黏性土中静力沉桩过程桩土界面土压力模型试验

为探讨静压桩贯入过程中桩土界面土压力的变化特性,开展了室内饱和黏性土中静压桩沉桩模型试验。采用双壁模型管桩分离内外摩阻力,在桩身安装微型土压力传感器,监测桩-土界面土压力,分析了沉桩过程中压桩力与桩端阻力的变化规律,探讨了静压桩沉桩过程中桩土界面土压力的分布特征,明确了桩土界面土压力在沉桩过程中存在明显的退化效应,揭示了饱和黏性土中静压桩沉桩过程桩土界面土压力的变化机理。试验结果表明：压桩力随贯入深度的增加近似呈线性增长,在贯入后期闭口桩的压桩力明显大于开口桩的压桩力;桩端阻力基本呈现出线性增长,在沉桩过程中桩端阻力占压桩力的比例较大,占比为62.3%;在静压桩贯入初期,桩土界面土压力的增长速度较低,随着静压桩的逐渐贯入,桩土界面土压力呈现出线性增长且增长速率较快;在同一深度处,随着静压桩的逐渐贯入桩土界面土压力出现明显的土压力退化现象,在深度20、30、40、50、60、70 cm处,土压力依次平均退化14.6%、13.8%、13.2%、9.2%、7.2%、6.1%。     

桩-筏(网)复合地基桩土应力比现场测试研究

桩土应力比是刚性桩复合地基的一个重要设计参数,通过对沪宁城际铁路路基试验段CFG桩-筏(网)和PHC桩-筏复合地基桩土应力进行长期观测,分析了桩土应力变化规律,对桩土应力横向分布、桩间土应力变化、桩土应力比及荷载分担比等进行了对比研究。研究表明:桩土应力比与填筑荷载成非线性关系,与桩土相对刚度密切相关;桩土应力横向呈不规则锯齿形分布,桩顶应力集中现象明显,桩间土承载作用在填筑初期得到了充分发挥,桩土差异沉降迫使桩顶承受更多荷载,褥垫层和土工格栅调整了桩土荷载分担,揭示了路堤荷载作用下桩-筏(网)复合地基承载机制。     

几种缺陷单桩竖向承载性状的现场模型试验研究

为评价灌注桩在施工过程中因形成缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷导致单桩竖向极限承载力变化的程度,针对缺陷桩单桩开展了现场模型试验研究。进行正常桩和缺陷桩的竖向静载模型试验,测试单桩竖向极限承载力,对比缺陷桩和正常桩的单桩承载特性,分析了缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷对单桩承载性状的影响。对比正常桩和缺陷桩的荷载-沉降关系曲线,得出了基于文中缺陷桩设计方案的结论,缩径缺陷和泥皮缺陷均使单桩竖向极限承载力降低,降幅在正常桩极限承载力的15%范围内;扩径缺陷桩的荷载-沉降关系曲线无明显陡降点,桩顶沉降较正常桩递增缓慢;断桩缺陷影响荷载-沉降关系曲线中反弯点的出现位置,即反弯点出现时的桩顶位移与断桩缺陷距地表的距离有关。     

粉质黏土中沉箱-桩复合基础水平向承载性能试验研究

为进一步研究沉箱-桩复合基础的水平向承载性能,开展粉质黏土中单桩、沉箱-桩复合基础在水平向荷载和竖向及水平向组合荷载作用下的系列试验,对沉箱-桩复合基础的水平荷载与位移关系、桩身弯矩、位移及土抗力分布规律及群桩效应等进行了研究。结果表明,在水平荷载作用下沉箱对桩顶的约束使桩身弯矩分布较桩顶自由情况要更均匀,并能有效地降低桩身弯矩、位移及土抗力,提高了基础水平承载能力;在同时作用有竖向和水平向组合荷载时,沉箱底摩擦力参与抵抗水平力作用、桩顶竖向力也有利于进一步提高基础水平承载力;试验获得了不同桩数、桩顶约束、荷载作用条件下的沉箱-桩复合基础群桩效应系数,对于桩距为6倍桩径的情况,桩与桩之间的相互影响很小。     

桩尖附近应力场研究

在分析桩侧极限摩阻力与桩长规律的基础上,通过桩侧摩阻力在桩尖平面应力分布的合理假设,推导了桩尖附近应力场公式,得出了桩尖附近最大地基应力与桩长、桩径、桩周土内摩擦角和桩顶荷载的规律以及影响桩尖应力的敏感因素,为桩尖附近其他地下结构的验算提供依据。     

大直径钢管桩承载力的非线性分析

推导了砂土地基中闭口管桩的沉桩影响半径以及刚性桩的横向承载力（矩）。通过使用MATLAB程序对单桩轴向刚度的分析,得出了其与桩周单位深度土的等效刚度系数、桩端土的等效刚度系数、钢管桩的壁厚、桩径、桩长、桩身弹性模量等参数之间的一些关系,从而为此类桩的优化设计提供了理论依据。在此基础上通过桩身荷载传递的双曲线函数模型以及相关参数,在已知（假定）桩身压缩量的情况下求出相应的桩顶轴力。     

基于沉桩模拟试验的装配式地下连续墙沉桩阻力评估方法

装配式地下连续墙通过工厂预制、现场沉桩方式快速施工,具有施工文明、环境污染小的特点,是我国城市轨道交通基坑支护领域的重要发展方向。装配式地下连续墙现场施工的关键在于大截面预制板桩沉桩过程的控制,沉桩设计中需综合考虑沉桩阻力计算及预成槽泥浆状态的控制问题。针对装配式地下连续墙沉桩阻力的评估计算,通过模型桩室内沉桩试验系统研究了不同预成槽泥浆状态下的桩侧摩阻力、桩端阻力分布规律,提出了装配式地下连续墙自重沉桩及预压沉桩情形下的预成槽泥浆状态控制标准确定方法。结合预成槽模型桩室内沉桩试验结果,建立了装配式地下连续墙沉桩阻力评估模型,提出了预成槽泥浆状态控制范围,开发了预制桩沉桩可行性评估软件。其中,1.2 m标准幅预制桩自重沉桩的泥浆比重不应超过1.15 g/cm~3,30 t预压沉桩不应超过1.33 g/cm~3。     

基于沉桩模拟试验的装配式地下连续墙沉桩阻力评估方法

装配式地下连续墙通过工厂预制、现场沉桩方式快速施工,具有施工文明、环境污染小的特点,是我国城市轨道交通基坑支护领域的重要发展方向。装配式地下连续墙现场施工的关键在于大截面预制板桩沉桩过程的控制,沉桩设计中需综合考虑沉桩阻力计算及预成槽泥浆状态的控制问题。针对装配式地下连续墙沉桩阻力的评估计算,通过模型桩室内沉桩试验系统研究了不同预成槽泥浆状态下的桩侧摩阻力、桩端阻力分布规律,提出了装配式地下连续墙自重沉桩及预压沉桩情形下的预成槽泥浆状态控制标准确定方法。结合预成槽模型桩室内沉桩试验结果,建立了装配式地下连续墙沉桩阻力评估模型,提出了预成槽泥浆状态控制范围,开发了预制桩沉桩可行性评估软件。其中,1.2 m标准幅预制桩自重沉桩的泥浆比重不应超过1.15 g/cm~3,30 t预压沉桩不应超过1.33 g/cm~3。     

用三维有限元法对超长单桩桩端承载力的研究

基于有限元-荷载传递联合法,利用通用有限元软件ABAQUS对超长单桩的桩端承载性状进行了分析研究,具体分析了桩长、桩径、土性等因素对桩端承载力的影响。结果表明,桩长越长,桩端承载力越高;桩径越大,相应桩端单位面积承载力越低;土的弹性模量和内摩擦角对桩端承载力均有较大的影响,而凝聚力则影响较小。同时,也分析了桩侧摩阻力对桩端阻力的影响即桩侧摩阻力对桩端阻力有提高作用。     

竖向荷载作用下桩筏基础可视化模型试验研究

进行了群桩基础可视化模型试验。在试验过程中对各级竖向荷载作用下群桩基础桩、土的变形采用高清晰数码相机拍摄了照片。通过对照片进行后处理分析,得到了桩、土的位移场,也对桩身轴力也进行了量测,在该基础上研究了群桩基础的变形性状和破坏模式,重点分析对比了桩间距和桩长对桩端土体沉降以及桩身侧摩阻力的影响。试验发现,桩距是影响桩土相对滑移量的主要因素,桩距越大,桩身与土的相对滑移量就越大,桩端刺入量也越大。在柔性筏基下,随桩距增加中桩的桩土相对滑移量可能会大于边桩。桩端刺入量是大桩距桩基础主要的沉降构成,以桩端刺入量为研究对象建立一套大桩距基础新的沉降计算理论,似乎值得进一步研究。桩顶向上刺入（可通过设置褥垫层、桩顶预留净空或设置可压缩垫块来实现）有利于桩间土的压密,减小桩端刺入量,甚至改变破坏模式。     

扩底楔形桩竖向抗压和负摩阻力特性研究

扩底楔形桩是基于结合常规扩底桩和楔形桩的优点而开发的一种新桩型,能同时提高桩侧正摩阻力和桩端阻力,并能有效降低土体沉降引起的负摩阻力对基桩的影响。简要介绍了扩底楔形桩的受力机制和施工方法;基于FLAC3D有限差分软件,通过针对实际工程的数值模拟验证数值模拟的可靠性,对该新桩型在竖向抗压和负摩阻力特性方面的力学特性进行了初步探讨,并与等体积混凝土的常规扩底桩、楔形桩和等截面桩进行了对比分析;进而研究了桩端土体与桩周土体模量比、楔形角、扩大头直径以及桩体模量等因素对扩底楔形桩力学特性的影响。研究结果表明,同等级地面堆载作用下,扩底楔形桩中桩侧负摩阻力引起的桩顶下拽位移最小、桩身下拽力值介于常规楔形桩和扩底桩两者之间。     

水平荷载作用下群桩相互作用的弹塑性数值分析

本文利用三维弹塑性有限元法对水平荷载作用下群桩基础特性进行了分析,讨论了群桩基础水平荷载作用下的承载性状和破坏机理,并探讨了桩距、桩数、桩长、桩径和土质各种因素对群桩效应的影响,指出桩距和桩数是影响群桩效应的主要因素。     

DX桩群桩现场试验研究

DX桩（三岔双向挤扩灌注桩）作为一种新型的变截面桩型在承载力和沉降方面比普通直孔灌注桩具有明显的优势。但对于DX桩的承载机制和沉降特性的研究,特别是DX桩群桩的研究还不充分。主要通过现场的模型桩试验,对DX桩单桩和群桩的承载力和沉降特性进行了研究。分析了相同条件下单桩和群桩的特性,同时比较了相同桩长、桩径以及相同承载力条件下DX桩和直孔桩的差异,为DX桩的设计提供了参考。     

砂土中单桩静载室内模型试验及颗粒流数值模拟

通过自行设计的可视化模型箱,进行了单桩静载室内模型试验,考虑了不同桩径、不同土体密实度等影响因素,研究了单桩的沉降模式、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及随沉降的发展模式,并通过拍摄跟踪和图像处理技术,研究了桩端和桩周土体的孔隙率的变化规律;对二维颗粒流程序进行开发,模拟了单桩静载过程中桩端阻力和桩周土体孔隙率的变化情况。结果表明,颗粒流数值模拟能够较好地模拟单桩静载过程,研究成果进一步揭示了单桩静载过程的宏细观机制。     

超长群桩的模型试验研究

针对超长群桩使用较多而深入研究较少的现状,设计并完成了不同桩间距的3组超长群桩模型试验。通过超长群桩模型试验数据分析了超长群桩的荷载传递机制和承载力特性,得到了超长群桩侧阻力与桩间距的关系、超长群桩承载力与桩间距的关系以及超长群桩效应系数与桩间距的关系。通过超长群桩轴力分布研究了超长群桩的有效桩长问题,其结果对于超长群桩的理论研究和工程应用具有重要参考价值。     

挤扩支盘桩抗拔承载力的有限元分析

挤扩支盘桩是近年来发展起来的一种新桩型,具有广阔的工程应用前景.运用ANSYS有限元软件,建立了广州软土中挤扩支盘桩二维桩土模型,探讨了上拔荷载作用下桩身荷载传递规律和支盘承载特性,并分析了支盘大小、数量、间距和桩、土材料参数等因素对支盘桩抗拔承载力的影响.进一步揭示了挤扩支盘桩单桩抗拔承载机理,可为该类桩的设计和施工提供参考.     

悬浮桩水平振动的动力刚度

通过将悬浮桩截面下土体等效为土桩,利用桩的水平振动土阻抗结果,分析了桩、土桩构成的组合桩在频率域内的动力响应,给出了黏弹性土层中黏弹性悬浮桩水平振动动力刚度的半解析解,得到了动力刚度随各种物性参数的变化曲线。在此基础上,研究了物性参数对刚度的影响,对比了细长桩和短粗桩的响应差异。结果表明,悬浮桩水平振动的动态刚度受桩长、土的软硬程度、水平激振频率等的影响,这些结果可以为工程设计提供参考依据。     

桩埋管参数对渗流下能量桩热-力耦合特性的影响

为获得地下水渗流作用下桩埋管参数对能量桩热-力耦合特性的影响,建立了不同埋管参数的能量桩数值模型,分析了桩埋管数量、埋管布置形式、埋管管径对单位桩深换热量、日换热量、桩截面平均温升、桩身位移增量及桩身附加温度荷载的影响。结果表明：增加埋管数量可以增大能量桩换热量,但也会加剧桩内不同埋管间的热干扰,导致换热性能下降及桩身...     

软土地基预制桩施工时桩上浮现象研究

为了研究预制桩施工时桩上浮规律,对温州某工程桩施工时桩上浮现象进行了系统地试验研究。通过检测发现,桩上浮与施工距离、施工顺序密切有关;桩日施工数量越多,桩终压值越高、桩周土质越硬,桩上浮越大;桩不同贯入长度引起的毗邻桩上浮量存在不同,而桩贯入速率对毗邻桩上浮速率影响不大;桩预钻孔、释放孔以及遮帘可以有效减少桩上浮。此外,文中还提出复压值与与单桩竖向承载力特征值、土层特性、桩长度以及桩持力层有关,可根据地区经验取值。     

饱和粉土中相变能源桩热力响应模型试验研究

长期非稳态的桩土热交换使得桩周土温度不断上升,产生热堆积效应,影响桩土换热效率,甚至也可使能源桩系统失效。为此,利用复合相变材料制备了相变混凝土能源桩,并在饱和粉土中开展了相变桩和普通桩热力响应模型试验,对比研究了相变桩的桩周温度分布、桩身应力−应变、桩顶位移和桩身换热效率的变化规律。结果表明：相变桩土热交换方向以径向交换为主,影响区域在2D范围以内,土体温度变化表现出滞后效应;相变桩的桩土温度变化幅度小于普通桩,具有缓解桩周土体热堆积效应的作用;在温度循环过程中,相变桩体累积了不可恢复的塑性应变。经过多次温度循环后,相变桩比普通桩的塑性累积位移更小;在夏季工况相变桩换热功率比普通桩增长约20%,冬季工况两者换热功率基本一致,随着运行时间增加,两者换热效率趋同。