超长大直径变截面钢管复合桩竖向承载力算法

变截面钢管复合桩的受力性能较好,在工程中应用较多,但是其理论研究却较为滞后。对该桩型竖向承载力计算方法进行研究,分析了其荷载传递规律,选取桩基受力极限状态,考虑钢管作用与变截面处承载力,利用桩土位移协调关系推导了超长大直径变截面钢管复合桩竖向极限承载力计算公式,并用该方法和现行规范计算方法对鱼山大桥37号桩基进行竖向承载力计算,与试桩自平衡试验实测值进行对比。研究结果表明:试桩自平衡试验曲线平缓无陡降,单桩竖向极限承载力试验值为120 056 kN,利用现行规范公式计算值与实测值相比偏差过大,而本文推导方法计算结果与实测值较为接近,验证了本文方法的可靠性。     

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。     

竹根沙海域大直径钢管桩基础水平承载力数值模拟研究

为研究桩径对大直径钢管桩水平承载性能的影响,采用ABAQUS数值模拟软件建立大直径钢管桩数值模型,开展数值模拟研究。结果表明:数值模拟所得钢管桩桩顶的水平荷载—位移曲线与实测曲线变化趋势一致,数值模型可靠;单桩水平极限承载力随着桩径的增大而线性增大,当桩径扩大3倍时,相应的水平极限荷载提高1倍;同一深度钢管桩桩身挠度随桩径增大呈逐步减小的趋势。本研究成果可为海上风电场大直径钢管桩施工建设提供参考依据。     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力计算方法研究

针对大厚度自重湿陷性黄土场地桩基负摩阻力的计算问题。首先,根据现场浸水试验沿深度实测沉降量与Boussinesq的竖向位移解的相似性,提出由地基总的自重湿陷量,计算桩周任意深度土层沉降量的方法;其次,考虑土体剪应力-剪应变的非线性和桩-土相对位移沿径向的变化关系,提出可以同时考虑土的非线性和极限抗剪强度的桩-土荷载传递函数;根据桩身单元的静力平衡,建立了桩身荷载传递计算模型,可计算桩身轴力、桩侧摩阻力、中性点位置和桩顶沉降量。将计算的结果与现场桩基浸水试验实测结果进行对比,表明了所提计算方法的有效性。研究结果可为湿陷性黄土场地桩基设计提供新方法,也可为其他场地桩基承载力计算提供参考。     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

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。     

砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究

 为研究单桩在桩顶预先施加竖向和弯矩荷载下的水平承载特性,通过自行加工的组合荷载加载装置,进行一系列室内单桩模型试验,分析砂土中预先施加的不同竖向和弯矩荷载对单桩水平荷载下的水平位移、桩顶转角、桩身弯矩以及地基比例系数m值的影响。试验结果表明：当预先施加的竖向荷载小于单桩竖向极限承载力的一半(Vu/2)时,相同水平荷载下单桩的水平位移有所减小,单桩的水平极限承载力得到提高,桩身最大弯矩有所减小,并且竖向荷载越大,越有利于单桩的水平承载性能;弯矩荷载的存在不利于单桩的水平承载能力,显著降低单桩的水平极限承载力;另外,水平荷载的施加对单桩的竖向位移影响较小;当砂面处水平位移较小时,m值随着水平位移的增加迅速降低,当水平位移增加到一定程度,m值减小的幅度越来越小,最后趋于一个稳定值。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

变径灌注桩竖向承载力影响因素分析

用有限元法对在竖向荷载作用下变径灌注桩桩周土的应力-应变及桩身荷载传递特点进行数值分析。分析桩侧应力大小、垫层厚度对变径灌注桩承载性能的影响,进一步揭示变径灌注桩的单桩承载机理,为变径灌注桩的承载力设计提供参考。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

注浆作用对微型钢管桩抗压承载性能影响的试验研究

为了研究注浆作用对钢管桩承载性能的影响,本文开展了160 mm、200 mm两种桩径、5 m和8 m两种入土深度、注浆与不注浆两种条件下共18个试验桩的现场抗压静载荷试验,分析了注浆作用对钢管桩荷载位移曲线、极限承载力及破坏模式的影响。结果表明:注浆作用使钢管桩荷载位移曲线上的中间曲线段更加明显,塑性变形范围增加;注浆作用整体提高桩基承载力30%以上,管径最细、埋深最浅的I#桩提升效果最明显;注浆过程中浆液在桩周土中产生劈裂、渗扩、填充、胶结、压密等一系列物理化学作用,最终在桩端形成“水泥土加固体”,在桩侧形成水泥土护壁,改善了桩端土、桩周土的物理力学性能,从而提高了桩基承载力。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

动态逆作开挖下有侧移钢管桩组的 整体稳定性能研究

有侧移静压钢管桩组支承的承载性能对于逆作增建地下室时既有建筑的安全保障至关重要。为获得逆作开挖下有侧移钢管桩组的整体稳定性能,提出一种考虑初始几何缺陷影响的钢管桩组非线性稳定承载力求解方法;基于线性特征值分析,就桩顶锚于原有基础（方案1）、桩顶锚于转换承台（方案2）两种方案,探讨土体水平抗力、原有基础抗弯刚度等因素对侧向约束的影响,求得稳定荷载和计算长度;继而引入一致模态和基坑侧移变形缺陷,采用非线性极值点分析初始缺陷的不利影响,基于此提出计算长度加大系数,进而求得修正后的非线性承载力;最后以单钢管桩组和整体模型为研究对象,对两种方案的侧向刚度差异及实际风载下的整体侧向位移进行分析。研究表明,相较方案1,方案2中有侧移钢管桩组在逆作开挖下的稳定承载性能有显著提升,不同土体水平抗力临界荷载比约为3.30~3.40;初始缺陷对钢管桩组的非线性承载力有不利影响,缺陷幅值越大,承载性能越差,工程设计中按包络法建议加大计算长度至1.15倍;风载作用下,两种方案中有侧移钢管桩组顶部的最大整体侧向位移约为50 mm,其引起的侧移缺陷对非线性承载力的不利影响不可忽略。     

黄土填方地基中微型钢管桩承载性状试验研究

目前对于黄土填方场地微型钢管桩桩基性能的研究非常匮乏。依托某实际加固纠偏工程,在黄土填方场地制作三根微型钢管桩试桩,在试桩桩身混凝土中布置混凝土应变计,进行现场单桩静载试验。实测结果研究表明:(1)在一些特定场合,尤其是在施工场地狭小,工程条件复杂的情况下,微型钢管桩可用于黄土填方场地较大荷载的建筑物基础纠偏加固中,并且在黄土填方场地具有较高的承载力。(2)黄土填方地基中微型钢管桩的Q–s曲线呈缓变型,当加载至最大荷载时,都没有出现明显向下的弯折段。(3)微型钢管桩在黄土填方场地其承载力介于材料破坏和失稳破坏之间,约为材料破坏的62%,是失稳破坏的1.76倍,桩身挠曲而产生过大沉降是导致试桩破坏的主要原因。(4)在黄土填方地基中确定30~40m长的微型钢管桩单桩竖向极限承载力时,建议将Q–s曲线和s–lgt曲线相结合,同时考虑桩顶沉降值,这样才较为合理。     

多年冻土区管桩基础抗拔承载性能试验研究

以青藏直流联网工程为背景,进行上拔和水平力组合荷载作用下管桩基础抗拔承载性能真型载荷试验。结果表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻土上限较吻合,多年冻土层无明显退化迹象。上拔加载过程桩底接触土压力减小,冻结期活动层范围内桩侧土压力明显增大,融化期活动层范围内桩侧土压力大大减小,其余位置土压力变化不明显。冻结期基础位移量显著低于融化期,冻结期抗拔及水平承载力高于融化期,上拔承载力高于水平承载力;上拔荷载与位移关系可采用幂函数模型进行预测。试验所得基础抗拔承载力与规范法计算结果比较吻合,表明冻土地区桩基础抗拔承载力规范计算方法是可靠的。     

钢管混凝土复合桩横轴向承载特性离心模型试验研究

作为水域环境中桥梁桩基施工围堰结构,钢护筒得到越来越广泛的应用,钢护筒与钢筋混凝土桩形成钢管混凝土复合桩,其横轴向承载特性与普通钢筋混凝土桩存在巨大差异。针对水域环境中钢管混凝土复合桩的特点,选取钢管埋深和钢管挤土区土体模量两种研究变量,通过离心模型试验的方法研究了钢管混凝土复合桩的横轴向承载特性,得到了钢管混凝土复合桩的桩侧土抗力曲线、H-y曲线及桩身弯矩曲线。试验结果表明：钢管埋深在12cm范围内增大时,能明显提高钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力,超过12cm后继续增大钢管埋深,钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力仍继续增大,但增幅已不明显;钢管挤土区土体模量的增大能提高钢管混凝土复合桩横轴向极限承载力,但增幅度较小。研究成果将为钢管混凝土复合桩的设计与施工提供理论依据与技术保障。     

高压灌浆钢管桩复合地基荷载试验及结果分析

结合实际工程中的单桩复合地基静载荷试验,通过对高压灌浆钢管桩复合地基沉降的量测和结果分析,研究其在受到竖向荷载时的荷载传递机理和沉降特性,确定了单桩复合地基承载力特征值和变形模量。     

采用桩土共同作用的浙江省第一医院医技楼现场实测分析

 采用桩土共同作用设计方法的浙江省第一医院医技楼实测资料表明,大楼装修完成时基础底板周边和内部实测平均土压力分别已达地基土承载力特征值的83.3%和62.7%,地基土承载力被较大程度的得到利用。桩顶应变计实测结果显示,大楼竣工时桩顶反力超过单桩极限承载力的50%,这是与传统设计方法的不同之处。同时,随建筑层数的增加,桩间土分担荷载的比例逐渐减少,装修完成时土承担上部荷载的20%。而在大楼结顶时基础底板内钢筋实测应力很小,基础底板面层和底层钢筋平均压应力分别为9.84和7.68 MPa,远低于钢筋所能承受的最大抗压值。同时发现,基础底板的存在会削弱桩侧摩阻力,相同桩顶荷载水平下全桩长范围内实测桩基平均侧摩阻力均小于静载试验中单桩的平均侧摩阻力。该大楼实测沉降结果表明,沉降较小且较为均匀,能满足使用要求。