嵌岩桩竖向荷载-沉降特性的有限元分析

嵌岩桩因单桩承载力高在工程上得到广泛应用.迄今为止,嵌岩桩的荷载传递机理尚不完全清楚,单桩沉降的影响因素又十分复杂.以ABAQUS为平台,对嵌岩桩的荷载沉降特性进行了全面的有限元分析,探讨了嵌岩桩受竖向荷载作用下影响单桩承载力及沉降的各种因素.分析结果表明,嵌岩深度、桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量、沉渣厚度是影响单桩承载力及沉降的主要因素.     

灰岩地区超大吨位荷载下嵌岩桩承载力特性分析

基于南宁市灰岩地区进行的超大吨位桩基静载试验,对桩身轴力和变形进行了测量,并利用有限元软件分析了桩长、桩径、长径比3 个因素对灰岩地区嵌岩桩承载特性的影响。试验结果表明: 嵌岩深度约为10 m 的试验桩最大试验荷载在31 000 ～ 36 000 kN,能够达到设计承载力要求,而嵌岩深度约为5 m 的试验桩承载力均达不到设计承载力要求; 嵌岩深度对灰岩地区嵌岩桩的承载特性影响最大,嵌岩段越长,桩的承载力越高。     

嵌岩桩的优化设计方法研究

结合结构最优化设计概念和有限元分析,建立了嵌岩桩优化数值模型,提出了嵌岩桩目标优化设计的方法.与传统设计相比,通过对嵌岩桩进行桩径和嵌岩深度优化设计可满足桩沉降和承载力的双控要求,使桩端阻力、桩侧阻力能最大限度地得到发挥,有效减少工程投资.以ABAQUS有限元软件为平台,可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具和仿真研究环境.利用它可以模拟嵌岩桩成桩基本过程,分析嵌岩桩荷载—沉降特性,并对嵌岩桩进行了优化设计.     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

桩底后压浆的长大嵌岩桩承载性能试验

根据1根长大嵌岩桩桩底压浆前后的试验数据,对比分析了桩底压浆对嵌岩桩桩端阻力和桩侧摩阻力发挥特性的影响。结果表明：桩底压浆有效地改善了嵌岩桩桩底沉渣的受力特性,增大了沉渣的强度和变形模量,同时在水泥浆液压力作用下对桩侧泥皮进行置换填充,在一定程度上渗透、挤密桩周泥岩,增强了桩身与桩周、桩端整体的嵌固能力,嵌岩桩整体承载力提高幅度达14%;该试验研究成果可直接用于工程桩基设计,同时为类似嵌岩桩基设计施工提供了参考。     

泥浆护壁灌注桩若干质量指标问题的探讨

嵌岩深度、桩身混凝土强度等级和沉碴厚度三个质量指标，对桩承载力、造价和工期的影响较大，工程实践中问题较多。本文用理论分析与实践经验总结相结合的方法，提出确定这些指标值的建议。     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

大直径嵌岩短桩抗拔承载机理试验研究

对大直径嵌岩短桩抗拔承载力机理的研究还比较少,本文依据金华某工程3根人工挖孔桩单桩竖向抗拔静载试验数据,借助有限元软件Ansys分析从加载至破坏U-Δ曲线变化趋势和桩侧摩阻力在各级荷载下沿桩身分布情况与成长过程,探讨了此类工程桩的荷载传递机理和抗拔承载特性。表明试桩嵌岩段桩侧摩阻力很大,最大值达到了305kPa,嵌岩段抗拔侧阻力系数为0.024～0.037,平均为0.032,小于现行规范抗压侧阻力系数,结论可为类似基桩的设计与研究提供有指导参考。     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态，而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下，由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态，其三轴应力强度远高于单轴强度．因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态，明显偏于保守．嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点．为此，应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究，提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法．     

软岩嵌岩桩承载性状的研究探讨

我国华东地区发育着红色软岩具有与硬岩不同的物理力学性质，嵌固于其中的大直径钻孔灌注桩的荷载传递性状也应与硬岩有所不同，特别是对大嵌入深度，大吨位的软岩嵌岩桩的研究具有重要的工程实践与理论意义。文章从嵌岩桩的设计理论出发，对我国东部泥质软岩上的大直径灌注嵌岩桩的荷载传递性状进行了研究。在分析南京新华大厦桩基工程两大嵌入深度，大吨位的软岩嵌岩桩静载试桩资料和实测内力数据基础上，总结了泥质软岩嵌岩桩的荷载传递特点，对现行的软岩嵌岩桩设计理念提出了新的见解，并将其成功应用于南京新华大厦的桩基设计中，取得了良好的经济效益。     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态,而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下,由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态,其三轴应力强度远高于单轴强度.因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态,明显偏于保守.嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点.为此,应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究,提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法.     

改进的BP网络在嵌岩桩承载力预测中的应用

本文提出了用改进的BP网络对嵌岩桩承载力进行预测的新方法，并编写了相应的训练程序。实例计算表明，改进的BP网络算法比一般的BP模型结果误差小、收敛快，人工神经网络方法对嵌岩桩承载力的预测行之有效。     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验,分析了在桩顶荷载作用下,嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响,桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

软质岩中嵌岩桩模型试验技术的研究

本文以软质岩中嵌岩桩模型试验技术为研究对象,进行了大量的试验,包括模型材料的性能测定,模型桩、压力盒的设计制作,桩侧表面的粗糙加工及初始侧压力的测定,以及多种类型嵌岩桩的模型试验。就试验结果的规律性、可比性判断,试验方法是可行的,可由此对软质岩中的嵌岩桩进行较为全面的认识和研究。     

风化岩基大直径灌注桩后注浆承载性能试验研究

基于6根全风化和强风化花岗片麻岩地基中大直径泥浆护壁钻孔灌注桩单桩竖向抗压静载荷试验及桩身力学测试,对其中3根试桩进行桩侧后注浆,对比分析了其承载性状、变形特性及影响因素,并将所得试验数据与勘察报告推荐值和现行规范推荐值对比。结果表明：大直径嵌岩泥浆护壁钻孔灌注桩长径比25~34与嵌岩深度5D~8D,Q-s曲线呈缓变型;经后注浆处理与未经桩侧后注浆处理的试桩相比,单桩极限抗压承载力提高1.40%~15.3%,最大沉降量降低35.1%~65.6%,回弹率提高13.1%~82.4%,控制桩顶沉降效果显著。在该试验条件下,6根试桩的承载力和变形特性受长径比和嵌岩深度影响较大。经桩侧后注浆处理的试桩,嵌岩段摩阻比和桩侧摩阻力分担比受长径比和嵌岩深度影响更小;6根试桩的桩端阻力分担比受嵌岩深度影响显著;未经桩侧后注浆处理的试桩,桩侧摩阻力分担比受嵌岩深度影响更大。     

嵌岩端承桩竖向承载的扩孔理论分析

探讨了嵌岩桩嵌岩段的应力路径及工作机理,应用圆孔扩张理论,分析了嵌岩桩的承载机理.随着桩周挤压应力p的增大,围绕柱形孔的柱形区域将由弹性状态进入塑性状态,塑性区随p的增大而不断扩大,塑性区以外土体将保持弹性状态.利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导了嵌岩桩嵌岩段的极限强度以及嵌岩段的极限竖向承载力的计算公式,并将扩孔理论分析结果与实测试验资料进行分析对比,研究表明,该方法可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具.     

基于原位试验的嵌岩桩承载性状分析

原位试验能很好地反映桩的荷载传递特性和桩的承载机理。本文基于埋设有测试元件的嵌岩桩原位试验，分析了在桩顶荷载作用下，嵌岩桩的桩侧阻力、桩端阻力的特征。分析表明嵌岩桩的承载性状受桩的几何尺寸、地质条件和施工质量等诸多因素影响，桩承载力的发挥又与这些影响因素有关。     

桩基规范中嵌岩桩竖向承载力计算方法分析

介绍了桩基规范中嵌岩桩单桩竖向极限承载力的计算方法，深入分析了其中原理，得出一些有益结论。     

某办公楼嵌岩桩的嵌岩深度分析

分析了海口市某办公楼钻孔灌注桩的嵌岩深度及影响因素，试验分析表明，桩的长径比较大时，桩端阻力所分担的荷载仅占荷载的一小部分，因而在满足施工质量的前提下，可适当减小桩的嵌岩深度，该工程设计嵌岩深度1.5m，实际采用了0.8m，加快了施工进度，降低了工程造价。     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。