开挖卸荷桩土界面荷载传递模型的修正与验证

为了准确预测深开挖条件下桩基的承载变形性状,在桩土界面荷载传递计算模型中考虑了卸荷效应．基于快速拉格朗日法(FLAC3D),将线弹性-完全塑性的桩土界面荷载传递模型修正为双曲线计算模型,修正后的模型可以考虑开挖卸荷后桩周土体法向应力减小对桩土界面剪切刚度的影响,也可以考虑开挖深度、面积和桩长对桩端阻力的影响．利用修正模型对开挖条件下砂土地基中的单桩进行了足尺数值试验,分析计算了开挖后桩基的承载性能,并将修正后模型的计算值与软件内嵌的线弹性-完全塑性模型的计算值及试验值进行对比分析．结果表明:修正后计算模型和传统计算模型都能够较准确地预测开挖条件下桩基总极限承载力,但是,修正计算模型考虑了支护结构外围土体对桩端承载力的贡献,能更准确地预测桩身下部侧摩阻力与桩端阻力．因此,修正计算模型更适合开挖条件下的桩基承载力计算．     

考虑软黏土流变效应的静压桩长期承载力计算方法

针对软黏土流变效应引起土体的体积压密,使其强度随时间逐渐提高,从而软黏土中的静压桩在桩周超孔隙水压力消散后承载力仍持续增长的问题,在考虑静压桩的沉桩效应和桩周土初始固结的基础上,采用双曲线型函数描述桩侧和桩端的荷载传递特性,结合荷载传递法推导承载条件下桩周土的应力状态.在此基础上,根据流变模型和桩周土体的受力状态,采用拟似超固结比的变化模拟桩周土体的流变行为,分析桩周土体长期流变过程中力学特性的变化规律,提出软黏土中静压桩长期承载力的理论预测方法.通过现场静载荷试验对本文解答进行验证,研究软黏土中静压桩长期承载力随时间的变化规律,并探讨土体参数对静压桩长期承载力的影响.结果表明:软黏土中静压桩承载力的长期时效性主要来源于桩身下部侧摩阻力随桩周土流变的发展,承载力在流变初期增长迅速,随流变时间发展速率逐渐变缓,且流变系数和回弹系数越大的土层中承载力的增长较为显著.该计算方法可为上部结构拆除后旧桩的承载力确定及其再利用提供参考.     

既有竖向荷载对承台桩水平承载特性影响的PIV试验研究

为研究既有竖向荷载下承台桩的水平承载特性,进行了2组PIV模型试验,分析了不同竖向荷载对承台桩的水平位移量、桩身弯矩及桩周土体位移场的影响规律,研究了竖向荷载对承台桩下桩土作用的影响机理。试验结果表明:在同一水平荷载下,桩顶既有竖向荷载有利于减小桩身水平位移,削弱水平荷载引起的桩身弯矩;在水平加载过程中,桩土作用的主要区域为桩周土体的中上部区域,桩顶竖向荷载的施加会调动桩侧土体,形成更大的土体扰动区;竖向荷载引起的土体密实化效应会降低桩身的水平位移和弯矩,提高承台桩的水平承载力;同时这一密实现象也降低了桩侧土体的隆起量与塌陷面积。     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

桩周土开挖状态下桩基础荷载传递规律研究

桩周土的开挖和桩身的暴露会导致桩承载力和稳定性的降低,严重时会影响建筑物安全;揭示桩周土开挖时桩基础荷载传递规律,可以为既有建筑地下空间的开发和利用提供重要的理论和技术支持。文章采用ANSYS有限元程序对一座框架结构建筑物桩周土开挖过程中的桩身轴力、侧阻力和端阻力的分布和变化规律以及桩基础的沉降变化规律进行数值分析。结果表明:随着托换桩桩周土开挖深度的增大,建筑物荷载通过侧阻传入土体比例减小,端阻和侧阻力作用充分发挥,最终桩基承载力达到极限状态,桩基沉降量会增大;增大桩长、桩径、桩数量和桩土间摩擦系数等措施可以增加桩身承载力,也可减小桩基沉降,而且增大桩身长度对提高桩基承载力效果最好,增大桩径和桩数量对减小桩基沉降效果明显。     

不同桩长对GFRP复合桩竖向承载性能影响研究

目的 探究不同桩长对玻璃纤维增强复合材料（GFRP）桩竖向承载性能的影响。方法分别对普通钢筋混凝土（RC）桩和GFRP复合桩的竖向承载性能进行研究,开展室内模型实验,同时利用有限元软件模拟不同桩长对其竖向承载特性的影响。结果 模型试验中,GFRP复合桩的竖向承载力大于RC桩,在桩顶荷载6 kN时,GFRP复合桩侧摩阻力占桩顶荷载的34.1%,RC桩占24.7%,GFRP材料明显改变了桩身的粗糙程度,使桩身界面摩擦特性增强,从而在较高的竖向荷载作用下,产生较小的端阻力。有限元软件模拟中,与RC桩相比,GFRP布与土体的摩擦系数比混凝土与土体的摩擦系数大,有利于GFRP复合桩侧摩阻力的发挥,相同桩长的GFRP复合桩端阻力占比明显低于RC桩。对比桩长5,10,15 m,RC桩,侧摩阻力值占桩基极限承载力的35.69%,42.44%,50.54%,GFRP复合桩的桩身侧摩阻力分别占桩基极限承载力的42.44%,63.09%,75.69%,表明GFRP复合桩是通过增加侧摩阻力来提高竖向承载力的,且桩长越长,GFRP复合桩承载性能提升越明显。结论 相同桩长的GFRP复合桩竖向承载力明显高于RC桩;...     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明：在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

考虑应力扩散时桩端土对桩体阻抗的影响

为研究桩端土体对桩体阻抗的影响,提出了一种模拟桩土相互作用的新模型.在该模型中,桩端应力扩散到下部土体中,土体中产生的附加应力符合圆形荷载下的Boussinesq应力解.相同附加应力形成三维等值面,将等值面包裹的土体区域看作虚土桩.虚土桩底部与基岩接触,限制竖向位移.根据虚土桩底部的边界条件,结合阻抗传递法可得到虚土桩顶部阻抗,将其作为实体桩的实际支撑参数,进而可求得整个桩体的阻抗响应.通过该模型计算得到的桩体阻抗与Novak的计算结果进行对比,发现考虑桩端应力扩散效应可以较为真实地反映桩端土体对桩体阻抗响应的影响.桩体刚度与桩端土厚度成反比,阻尼反之.对于长径比较小的桩体,桩端土体的影响更大.     

基桩竖向承载力试验研究

根据基桩的现场竖向静载试验结果,身分布规律、竖向承载性状和桩身侧阻发挥特性,施工具有一定指导意义的结论．分析了在复杂地质条件下基桩的荷载传递特点、荷载沿桩得出了一些在洞庭湖区复杂地质条件下对桩基工程设计和     

Vertical bearing capacity of pile based on load transfer model

The load transfer analytical method is applied to study the bearing mechanism of piles with vertical load in this paper. According to the different hardening rules of soil or rock around the pile shaft, such as work-softening, ideal elasto-plastic and work-hardening, a universal tri-linear load transfer model is suggested for the development of side and tip resistance by various types of soil （rock） with the consideration of sediment at the bottom of the pile. Based on the model, a formula is derived for the relationship between the settlement and load on the pile top to determine the vertical bearing capacity, taking into account such factors as the characteristics of the stratum, the side resistance along the shaft, and tip resistance under the pile tip. A close agreement of the calculated results with the measured data from a field test pile lends confidence to the future application of the present approach in engineering practice.     

人工挖孔嵌岩灌注桩承载特性现场试验与机理分析

以青岛市某大型工程为依托,对在泥质粉砂岩地基中的5根人工挖孔嵌岩灌注桩分别进行竖向静载荷试验与桩身内力测试。根据大直径嵌岩桩实测数据探讨大直径人工挖孔嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性。试验结果表明：试桩荷载沉降（Q-s）曲线为缓变形,桩顶沉降量均小于11 mm,卸载回弹率大,幅度为51%~75%,承载力较高,5根试桩均满足设计要求;在最大荷载下,5根嵌岩桩桩端阻力所占桩顶荷载比值均在10%~20%之间,随桩长、嵌岩深度（中风化）增大而减小,表现出端承摩擦桩的特性;桩身荷载自上而下逐步发挥,上覆土层先达到侧摩阻力极限值,在嵌岩段中部侧摩阻力达到峰值;桩入岩越深,安全储备量越大,在泥质粉砂岩中风化段,实测侧摩阻力约为规范推荐值的2.5倍,说明5根桩有较大的承载潜力;随着荷载的增大,嵌岩段分担的总阻力由39%上升至45%,嵌岩段侧摩阻力占主要比重,但桩端阻力分担荷载的比例上升速率较快;根据行业标准与静载试验数据,重新认识该地层人工挖孔嵌岩灌注桩的竖向承载特性,充分发挥其承载潜力,对工程桩桩身尺寸进行优化,达到节约材料和提高施工功效的目的,具有较好的经济效益。     

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.     

软土地基中组合桩承载性状试验研究

为掌握组合桩(钢筋混凝土桩插入水泥土搅拌桩复合而成的桩)的荷载传递机理、破坏模式和竖向承载力特性,通过对3根14 m长桩的载荷试验和桩身应变的测量,分析了桩身轴力的分布和桩周的侧摩阻力分布及影响组合桩承载力因素.试验得到了组合桩的Q-S曲线、S-logt曲线、桩的极限承载力;试验表明混凝土桩的插入改变竖向荷载的传递规律,形成了从混凝土桩到水泥土再到土的传递模式,更有效地发挥了桩周的侧摩阻力;水泥土的固化效应、混凝土桩的挤土效应和混凝土桩的荷载传递是组合桩高承载力的主要来源.组合桩具有较高的单桩竖向承载力且造价低,在软土地基工程中具有广泛的应用价值.     

冷热循环作用下砂土地基能量桩热传递特性测试系统

能量桩是一种兼具换热和承担建筑荷载功能的新型建筑节能技术,为研究冷热循环温度影响下能量传递特性,设计了一套新型的能量桩模型实验及测试系统,较为系统地研究了砂土地基中预制单U型混凝土能量桩的传热特性。试验结果表明:在能量桩换热过程中,热量更易从桩体传递到土体;冷热循环中,桩身温度差异较小,温度沿桩身分布均匀;制热工况下能量桩在土体中的温度影响范围大于制冷工况,能量桩换热效率随着桩身与土体温度差异的减小而减小。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。     

砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性分析

针对砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性较为复杂的问题,基于砼芯水泥土搅拌桩(DCM)复合地基载荷板试验,采用弹塑性有限元方法,讨论不同芯长比和含芯率条件下砼芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递、承载力和沉降变化规律.计算结果表明:随着芯长比的增加,越来越多的上部荷载集中至砼芯,同时桩周土体上的竖向应力减小;水泥土搅拌桩外壳在上部与桩周土和砼芯共同承担竖向荷载,随着桩体入土深度的增加变为负责传递砼芯与桩周土之间的剪应力;砼芯长度控制了桩土侧摩阻力的发挥长度,而且使得桩土侧摩阻力沿深度均匀发挥;芯长比和含芯率对于砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力的影响是相互的,选择合适的芯长比和含芯率组合,能最大限度地发挥砼芯水泥土搅拌桩桩复合地基的承载力.     

全螺旋灌注桩——螺纹桩竖向承载力初探

对全螺旋灌注桩螺纹桩的承载力机理进行了初步探讨 ,比较了螺纹桩与传统直线型灌注桩竖向承载力的基本特性 ,并根据试验及理论分析 ,探讨了螺纹桩设计计算方法