透水管桩抗弯性能试验研究

透水管桩通过在桩身预留透水孔,联通土体,释放超静孔隙水压力,可加速沉桩过程桩周土的固结,有效减小沉桩挤土效应;但是,预留孔不可避免地会破坏桩身结构的完整性,为了探讨开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响,开展了普通管桩与透水管桩的抗弯试验,记录了各桩的开裂弯矩、破坏弯矩以及不同弯矩作用下的桩身挠度与裂缝宽度,探讨了开孔对透水管桩抗弯抗裂性能的影响。研究表明,相对普通管桩,透水管桩跨中挠度更大,开裂弯矩降低,但仍满足规范要求;在相同弯矩作用下,透水管桩裂缝宽度小于普通管桩;在以相同裂缝宽度(1.5mm)作为极限状态判断标准的条件下,透水管桩的破坏弯矩大于普通管桩,透水管桩拥有优于普通管桩的抗弯性能。     

平行地震波法探测桩长的影响因素试验研究

针对平行地震波法探测既有桩基长度的现场实施问题,依托某市政桥梁工程开展了桩基原位测试试验,着重研究桩顶激振方式、桩端嵌岩条件与上部结构等因素对平行地震波法波形的影响。结果表明:当桩基顶面自由时,竖敲和横敲获得的地震波波形总体一致,初至波振幅衰减程度随桩 孔测试间距增加而增大;测试孔距离桩基越远,初至波到达时间拟合直线形态受地层不均匀性影响越显著;桩端嵌入完整基岩导致桩身段波速与桩底持力层波速相差不大,难以通过拟合直线法确定桩底埋深,但结合地质情况和施工工艺可初步判断桩端是否进入岩层及桩底与基岩粘结质量;对于上部结构已建成的桥梁桩基,采用不同角度横敲墩柱侧面,产生的初至横波传递衰减较快,利用辅助装置斜敲墩柱侧面可增加地震波中的纵波成分,显著改善平行地震波法测试信号质量。     

饱和土中大直径缺陷桩水平振动响应研究

为了研究成层饱和土中存在缺陷的大直径灌注桩的水平振动响应问题,基于Boit理论和严格的平面应变假设建立缺陷桩-饱和土横向耦合振动简化模型。引入势函数并利用算子分解法、分离变量法得到桩周饱和土对桩的水平作用力,再利用桩土接触面耦合条件及刚度矩阵传递法得到桩顶复阻抗;最后,通过模型对比与退化对比验证本文解的合理性。研究结果表明:(1)扩径对提高桩顶复阻抗起到的作用相对较小,但是缩径的出现将明显降低桩顶复阻抗;(2)桩顶动刚度和动阻尼对桩身缺陷大小和长度的敏感度不同,动刚度较动阻尼更为敏感;(3)桩顶附近缩径缺陷会导致桩顶复阻抗显著降低,而桩中部和端部附近缩径缺陷对桩顶复阻抗的影响相对较小。     

Investigation on in-situ test of penetration characteristics of open and closed PHC pipe piles

To investigate the load transfer mechanism of open and closed Pre-stressed High-strength Concrete (PHC) piles jacked into layered soil, a full-scale in-situ test was conducted. In this test, the axial stress experienced by one open and two closed PHC pipe piles during jacking into layered soil was monitored using Fiber Bragg Grating (FBG) sensors mounted on pile shaft. The test results showed that (1) The jacking force on pile depended on the soil mechanical properties at the end of pile; (2) The variation of axial force on pile reflected that the compaction effect of soil for closed pile was larger than that for open pile; (3) At the beginning of penetration depth, the variation of shaft and end resistances on the open pile were different from those on the closed piles; (4) The variation of average shaft resistance relied on the mechanical properties of soil at the side of pile.     

高桩基础水平静载和撞击模型试验研究

开展了水平静力和撞击荷载作用下高桩基础的 1<>g 大比例模型试验研究,测试获得了桩顶水平静动力作用力、桩身水平静力变形、桩身水平振动响应、桩身静动力弯矩及桩侧静动力土压力等。发现由实测桩身静力弯矩推算的桩周土反力规律与实测静态桩周土压力规律较为一致;水平撞击荷载作用下,动态桩周土反力与撞击力时程曲线密切相关。结合弹性地基梁线弹性动力模型及静动力 <> p – <> y 曲线模型的分析揭示了桩土静动力相互作用机理及其对桩基内力和变形的影响规律。综合比较了上述分析模型的理论计算结果及试验实测结果,推荐采用复合刚度动力 <> p – <> y 曲线模型分析水平撞击荷载作用下的高桩基础,其分析结果与实测桩身振动响应和内力均吻合良好。最后采用该模型对现场防撞桩进行了防撞分析。     

联合平行地震法和磁法检测预应力混凝土长管桩的长度

目前的低应变法无法检测预应力混凝土长管桩的长度。本文利用平行地震法和磁法检测预应力混凝土长管桩的长度,取得了较为一致的结果。表明联合平行地震法和磁法在实际工程中应用是有效而可行的。     

高速铁路桥桩在轴向循环荷载长期作用下的承载和变形特性试验研究

针对高速列车通过小跨度桥梁时列车活载对桥桩的影响分析来获得动力加载参数,进而对位于软粘土地层中的钻孔灌注桩进行了轴向循环荷载长期作用下的动力试验,测试和研究了循环荷载长期作用下桩的动位移幅值、桩顶沉降、桩身轴力、桩侧动摩阻力和单桩极限承载力等参数的发挥和变化情况。试验结果表明:列车循环荷载长期作用下,灌注桩的桩身轴力发生了局部调整,砂性土层的桩侧摩阻力具有增强效应,淤泥质粘性土的桩侧摩阻力具有退化效应;列车循环荷载对软土地区单桩的承载能力和桩基的工后沉降影响甚微,但会使单桩竖向刚度降低。     

低应变反射波法的几点探讨

结合工程实践探讨了低应变反射波法在基桩检测中几种典型现象及理论依据,包括CFG桩浅部缺陷、CFG桩有效检测桩长、应力波在变截面处的绕射使测定的一维纵波波速比真实的偏低以及桩的浅部范围缺陷测不准现象。     

花岗岩残积土地基钻（冲）孔灌注桩竖向承载力研究

通过对花岗岩残积土地基的特殊性及其钻（冲）孔灌注桩单桩竖向承载力试验研究的综合分析,剖析了花岗岩残积土地基桩端阻力和桩侧阻力特性和现有计算方法存在的问题。通过分析砾、砂、黏质花岗岩残积土天然地基承载力基于标准贯入击数相关性的修正系数,提出了桩端阻力、桩侧阻力与按标准贯入击数修正的桩基规范液性指数法计算结果的经验关系,可供按JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》中经验公式计算花岗岩残积土地基钻（冲）孔灌注桩单桩竖向承载力时修正参考。与工程试桩的实测数据对比结果表明,文中建议的计算方法稍偏于安全,且比JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》中方法更接近实测值。     

现浇薄壁管桩复合地基竖向承载特性分析

为了解现浇薄壁管桩复合地基的加固机理,在盐通高速公路试验段进行现浇薄壁管桩单桩复合地基静载试验。试验结果表明:现浇薄壁管桩成桩质量好,承载性能好。建立现浇薄壁管桩复合地基三维模型,通过有限元模拟,与现场静载试验结果对比,表明建立的模型是可行的。基于该模型分析了褥垫层模量、桩间距、桩长、土体模量等因素对现浇薄壁管桩复合地基承载性能的影响。结果表明:褥垫层能较好调节桩土应力分配,使桩土共同工作;较大的桩间距虽能充分发挥桩、土承载力,但桩间距的选择要兼顾承载力与变形要求;桩长的增长有利桩体承载力的发挥。地基土模量大有利于桩侧阻的发挥。     

旁孔透射波法确定桩底深度方法对比研究

针对既有工程桩检测难题而提出的旁孔透射波法被认为最有应用前景的方法之一。现有关于旁孔透射波法的研究以桩顶裸露自由桩为对象尚难以考察其对既有工程桩的测试效果。现有旁孔透射波法确定桩底深度的3种方法,交点法、平移法、校正法,是否存在理论误差未知,加之在实际桩底深度确定方法的选择上没有具体原则,导致在结果可靠性评估上存在不确定性。笔者采用基于射线理论的桩-土简化理论模型分析了以上3种桩底深度确定方法的理论基础和分析误差,并通过旁孔透射波法现场试验对结果正确性进行了验证。通过有限元参数分析探讨了不同桩底深度确定方法的误差随激振点距地高度、测孔-桩侧距、桩土波速比的影响,得到了3种旁孔透射波法桩底深度确定方法的适用性及适用条件。研究结果对具体条件下选择合适的旁孔透射波法桩底深度确定方法有重要意义。     

大直径变截面桩速度波衰减特性研究与应用

针对大直径桩在低应变测试中的三维效应和缺陷量化分析问题,建立变截面桩-成层土耦合振动模型,考虑桩身的三维波动,通过建立层间递推关系求解得到桩身任意位置纵向振动响应的频域解析解,并利用傅里叶逆变换得到时域内半解析表达.在此基础上,分别针对完整桩和缺陷桩,探讨不同条件下桩身入射速度波沿径向和纵向的幅值和走时变化规律.最后通...     

横向荷载下高桩承台影响因素的探讨

针对横向荷载作用下“前板桩、后方桩”高桩承台结构,运用有限元法建立三维空间模型进行计算分析,总结出土抗力系数、入土桩长和桩径等因素的变化对桩顶位移、桩身弯矩的影响程度.结果表明：增大桩截面面积,提高桩基抗弯刚度能减小桩的水平位移,特别是适当提高后排方桩的抗弯刚度,效果将更为明显,这是由于其能使前后排桩的弯矩分配更趋于合理化与均匀化.     

疏排桩-土钉墙组合支护结构排桩荷载分担比试验研究

对10个疏排桩-土钉墙组合支护结构进行离心机模型试验。基于试验结果,提出排桩荷载分担比的计算模型,探讨排桩荷载分担比的变化规律以及影响因素,并提出简化计算式。研究结果表明：当基坑挖深较小时,支护结构的荷载主要由土钉墙承担,排桩承担的荷载较小,随着开挖深度的增加,土拱效应将支护结构范围内的土压力不断传递给桩身,排桩承担的荷载越来越多,最多可达到总荷载的90%以上;增加土钉长度、减小土钉间距既可有效减少排桩分担的荷载,同时还能明显提高整个支护结构的整体稳定性;当桩间距在一定范围内时,增加桩间距能减小排桩荷载分担比,但是桩间距过大会明显降低整个支护结构的稳定性;土钉竖向间距对排桩荷载分担比的影响比土钉水平间距更为明显。     

斜坡基桩的斜坡空间效应及其水平承载特性研究

为研究水平荷载作用下斜坡基桩的斜坡空间效应对其承载特性的影响,设计并完成了不同坡度及水平荷载作用角度下斜坡基桩室内模型试验,测得了桩顶荷载位移曲线及桩身弯矩分布。结果分析表明：水平荷载相同时,桩顶水平位移及桩身最大弯矩均随坡度增加呈非线性增大,随水平荷载作用角度增加而呈线性减小;基桩水平极限承载力却随坡度增加而减小,随水平荷载作用角度增加而增大。坡度每增加30°,桩顶水平位移约增大1.3~1.9倍,桩身最大弯矩增大约17%~30%;水平荷载作用角度每增加30°,桩顶水平变形减小约25%~30%,桩身最大弯矩减小约6%~11%。斜坡基桩的桩身最大弯矩位于地面以下3~6倍桩径范围内,坡度越大桩身最大弯矩位置越深。分析得到了基桩水平极限承载力拟合公式,可以为斜坡基桩设计提供参考。     

广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

土塞效应对管桩低应变测试视波速的影响研究

首先,基于附加质量模型建立了考虑环向波动效应的管桩纵向振动频域解析解,然后利用傅里叶逆变换得到半正弦脉冲激振力作用下时域响应半解析解,最后,基于建立的理论模型,研究了土塞效应对管桩视波速的影响,为管桩的低应变无损检测提供更加精确的管桩测试波速计算理论。本文解的理论反演曲线分别与现有理论解的反演曲线、模型试验和现场试验测试曲线进行了比较,验证了本文解的合理性和计算精度。分析表明:土塞效应对管桩视波速的衰减作用随着管桩壁厚和纵波波速的减小而增强;土塞的存在会导致桩端反射信号幅值到达时间随着桩顶接收角度的变化而变化;土塞效应会增大桩端反射信号的宽度。     

长短桩组合路堤桩荷载分担规律离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和三维有限元法,探讨路堤荷载下长短桩组合路堤桩的荷载分担规律。共进行4组离心模型试验,得到不同桩长比时长桩和短桩的桩土应力比随分级加载过程的变化曲线,以及相应的长桩和短桩桩身轴力的传递规律。基于离心模型试验的基本参数建立三维有限元模型,采用Gibson地基模拟离心场中软土地基强度沿深度方向逐渐增大的特性。计算结果与离心模型测试结果的对比验证模型建立的合理性;并且进一步研究长短桩组合路堤桩应用于存在持力层时的层状地基中的桩土荷载分担规律。研究结果表明:随着荷载的增加,长桩分担的荷载逐渐增大,而短桩和桩间土分担的荷载逐渐减小,且都趋于稳定值;桩长比越大,长桩分担的荷载越大;存在持力层时的层状地基更有利于长短桩组合路堤桩加固效果的发挥。     

基于Mindlin公式考虑桩径影响的应力计算方法

根据Mindlin解所得的Geddes应力公式将桩端阻力、桩侧阻力简化为集中力。对于长径比较小的短桩,按其计算结果导致近桩端平面以下的应力集中,此时计算竖向应力系数与实际考虑桩径影响的结果相差甚远。按Geddes应力公式计算时小桩距群桩带来的问题较小;用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降将使计算深度范围内的应力大大超过土的强度,使土进入塑性状态,导致计算失真。推荐的应力计算方法考虑了桩径的影响,用于计算单桩、单排桩、疏桩沉降取得了良好的效果。     

堆载作用下被动桩的水平受力及位移分析

针对既有桩体在较大侧向堆载作用下会发生偏斜或挠曲变形甚至开裂折断,从而导致结构存在较大安全风险的问题,基于Flamant解建立条形荷载作用下的水平附加应力计算公式。考虑到桩-土界面的剪切效应,采用双参数地基模型进行桩后土体的桩-土受力分析。建立了被动桩的挠曲微分方程,采用MATLAB求解得到桩的内力及变形情况。采用文献中的不平衡堆载试验监测数据验证了计算公式的合理性。研究结果表明:堆载对桩基的侧向土压力影响主要分布在桩体的上半部分,受到的侧向土压力占桩体总侧向土压力的86%以上;随着堆载高度的增加,桩的侧向土压力、侧向位移和弯矩均呈现出增大的趋势;所得结论可为类似工程的安全性评价提供理论依据。