钢管桩逆作复合基础竖向承载性能试验研究

为了研究砂性土中钢管桩复合基础的承载特性,设计了模型桩系列试验。结果表明:对于单桩复合基础,封桩前阶段的荷载全部直接由承台底砂土承担,封桩后阶段桩体达到极限承载力之前,桩体分担的荷载占荷载增量的73.5%～92%,当桩的承载能力达到极限后,随着荷载的继续增加,桩分担的荷载比例较之前衰减明显,而土体分担的荷载比例增加。钢管桩八桩复合基础中,桩身轴力在桩身上部的衰减梯度明显小于中下部,角桩衰减速率最大,边桩次之;桩身摩阻力自上而下逐渐发挥,桩顶以下1.55 m处摩阻力达到最大;每级荷载作用下,角桩的侧阻力大于边桩。钢管桩群桩复合基础的竖向承载力远大于相对应的高承台群桩承载力。     

南京地区大直径后注浆嵌岩桩静载荷试验研究

桩基静载荷试验是研究桩基承载力性能和工艺参数最为可靠的试验方法。基于4根直径1.2m桩端桩侧联合后注浆嵌岩钻孔灌注桩单桩静载荷试验,得到了试验桩的荷载位移曲线、桩身轴力分布特性、桩侧摩阻力分布特性和桩身承载力特性。试验表明:该4根试桩极限承载力均不小于50 000 kN,桩顶位移变形量均小于45 mm,位移控制能力表现较好;通过桩身轴力和桩身断面位移变形参数分析可知,桩顶位移变形主要来于非嵌岩段的桩身压缩变形,占总变形量的88%～92%;桩身轴力及侧摩阻力曲线表明嵌岩段的侧阻力并未充分发挥,端阻力占总承载力的比例相对较小,为6%～7%左右;桩基承载力主要由侧摩阻力承担,表现为摩擦桩。     

多桩复合地基承载特性的现场试验研究

对多桩复合地基进行了现场测试,研究复合地基在受力和破坏的整个过程中,中心桩、角桩、边桩的桩身轴力分布以及荷载传递特性,进而研究加载过程中桩与桩间土的荷载分担比例。同时,研究刚性桩的桩侧土体沿深度方向的沉降变化规律,考察桩侧摩阻力的形成机制和作用机理。研究表明,当采用较大的桩间距时,适当增加桩的长度是有意义的,此时桩侧的摩阻力得到充分发挥,它是桩体承载力得到发挥的本质所在。     

长短桩组合桩基宏细观工作性状研究

利用基于数字图像的变形测量系统,结合室内模型试验,研究了长短桩组合桩基的荷载沉降特性、土体变形渐进发展规律;建立了长短桩组合桩基的颗粒流数值分析模型,对桩周土体细观结构变化情况进行了分析。研究结果表明:承台下土体在加载初期即有相当量的荷载分担,长桩的侧摩阻力在加载后期基本保持不变,而短桩的侧摩阻力仍有一定的增长,长桩和短桩的承载力有一定程度的削弱,尤以短桩削弱较多;长短桩组合桩基中土体竖向位移的影响区域扩展到长桩桩端附近,基础剪切滑动面位于承台边缘及桩端以下局部范围土体中;短桩桩端土体竖向应力较早达到极限,而长桩桩端土体竖向应力在加载后期超过短桩,长桩和短桩桩端土体竖向应力与孔隙率变化规律具有良好的一致性。研究结果为长短桩组合桩基础设计及其工程应用提供理论依据。     

竖向受荷混凝土桩-地基土模型试验研究

桩基础广泛应用于建设工程项目中,桩基础承载力和地基土体沉降是影响建设工程项目质量的重要因素。通过自主设计加载装置和量测系统,进行竖向荷载下室内单桩静荷载模型试验,分析桩顶沉降、桩身应变、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩周土压力,研究桩体荷载分担和地基土体沉降机理。试验发现,存在一个地基土沉降盆,范围内的土体沉降较大,易对地基承载力和稳定性产生影响;存在一个有效桩长,当桩基长度超过此值时,增大桩长无法增大桩基极限承载力。试验结论对桩基设计提供参考,旨在保证桩基和地基土的承载作用。     

桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

不同组合下高喷插芯组合桩抗拔承载特性试验研究

基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,采用砂雨法施工,对4种不同组合形式的高喷插芯组合桩(JPP桩)进行了抗拔承载性能对比试验研究。结果表明:1)JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍。2)极限荷载下,组合段所提供的总侧摩阻力中,下组合最高。3)在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值并趋于稳定,然后桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥。4)侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式。     

桩基础承台效应分析

对单桩、不同尺寸的单独承台、不同复合桩基的模型进行了压载试验。并从理论上分析了低承台复合桩基在承台的作用下桩周土受荷变化、荷载传递变化及承载力的变化,得出承台不但本身可分担荷载,而且可使桩侧摩阻力、端阻力均有提高的结论。证明了低承台复合桩基在竖向荷载作用下,承台的效应可提高桩基承载力。     

抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明：抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6～10作为群桩距径比的推荐范围。     

基于光纤监测钻孔灌注桩承载性能研究

为了研究湖州软土地区钻孔灌注桩侧摩阻力的发挥,采用光纤监测技术获取试桩在现场载荷试验中桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降位移。通过对监测数据分析,结果表明：试验荷载下试桩为摩擦桩,摩擦桩的承载力提高主要由桩侧摩阻力决定,且随着桩顶荷载的增加各土层的侧摩阻力相应增加;上部的黏质粉土层侧摩阻力随着加载等级的增加相应增加并趋于极限,其他土层侧摩阻力也逐渐增加,其中桩承载力主要由中部粉质黏土层的侧摩阻力提供;在桩顶荷载较小的情况下,桩顶荷载由上部的土层侧摩阻力承担,轴力未传递到下部土层,下部土层对桩身侧摩阻力无发挥,桩端阻力为零。     

组合型复合地基的理论分析与试验研究

通过三维有限元和现场静载试验对组合型复合地基的受力和位移特性进行了研究,并把理论计算结果与实测结果进行了对比分析,理论分析和试验结果表明：在组合型复合地基中,由于各桩之间相互影响,桩长较短、刚度较小的RSC桩的单桩承载力同单桩相比差别不大;而桩长较长、刚度较大的水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）的单桩承载力比单桩减小较多.在湿陷性黄土地区,采用具有挤密作用的RSC桩可以消除地基土的湿陷性,采用刚度大的CFG桩可以大幅度提高复合地基的承载力.     

长短桩组合桩基础模型试验及承载性能分析

长短桩组合桩基础作为一种新型的桩基形式,对其承载性状、工作机理的研究很有必要。本文在室内模型试验的基础上,对长短桩组合桩基础的荷载与沉降的关系、桩身侧摩阻力分布、桩身内力以及长短桩组合桩基础中长桩和短桩承载性状发挥状况等问题进行了分析,得到了一些规律性的、有价值的结论。     

粉喷桩单桩与四桩复合地基对比试验研究

对粉喷桩单桩和无承台四桩复合地基进行了对比试验研究,通过分析各自承载力和沉降情况,揭示了粉喷桩无承台四桩与单桩承载性能的差异,指出单桩复合地基静载荷试验承载力高于多桩复合地基静载荷试验,同时单桩复合地基沉降小于多桩复合地基。     

黄土塬地区大直径长桩承载性状与优化设计研究

 黄土塬地区桩基问题研究匮乏,依托陇东首栋超高层建筑,在试验桩身上布置混凝土应变计、钢筋应力计,承台底板下和桩端布置土压力盒,对原地基土、单桩基础和单桩承台基础分别进行现场原位载荷试验;利用ANSYS有限元软件对全短桩基、全长桩基及长短桩组合桩基在竖向荷载作用下的筏板沉降变形、地基土应力场与沉降变化进行分析。结果发现：(1) 黄土塬场地地基土夹层交互分布、湿陷性不连续,存在由非湿陷性黄土变成湿陷性黄土的可能,桩周土层对桩基内力传递与分布影响显著,桩身出现多个中性点,湿陷性土层下限深度确定更加复杂;(2) 各级荷载作用下,桩基Q-S曲线呈缓变型发展,表现为典型的摩擦型桩,桩身内力发挥具有异步性;试验加载至8 000 kN时,桩顶最大沉降为8.15 mm,单桩和单桩承台端阻力分别仅占桩顶荷载的4.8%和2.1%;(3) 单桩承台基础中承台底部实测反力呈倒“盆”形分布、边缘应力较大,桩–土–承台体系的承载性能优于单桩基础;桩基础设计时,可结合经验以承载力和最大允许变形量进行控制,提高桩身线刚度抵抗自身压缩变形,减小桩基上部沉降;(4) 长短桩组合桩基础充分利用与发挥了长桩控制沉降的作用与地基土浅层承载的能力,减少了长桩数量,节省了桩基造价,值得进一步深入研究。     

长短刚性桩复合地基桩、土承载性状与厚径比相关关系试验研究

通过室内模型试验,实测得到了在等厚径比条件下,长短刚性桩复合地基长桩、短桩、桩间土的承载力发挥系数,得到了长桩、短桩、桩间土承载性状与厚径比的相关关系,长短刚性桩复合地基采用等厚径比,使长桩、短桩和桩间土承载力都得到充分发挥是很困难的,且短桩承载力发挥较长桩更为充分。在等厚径比试验结果基础上,对长短刚性桩复合地基变厚径比设计进行了研究探讨,认为长短刚性桩复合地基宜采用变厚径比设计,降低长桩厚径比、提高短桩厚径比,让长桩厚径比小于短桩。变厚径比设计可采用等褥垫厚度变桩径（长桩桩径取大值）或等桩径变褥垫厚度（长桩选用较薄褥垫）来实现。     

组合型复合地基的工程实例

通过介绍一个由夯实水泥土桩和CFG桩构成的组合型复合地基的工程实例 ,说明在湿陷性黄土地区 ,采用组合型复合地基既可消除地基土层的湿陷性 ,又能获得较高的承载力 ,具有显著的经济效益。同时指出了根据单桩静载试验结果计算组合型复合地基承载力时应注意的问题。     

复合桩基承载性状研究

通过对带承台单桩、群桩模型试验承载性状的分析,说明带承台单桩的承载性状与群桩的承载性状并不完全相同,不能将带承台单桩的试验结果简单地推广到群桩的设计计算中去。在带承台单桩试验中,发现带承台单桩的极限承载力大于单桩与平板极限承载力之和,而在复合群桩试验中,复合桩基的极限承载力则大大小于各单桩与平板极限承载力之和。结合现场大型群桩模型试验结果及现行规范阐述了复合桩基的承载性状。     

长短桩复合地基试验研究及数值模拟分析

结合郑州某高速公路试验段进行了多组单桩、单桩复合地基及4桩复合地基静载荷试验。在此基础上,通过有限元软件对刚性桩复合地基承载性能进行了数值模拟,并与现场静载荷试验结果进行对比分析。结果表明:桩土应力比随着桩数和桩长的增加不断加大;长短桩复合地基中长桩桩土应力比相对较大,桩间土分担荷载降低。此外,受群桩效应的影响,4桩复合地基沉降变形要大于单桩复合地基,其群桩效应系数为0.578,且随着桩长增加群桩效应系数增大。     

地面水对黄土地区桥梁桩基承载力影响试验研究

黄土因其特有的工程性质,使位于黄土地区的桥梁桩基础在桩周土受地面水浸湿后产生湿陷变形,该变形引起桩的负摩阻力,降低了桩的承载力。通过陕西芝川河特大桥桩周浸水前、后的荷载试验,对黄土区域桩基浸水前、后的承载性状进行了分析研究,揭示了地面水对黄土区域桥梁桩基承载力性状具有较大的影响;分析了桩及桩周土浸水期间的沉降变化规律。研究成果对黄土区域公路桥梁桩基础的设计与施工具有重要理论价值与指导意义。     

软土地区竹节桩复合地基承载特性试验研究

结合东钱湖车辆基地软基处理工程,开展了桩间距分别为1.8 m、2.0 m和2.2 m,桩长20 m、22 m和24 m,正方形布置(4×4)的竹节桩复合地基承载变形特性试验研究。对3个试验工况的竹节桩复合地基进行了单桩、单桩复合地基静载荷试验,测定了桩土应力比及群桩复合地基的沉降,结果表明:本场地3个工况竹节复合地基的单桩抗压承载力和复合地基承载力均满足120 kPa的设计要求;各工况单桩静载试验测试的桩土应力比主要分布在4.0~6.0间,群桩静载试验测试的桩土应力比差异较大,随桩间距的增大而减小。竹节桩复合地基在宁波软土地区具有较好的适用性。