悬臂排桩支护结构空间变形分析

以矩形基坑悬臂排桩支护结构为研究对象,通过分析现场实测数据和数值计算,归纳出了冠梁和支护桩的空间变形模式,建立了整个支护系统的能量表达式。利用最小势能原理,推导了基坑中部桩顶最大位移的解析解,分析了各主要支护参数对该位移的影响。研究结果表明,桩顶最大位移随坡顶超载和桩间距的增大基本呈线性增大趋势;当嵌固深度系数逐渐增大时,桩顶最大位移也逐渐增大,但趋势渐缓;基坑长度对其影响也较大,当基坑长度超过一定数值后,最大位移值趋于稳定。最后利用所得的研究成果对某基坑进行了验证,并与现场实测结果进行了对比,计算结果能够满足工程要求。     

锚杆排桩基坑支护效果及其对周围环境的影响

利用理正深基坑软件,以具体工程的一侧基坑支护为例,分别改变锚杆预应力大小、锚杆排数和土压力调整系数,通过分析计算结果中位移、锚杆锚固段长度和钢筋用量的变化来研究其对锚杆排桩基坑支护效果及其对周围环境的影响。结果表明：对1排锚杆排桩,当预应力增加到一定值后,继续增加预应力值,对减小基坑位移的作用不大,但钢筋用量却会显著增加;用2排锚杆排桩对变形控制的效果明显,并且钢筋用量和对周围环境的影响均小;随着土压力调整系数的增加,基坑的位移、钢筋用量都在增加。因此,选择合适的土压力调整系数,让基坑发生适当的位移,才能使计算中采用的主动土压力和实际的土压力接近,使设计的基坑支护稳定可靠。     

双排护坡桩基坑支护技术应用

针对某深基坑施工场地狭小、周边环境复杂、基坑支护施工难度大的特点,采用了技术与经济均合理的双排桩基坑支护方案。在分析工程场地环境条件的基础上,设计选择双排桩加锚杆支护的体系,护坡桩施工采用人工挖孔的成孔工艺,并在前排护坡桩桩顶设置了位移观测点。结果显示,施工过程中,该边坡与周边环境安全稳定,边坡最大位移在规范允许的范围之内。作为双排桩支护成功案例,可为类似工程提供借鉴。      

地铁车站深基坑桩锚支护结构内力试验研究

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性,以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26 m的基坑工程为依托,在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计,分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明：（1）随着基坑的开挖,悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化,内侧桩身应力呈压-拉变化;同一测点钢筋应力逐渐增大,最大值位置略微下移,应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加,外露桩身应力增大,桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域,嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂,主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。（2）支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量;满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济。（3）在未施加拉力和不同拉力作用过程中,锚杆受力发生重分布,与以往土质或岩质基坑认识不同。（4）锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的,可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。     

弹塑性有限元模拟分析影响基坑位移的因素

分析影响基坑支护破坏因素对于防止基坑事故的发生,优化基坑支护设计有重要意义。本文用弹塑性有限元方法模拟基坑破坏过程,分析了影响基坑支护破坏的因素。分析结果表明,土体和桩墙的弹性模量都对基坑的位移有一定影响,但土体弹性模量的影响比桩墙弹性模量的影响更大。根据这些结果,推论出传统基坑设计方法与弹性地基梁法的不足之处。另外,分析结果还表明,基坑坑顶水平位移与土体弹性模量的关系无固定规律,而坑底最大位移与弹性模量呈非线性的关系。由此推论出基坑坑顶水平位移监测方法的不可靠性。      

深基坑双排桩结构支护效果有限差分数值模拟

[摘 要] 由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶冠梁形成的双排桩支护结构可以有效控制基坑侧 向变形,被广泛应用于基坑支护设计中。本文以济南市西区文化中心项目大剧院为工程背景,对双排桩 支护结构下基坑坡面水平位移,坑底隆起,桩身弯矩、剪力,桩土接触面切向刚度和法向刚度等特征进行 研究,并通过“实体单元桩冶和“结构单元桩冶的计算结果进行对比分析。研究表明,桩与土体相互作用 力学模型能较好模拟双排桩支护施工过程,计算精度较高;桩顶的水平位移最大,基坑开挖底面的弯矩 和剪力最大;计算结果可为双排支护桩作用机理的研究提供参考。     

非等长双排桩在武汉地区基坑工程中的应用

以武汉仁恒公园世纪深基坑支护项目为研究背景,通过设置前长后短非等长双排桩进行基坑支护,并利用天汉设计软件对该项目的某一个支护段进行设计计算分析。结果表明：该支护段的前后排桩的最大位移为37.9 mm,在地面以下1.0 m处（即桩顶）,被动区弹性抗力安全系数为3.90。而本项目基坑预警控制指标为支护结构水平位移≤40 mm,能够满足设计监测要求,为以后非等长双排桩在基坑中的应用提供参考借鉴。     

移动荷载作用下土岩组合基坑吊脚桩变形分析

以青岛地区特有的土岩组合地质条件为背景,采用现场监测和Plaxis有限元模拟相结合的方法,研究了土岩基坑中吊脚桩在龙门吊移动荷载作用下的变形规律及动力响应。结果表明：桩身变形模拟结果与实测值吻合较好,基坑的变形主要发生在基坑上部软弱土层,吊脚桩嵌岩处产生应力集中;在龙门吊移动荷载作用下,桩顶水平位移较大,但其动力响应最小,而嵌岩处水平位移较小,但其动力响应最大;嵌岩处、桩身最大正弯矩处及最大负弯矩处的土压力动力响应较大,且移动荷载刚经过时刻影响最大。研究成果可为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供参考。     

广州某综合楼基坑桩锚支护结构内力实测分析

广州天河商旅二区综合楼基坑东侧采用人工挖孔桩加预应力锚杆的支所型式。通过对该支护结构中桩及其冠梁钢筋的轴力，以及预应力锚杆锚头压力的现场监测，对该基坑支护结构开挖支护全过程的内力进行了分析。     

深大基坑桩锚支护监测与数值分析

对解放军总医院27.4 m深大基坑桩锚支护结构水平位移、桩体深层水平位移、竖向位移、锚杆轴力及周边道路沉降等监测数据与数值计算结果进行对比分析,结果表明,基坑支护结构水平位移、桩体深层水平位移、竖向位移变形较小,均远小于规范规定的预警值;各道锚杆相互协调,但锚杆轴力存在一定的预应力损失;周边道路沉降最大为4.8 mm,远小于基坑预警值。分析表明该基坑选取的支护结构设计合理,基坑开挖过程中支护结构的监测值与数值计算数据结果吻合较好,可为类似工程提供参考。     

基于Winkler模型的有效桩长研究

有效桩长的定义有基于承载力角度和沉降角度两种方法,由于影响因素的多样性,有效桩长的研究比较复杂。运用桩顶刚度控制法确定有效桩长。基于Winkler地基模型,以荷载传递法为工具,推导出双层土的桩顶刚度计算公式,并对有效桩长影响因素进行了分析。结果表明,桩径的增大有效桩长增加;土层刚度比(第二层土刚度与第一层土刚度之比)增大有效桩长减小;桩端刚度的增大对有效桩长的影响都不明显,第一土层厚度的增加在一定范围内对提高有效桩长是有用的     

负温对基坑悬臂桩水平冻胀力影响的模拟研究

寒冷地区基坑悬臂桩支护工程,在桩后土体水平冻胀力作用下,易出现桩体倾斜、水平裂缝、剪断等问题.负温是水平冻胀力产生的关键因素,采用数值模拟方法,分别模拟粉质黏土、黏土在一定的负温变化下,桩体水平冻胀力的大小和分布模式,结果表明：负温越低,土体冻结速率越大,水平冻胀力越大;桩身范围内,水平冻胀力大致呈上下小、中间大的抛物线型分布,最大值出现在基坑的中下部,为开挖深度的0.5～0.8倍,力值约为冻胀前土压力的2～15倍,同时拟合出最大水平冻胀力与温度、桩顶位移之间的关系公式;此外,桩体水平位移随负温增加而增加,桩顶位置处,冻胀引起的水平位移为开挖引起位移量的0.88～11.38倍.     

竖向荷载作用下斜桩荷载传递性状试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下砂土中斜桩的荷载传递性状,分析了桩身倾角及长径比对斜桩桩身轴力、弯矩、剪力、桩侧摩阻力及端阻比的影响。试验结果表明：在桩顶竖向荷载作用下,斜桩桩身轴力均小于相应直桩桩身轴力,桩身倾角越大,轴力沿深度衰减得越快,桩长径比越大,轴力沿深度衰减得也越快;斜桩桩身最大弯矩随桩身倾角及长径比的增加而增加,最大弯矩出现的深度与桩身倾角无关,只与长径比相关;不论桩身倾角及长径比的大小,斜桩桩身最大剪力均出现在桩顶截面处,桩身最大剪力随着桩身倾角的增加而增大;桩身倾角越大,斜桩最大摩阻力越大,长径比越大,斜桩最大摩阻力越小,斜桩最大摩阻力出现在桩顶下1/4～1/5桩长处;斜桩端阻比随着桩顶竖向荷载的增加而增大,随着桩身倾角及长径比的增加而减小。     

内支撑结构基坑的空间效应及影响因素分析

具有内支撑结构的围护系统在基坑边角处具有更大的系统刚度,使得基坑边角附近处土体的位移小于距离边角较远处土体的位移,即基坑的变形问题表现出空间特性。为了更好地研究L/He（L为沿基坑纵向方向上的距离;He为开挖深度）、开挖深度等因素对空间效应的影响,量测了两个狭长形地铁车站深基坑不同位置处土体的侧向位移、土体沉降等。通过对现场监测资料的分析发现,边角效应能够减小侧向位移的平面应变比,灌注桩围护结构、SMW工法桩围护结构和地下连续墙在边角附近处的平面应变比(PSR)分别为0.50、0.61和0.72。当平面应变比(PSR)接近于1.00时,对应的L/He值分别为2.50、6.00和4.00。随着L/He值的增大,土体的纵向最大沉降呈先增大后保持稳定的趋势。随开挖深度的增加,边角效应的影响范围呈增大的趋势。在基坑纵向沉降的空间效应中,灌注桩围护结构、SMW工法桩围护结构的土体最大沉降值达到稳定时对应的L/He值分别为2.50和5.20。土体沉降和侧向位移的空间效应有一定的相关性。     

An experimental study on static and dynamic bending behaviour of piles in soft clay

Static and dynamic lateral load tests were carried out on model aluminium single piles embedded in soft clay to study its bending behaviour. Model aluminium piles with length to diameter ratios of 10, 20, 30 and 40 were used. Static lateral load tests were conducted on piles by rope and pulley arrangement upto failure and load–deflection curves were obtained. Dynamic lateral load tests were carried out for different magnitudes of load ranging from 7 to 30 N at wide range of frequencies from 2 to 50 Hz. The load transferred to the pile, pile head displacement and the strain variation along the pile length were measured using a Data Acquisition System. Safe static lateral load capacity for all piles is interpreted from load–deflection curves. Dynamic characteristics of the soil–pile system were arrived from the acquired experimental data. The soil–pile system behaves predominantly in nonlinear fashion even at low frequency under dynamic load. The displacement amplitude under dynamic load is magnified by 4.5–6.5 times the static deflection for all piles embedded in soft clay. But, the peak magnification factor reduces with an increase in the magnitude of lateral load mainly because of increase of hysteretic damping at very soft consistency. The maximum BM occurs at the fundamental frequency of the soil–pile system. Even the lower part of the pile affects the pile head response to the inertial load applied at the pile head. The maximum dynamic BM is magnified by about 1.5 times the maximum static BM for model piles in tested consistency of clay. The maximum dynamic BM occurs at a depth of about 1.5 times the depth of maximum static BM for model piles, which indicates an increase of active pile length under dynamic load.     

黄土高边坡土钉-预加固桩复合支护体系性状分析

土钉-预加固桩复合支护技术已在基坑及边坡工程中取得了大量应用,但在黄土高边坡开挖中的应用相对较少。基于详细的现场监测数据并辅以有限元数值计算,分析了边坡开挖过程中支护体系受力及变形随时间和空间的变化规律。结果表明：预加固桩的水平位移随着时间的推移与开挖深度的增加呈增大趋势,并最终趋于稳定,同时,桩身剪力及弯矩亦随开挖的进行而不断增大;剪力最大值的位置不断下移,说明边坡的潜在滑动面有不断向下扩展的趋势。与深基坑支护桩的土压力分布相比,土钉-预加固桩复合支护体系中桩后土压力随开挖呈不断减小的趋势,但桩前土压力随着开挖深度的增加,有增有减。随着施工开挖深度的增加,土钉所测得的应力有着明显的增大,说明土钉对抑制坡体变形起到了一定作用。在预加固桩的影响下,桩上方坡体的最危险破裂面为圆弧状,其剪出口位于预加固桩桩顶处。开挖深度较浅时,土钉对整体稳定性的贡献较大,而随着开挖深度的变大,预加固桩的加固效果开始占主导地位。     

Influence of seismic motions on behavior of piles in liquefied soils

In the present study an analytical procedure based on finite element technique is proposed to investigate the influence of vertical load on deflection and bending moment of a laterally loaded pile embedded in liquefiable soil, subjected to permanent ground displacement. The degradation of subgrade modulus due to soil liquefaction and effect of nonlinearity are also considered. A free headed vertical concrete elastic nonyielding pile with a floating tip subjected to vertical compressive loading, lateral load, and permanent ground displacement due to earthquake motions, in liquefiable soil underlain by nonliquefiable stratum, is considered. The input seismic motions, having varying range of ground motion parameters, considered here include 1989 Loma Gilroy, 1995 Kobe, 2001 Bhuj, and 2011 Sikkim motions. It is calculated that maximum bending moment occurred at the interface of liquefiable and nonliquefiable soil layers and when thickness of liquefiable soil layer is around 60% of total pile length. Maximum bending moment of 1210 kNm and pile head deflection of 110 cm is observed because of 1995 Kobe motion, while 2001 Bhuj and 2011 Sikkim motions amplify the pile head deflection by 14.2 and 14.4 times and bending moment approximately by 4 times, when compared to nonliquefiable soil. Further, the presence of inertial load at the pile head increases bending moment and deflection by approximately 52% when subjected to 1995 Kobe motion. Thus, it is necessary to have a proper assessment of both kinematic and inertial interactions due to free field seismic motions and vertical loads for evaluating pile response in liquefiable soil.     

既有建筑物地下室增层开挖桩基屈曲稳定研究

既有建筑物地下室增层开挖可有效利用地下空间,是目前改善停车难问题的主要手段之一。既有建筑地下室增层开挖将改变原有桩基础的受力性状,从而可能引起原有桩基础屈曲失稳。提出一种预测地下室增层开挖既有桩基失稳的临界荷载及稳定计算长度的理论解法。首先,结合浙江饭店地下室增层开挖工程,简单介绍增层开挖方案。之后,通过Winkler弹性地基梁理论建立增层开挖工况下单桩基础桩-土体系总势能方程。最后,利用最小势能原理导得增层开挖工况下单桩基础屈曲失稳的临界荷载及稳定计算长度的表达式。在此基础上,研究了桩身临界荷载的影响因素。计算结果表明：随着半波数n的增加,既有桩基的临界荷载逐渐收敛;既有桩基的临界荷载随开挖深度的增大而急剧减小。分析结果可为类似地下室增层开挖工程的设计提供依据,减少开挖引起既有桩基础失稳隐患。     

复合桩基重复加卸载过程中侧向约束桩变位规律试验研究

复合桩基上堆载可能引起侧向约束桩侧移,导致侧向约束桩和复合桩基失稳破坏。采用室内模型试验研究复合桩基重复加、卸载过程中侧向约束桩水平变位规律。结果表明：（1）复合桩基上加载时,侧向约束桩的桩身侧移沿深度先增大、后减小、存在峰值,峰值随加载增大而增大,出现在距离地面0.4倍地面以下桩长处,峰值位移与桩顶（或地面）处位移的比例系数和发生侧移的桩身长度随荷载增大而增大;（2）复合桩基上重复加、卸载时,侧向约束桩的桩顶侧移随桩间距增大而增大,弹性变形则变小。中桩侧移比边桩大。桩顶侧移增长率随重复加载次数增加而减小。若荷载超过首次加载的最大荷载,侧向复合地基上加载-桩水平位移曲线将回到首次加载曲线的延长线,具有记忆效应。第 次卸载曲线与第i次卸载曲线线型相似且相互平行。每次卸载的初、中期,荷载的减小不影响桩顶侧移,只有卸载到最后1～2级时,侧移才开始减小,直到永久塑性变形。侧向约束桩的顶部水平位移回弹曲线特征与岩石或土在垂直加、卸载作用下的回弹曲线相似。