桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究

以桩的长径比l/d、桩间距与桩径之比s/d、注浆加固体厚度h为因素,以单桩极限承载力Qu与某一荷载下的桩顶沉降Sp为评价指标,设计L9(34)正交试验方案,采用有限元法进行了桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究,得出各因素作用效应的重要性次序和作用规律。研究表明,无论对桩基承载力还是对桩基沉降,桩间距与桩径之比都是最重要的影响因素,s/d较大时采用桩端后注浆来提高桩基承载力,减小桩基沉降,效果更显著;桩端后注浆使桩的端阻增大,承载性状改变,由摩擦桩逐渐过度为端承摩擦桩、摩擦端承桩或端承桩。     

超大面积深厚软土桩-网复合地基承载性状模型试验研究

基于厦深铁路潮汕车站地基处理加固工程,完全参照原型的软土地基地层分布情况,设计了两种不同桩间距下的超大面积深厚软土桩-网复合地基物理模型试验,对荷载传递机制与不同桩间距下桩体荷载分担比、桩土应力比及地基沉降规律等进行了系统研究。结果表明,桩身轴力沿着桩身高度往下先逐渐增大到某一深度后又逐渐减小,随着桩间距增大,桩承担上部荷载的方式由摩擦桩逐渐向端承桩变化;随着桩间距增大,桩身中性点下移,桩身最大负摩阻力出现的位置下降,且其值减小;桩间距对桩-土应力比有显著影响,而对桩体荷载分担比影响较小;不同桩间距下,两桩中心桩间土与桩顶差异沉降均小于4桩中心桩间土与桩顶差异沉降;随着路堤填土荷载增加,土工格栅表现为拉应变逐渐增大,拉应变曲线刚开始比较平缓,后逐渐变陡,增大的速率先慢后快。     

预应力锚索桩板墙加固隧道洞口边坡的动力响应特性研究

降雨、地震作用下,隧道洞口边坡易产生严重破坏,有必要研究隧道洞口边坡及支挡结构的动力响应特性。以中国西南某隧道洞口边坡为例,通过振动台模型试验,分析降雨、地震作用下预应力锚索桩板墙加固隧道洞口边坡的动力响应与破坏模式。研究结果表明：（1）隧道洞口边坡破坏过程为坡顶张拉裂缝―坡脚剪切溃裂―边坡整体滑移破坏。由于雨水入渗,坡表土体在地震作用下易产生局部浅层破坏。边坡破坏模式为张拉-剪切型。（2）随峰值加速度增加,桩身PGA放大系数显著增大,应重视该类支护结构在地震作用下的惯性放大效应。（3）桩后峰值土压力随峰值加速度增加而增大,由“S型”分布逐渐转变为倒三角形分布。峰值加速度大于0.4g时,锚索轴力逐渐增加,充分发挥张拉作用。（4）桩土压力与加速度傅里叶谱幅值集中于低频段,地震波沿高程传播存在“高频滤波效应”。（5）桩身位移谱幅值随峰值加速度增加而逐渐增大,沿桩身向上呈增加趋势;位移谱主频分布于1～4 Hz,卓越频率为2.5 Hz,与地震荷载的主频较接近。（6）桩体加速度间的关联性较好,桩体加速度、动土压力、桩体应变、锚索轴力相关性随输入峰值加速度增加而逐渐降低。     

强震区软弱土层差异厚度下单桩动力响应振动台试验

为探明不同类型地震波作用下软弱土层差异厚度对单桩动力响应特性的影响,采用振动台试验,开展了不同软弱土层厚度变化下桩基础的加速度、水平位移、弯矩动力响应变化特性及桩基损伤分析。试验结果表明：地震波作用下,桩周土体的约束作用受软弱土层厚度的影响显著。桩身加速度在软弱土层中的放大效果最为显著,桩顶加速度放大系数与软弱土层厚度呈正相关;桩顶水平位移在软弱土层厚度最大时达到最大;桩身弯矩最大值出现在软弱土层中,随其厚度增大而增大。不同土层厚度下,桩身弯矩最大值均小于抗弯能力设计值,桩基完整性较好。桩基础抗震设计计算时,应重点加强桩基础在软弱土层中的抗震能力,并选择多种地震波进行抗震验算。     

粉煤灰桩加固软基特性的室内试验研究

通过粉煤灰桩的室内模型试验,分析了粉煤灰桩的变形破坏特性,桩土应力的变化规律及其加固软土地基的作用机理,随着荷载的增加,桩间土应力逐渐增大,桩体应力增长较快,达到峰值时桩体屈服,复合地基开始发生破坏,桩体应力下降;桩土应力比随着荷载和时间的变化而变化,并与桩土模量比,桩的长径比有关,在桩基设计时应把桩土应力比作为一个变值来考虑,粉煤灰桩强度较高且透水性好,加固软基时其挤密作用,置换作用和时间效应都     

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。     

强震区桩−土−断层耦合作用下桩基动力响应

为研究桩-土-断层耦合作用下桩基动力响应特性,利用振动台试验选取0.35g地震动峰值加速度时4种类型地震波,研究断层上下盘桩基加速度响应、桩顶相对位移、弯矩及桩基损伤情况。试验表明：断层上盘桩基各项参数明显大于断层下盘,呈现出上盘效应;桩顶峰值加速度大于桩底峰值加速度,上部土层对输入地震波具有滤波作用;桩顶加速度响应相较于桩底具有滞后性;桩顶峰值加速度与桩顶加速度放大系数α在输入El-Centro波时最大;上、下盘α 差值在输入Kobe波时最大;弯矩和桩顶相对位移峰值在输入Kobe波时最大;弯矩在土层分界面处较大,输入不同地震波时弯矩峰值均未超过桩身抗弯能力;提出了强震区近断层桩基可根据验算内容选取合理地震波进行验算的抗震设计建议。     

不同截面形态的空心抗滑桩支挡效果对比研究

为了研究矩形截面空心桩和圆形截面空心桩的支挡效果及破坏模式,文章利用压力盒、应变片、钢筋计等传感器装置,开展室内模型试验。研究表明:矩形截面空心桩和圆形截面空心桩桩身最大弯矩分布在滑面上下约5 cm处,分布范围约占桩体自由段长度的1/4~1/2;空心桩桩身集水孔的布置会导致桩体承载能力有所降低,交错布置集水孔时,承载力约降低10%,竖排直线布置承载力约降低25%;圆形截面空心桩破坏时表现为沿滑面受剪破坏,而矩形截面空心桩表现为受压破坏。结果显示矩形截面空心桩的承载能力和抗弯能力优于圆形截面空心桩,在空心抗滑桩设计中应加强桩底至滑面以上1/2范围内的结构配筋,空心桩集水孔宜采用交错布置。     

基桩水平静载试验及内力和变形分析

桩基作为一种重要的基础形式,在岩土工程中应用广泛,对于安全等级要求较高的重大工程项目,往往需要通过原位水平静载试验确定基桩的水平承载力,分析桩身的内力及变形。结合实际工程详细地介绍了利用钢筋计测试水平荷载作用下桩身弯矩、挠度和转角分布的方法,根据桩顶位移和钢筋内力测试结果判定试验桩的水平临界荷载为120 kN;根据钢筋计测试结果可知,在水平荷载作用下,桩身最大弯矩截面位于在地面以下2～3 m处,且随着荷载的增大最大弯矩截面逐渐向深部转移;发生弯曲变形的部分主要是桩长1/3以上的桩体,而其下的桩体几乎不发生变形。     

浅薄层湿陷性黄土场地单桩承载特性试验

为了分析浅薄层湿陷性黄土场地荷载对桩基的影响规律,设计了单桩未浸水和浸水加载试验。结果表明:浸水后黄土湿陷对桩体产生了负摩阻力,在桩顶荷载条件下使桩体沉降,桩身轴力及桩侧摩阻力均发生了显著变化。较未浸水工况,浸水后的桩体沉降量明显增大,当接近设计极限荷载时,桩体的沉降量发生突变,残余沉降量增大。浸水后桩体的轴力最大值位置由桩顶转换至桩顶下湿陷性黄土层,且轴力的峰值大于桩顶的荷载,桩体中上部位置轴力普遍增大,轴力最大值位置与中性点位置相对应,浸水后桩侧摩阻力体现出双峰特征。由此可见,湿陷性黄土场地浸水后的荷载对桩体的变形和受力均有较大影响,应在桩体的设计中综合考虑安全和经济因素来对荷载进行取值。      

考虑时效作用的桩基承载力计算方法研究

采用空间轴对称固结有限元结合修正剑桥模型，用柱形孔扩张对沉桩过程进行模拟，求出不同时期桩周土中的应力，从而得到不同间歇期桩侧的最大摩擦力。应用荷载传递法对桩基承载力进行计算，结合桩周土体剪切强度、应力状态的变化，得到了考虑时效影响的桩基承载力的计算方法。实例计算表明，结果较合理。     

非饱和土中端承桩水平振动特性研究

针对非饱和土中桩的水平稳态振动问题,采用三相多孔介质波动方程,考虑固、液、气三相材料间的惯性和黏性耦合效应以及基质吸力的影响,通过Helmholtz矢量分解及分离变量法解耦波动方程,并将基桩等效为能描述其剪切变形和转动惯性效应的铁摩辛柯（Timoshenko）梁模型,采用Novak三维连续介质模型对非饱和土中端承桩的稳态水平振动进行了理论推导,获得了桩顶水平频域响应解析解,讨论了饱和度对土层和桩顶阻抗的影响以及桩身位移、内力沿深度的分布规律。结果表明,随着土体饱和度的升高,土层复阻抗和桩顶动力阻抗增大,桩身位移和内力则相应地减小;饱和度,包括渗透系数在内的影响仅在土体接近准饱和时才得以发挥;频率较低时,短桩拥有较大的刚度因子。桩长越长,阻抗因子越大,而共振频率越低。当长径比超过10时,桩顶阻抗不再随长径比的增加而改变。     

Scale model test study on negative skin friction of piles considering the collapsibility of loess

In collapsible loess area, the negative skin friction of pile foundation will cause many engineering problems such as failure of pile strength and reduction of bearing capacity of pile foundation, which will bring great harm to engineering construction. In order to study the change and distribution law of negative friction of pile foundation in collapsible loess area, the scale model test of negative friction of pile considering loess collapsibility was designed and completed. Through finite element numerical simulation, the test results are verified, and the distribution law of negative friction of pile and the number and position of neutral points are obtained. The test results show that under the condition of immersion, the loess has layered settlement, and there are both negative friction and positive friction on the pile surface, and there are two neutral points. Negative friction drags the pile downward, which makes the axial force of the pile increase obviously. The numerical simulation results verify the feasibility and validity of the test results. The research results of this paper have certain guiding significance for pile foundation design in collapsible loess area.

     

深层搅拌桩弥补钻孔灌注桩承载力不足的尝试

针对某工程钻孔灌注桩的单桩进行静、动试验,对单桩极限承载力不能满足设计要求进行了分析。提出了用柔性深层搅拌桩弥补刚性灌注桩承载力不足的处理措施,对刚、柔性桩受力和变形协调性进行了分析,并使二者共同作用。处理结果表明：这种方法既经济,又便于施工,能完全达到设计要求,对类似地基事故处理具有参考作用。     

大厚度黄土地基超长群桩承载特性模型试验研究

大厚度黄土地基中大直径长桩、超长桩的应用急剧增多,但黄土地基中超长桩的承载变形机理、侧阻和端阻的发挥性状与普通桩差别较大。采用研制的黄土相似材料填筑模型,分别进行超长单桩和群桩竖向抗压静载试验,分析桩顶荷载作用下荷载-沉降、桩身轴力、桩侧阻力、桩端土体塑性区发展变化规律。研究结果表明:超长单桩在竖向荷载作用下,荷载主要由桩侧阻力承担,桩侧阻力由上向下逐步发挥,属纯摩擦桩,单桩破坏形式为刺入破坏,桩端土体塑性变形影响范围约为1.1 d。与单桩相比,超长群桩基础桩端承载力有较大幅度的提高,桩身轴力衰减深度范围有所减小,侧阻力沿桩身逐渐增大,桩端土层的影响范围约为1.25 d,与超长单桩的影响范围较为接近。本文的研究方法和结果可为大厚度黄土地区超长桩基的承载特性研究提供参考。     

城市桥梁基桩承载性能时间效应试验研究

岩土的流变性质使建（构）筑物基础的承载性能具有时间相关性,对运营期建筑结构的安全性造成较大的影响。为了进一步探讨城市桥梁桩基础承载性能随时间的变化规律,对某桥梁工程的2根试验桩进行了长效荷载试验研究,得出了桩顶沉降和桩身承载性能随时间的变化规律。利用桩基承载性能时空效应新理论对试验结果进行分析拟合,获得真实的桩土力学参数,得到工程桩桩顶沉降随时间变化的解析解。试验成果进一步揭示了桩在长效荷载作用下自然而真实的发展变化规律,为检验验证理论研究成果提供可靠的依据,可用于指导同等条件下工程桩设计和施工时预测桩的工后沉降变化趋势,控制基础稳定性,同时为解决路桥的工后运营期沉降控制提供科学合理的理论依据。     

重复荷载下模型支盘桩工程性状的试验研究

为研究在粉黏土中支盘桩在重复加载下的工程性状,在粉黏土中进行一次加载试验,测出其极限承载力,分别对一个双盘模型支盘桩在其极限荷载和0.75倍极限荷载的条件下各进行了5次重复加载卸载试验。根据试验结果,分析了在该土层中支盘桩的承载力和变形特性,研究了重复荷载作用下模型支盘桩在粉黏土中荷载传递的特点、桩身不同位置压力变化的特点,特别是对桩周土体对桩侧表面产生的摩擦力出现复杂变化的原因进行了分析,同时还分析了离盘不同距离的土体在重复加载过程中的压力变化情况和原因。研究结果表明,不同强度的荷载重复作用下对桩的沉降变形的收敛影响很大;支盘桩和桩周土体的相互作用机制十分复杂,因此要充分认识支盘桩在重复荷载作用下的工程性状和荷载传递机制还要做大量地研究。     

粉质黏土中单桩竖向承载力的离心模型试验研究

桩基础研究的核心问题是桩承载力和桩-土相互作用,包括桩周土的变形和饱和土中孔隙水压力的变化。通过离心模型试验的方法,利用竖向压桩设备把桩压入土体,研究饱和及非饱和粉质黏土中单桩的竖向承载力,以及加载过程中桩周土体的变形和孔隙水压力的变化。粉质黏土饱和后,桩基的承载特性表现出软化的特点,且桩基的承载能力比非饱和粉质黏土中的桩基小,非饱和粉质黏土的压桩试验中桩基没有出现明显的极限承载力。桩基的加载特性与桩周土的变形响应具有显著的相关性,桩的加载过程对桩周土体变形的影响有一定范围,超过这个范围,土体的变形可以忽略不计。饱和粉质黏土中桩基的加载对桩周土体孔压的变化也有一定的影响范围,与桩周土体的变形范围体现出类似的规律。距离桩较近时,桩周土的变形较大;距离桩越远,土体的变形受到桩的影响越小。     

Dynamic characteristics of a large‐diameter pile in saturated soil and its application

This study theoretically investigates the dynamic response of an end‐bearing pile embedded in saturated soil considering the transverse inertial effect of the pile. The saturated soil surrounding the pile is described by Biot poroelastic theory, and the pile is represented by a Rayleigh‐Love rod because both the vertical and radial displacements at the soil‐pile interface are considered. The potential function decomposition method and variable separation method are introduced to solve the governing equations of the soil, in which the vertical and radial displacement components are coupled. The governing equation of the pile is solved using the continuity conditions at the pile‐soil interface. Next, the velocity admittance in the frequency domain and the velocity response in the time domain at the pile top are presented based on the Laplace transform and inverse Fourier transform, respectively. Subsequently, the reduced solution is compared with a 1‐dimensional model solution to verify the validity, and the influences of the slenderness ratio of the pile on the transverse inertial effect of the pile are analyzed. Moreover, Poisson ratio, the slenderness ratio of the pile, and the pile‐soil modulus ratio are studied. Finally, the theoretical and measured curves in the engineering project are compared, and the results demonstrate the good application prospects of the solution presented in this article.