抗外力;但相同外荷载下,加载和卸载阶段主力链所受摩阻力并不相等,是立方体阵列产生残留接触力的根源。