嵌岩桩荷载传递特性研究

针对嵌岩桩荷载传递研究中存在的问题,根据桩体与围岩体接触面上的应力-应变关系以及剪滞模型,研究了嵌岩桩的荷载传递特性。推导了考虑桩、岩界面脱黏与完全黏结两种条件下嵌岩段侧阻力分布规律的计算公式。研究了桩、岩相对刚度、外荷载等级对荷载传递特性的影响,讨论了桩端荷载分担比例与嵌岩段所需埋设深度的关系等。研究成果对嵌岩桩设计具有指导意义。     

嵌岩灌注桩承载力设计浅析

本文通过不同地层中嵌岩桩的特点,讨论了嵌岩灌注桩的荷载传递特点和设计应用中的问题,对嵌岩灌注桩嵌岩长径比与嵌岩桩侧摩阻力、端承力、单桩极限承载力之间的关系以及嵌岩深度等问题进行了必要的探讨。     

嵌岩灌注桩竖向荷载测试与分析

嵌岩灌注桩是当前较常用的基础形式之一,但其理论分析、试验和测试研究远不能适应工程应用的需要.通过南京地区软岩嵌岩桩某试桩工程所作的单桩竖向抗压静载荷试验、基岩静载荷试验和桩周摩阻力及端承力试验,分析了嵌岩桩的荷载传递性状.     

厚层沉渣嵌岩桩承载性状研究

首先对嵌岩桩进行了现场钻孔抽芯试验和静力载荷试验,试验结果表明：当采用冲击成孔工法施工且桩侧存在弱胶结土层时,桩底沉渣厚度普遍较大,远厚于规范允许值;当荷载达一定值时,呈现突发性下沉且下沉量较大,主要与厚层沉渣导致端阻力未发挥作用有关。试验结果说明：当采用冲击成孔工法施工且桩侧存在弱胶结土层时,现有嵌岩桩设计方法同时考虑端阻和侧阻作用是不妥的,嵌岩桩单桩承载力宜仅按土层和嵌岩段侧阻力确定。进一步基于数值分析对嵌岩段摩阻力分布及变形等承载性状进行研究。在施加荷载一定条件下,嵌岩深度与基岩强度越大,下沉量越小,且厚层沉渣嵌岩桩沉降存在嵌岩深度效应。随着桩顶荷载增大,嵌岩深度与基岩强度差异导致的下沉量的差值增大。嵌岩段桩侧摩阻力沿深度呈马鞍型分布,嵌岩深度与基岩强度较小时,嵌岩段下部峰值比上部峰值大;嵌岩深度与基岩强度较大时,嵌岩段下部峰值则比上部峰值小。在桩顶荷载一定条件下,嵌岩深度越小,下沉量越大,越有利于侧摩阻力发挥,嵌岩段桩侧摩阻力越大。由于厚层沉渣存在,嵌岩段桩身轴力沿深度方向从桩顶荷载逐渐衰减为0,嵌岩深度越小,衰减速度越快。     

基于剪胀理论的嵌岩桩嵌岩段荷载传递法分析

结合桩岩作用的剪滑扩张规律,建立了适于弱质岩石嵌岩桩嵌岩段的荷载传递函数及相应的解析解。从理论上较好解释了桩端阻力随嵌岩比H/D的变化关系,分析了桩侧岩壁性质、桩端岩性等因素对单桩沉降与桩端阻力的影响,并提出了有关的设计建议。     

泥岩持力层中嵌岩桩的试验与优化设计

通过对泥岩持力层中嵌岩桩进行桩端岩基试验 ,对埋设滑动测微管的人工挖孔嵌岩桩进行静载试验研究 ,分析了桩侧阻力和桩端阻力在荷载作用下的分布状态。结合工程经验 ,给出泥岩中嵌岩段的摩阻力极限值简化计算公式 ,并根据试验结果对泥岩持力层中嵌岩桩进行了优化设计。     

考虑基岩层面影响的水平受荷嵌岩桩模型试验研究

西南地区常见碎石土-基岩斜坡地基,在此类地基上的嵌岩桩基础,其上覆土层、嵌固段基岩多为倾斜。然而岩石试样中结构面倾角改变时,岩石试样的强度也随之发生变化。故当嵌固段基岩存在层面且层面具有倾角时,往往对桩基的水平承载特性影响很大,所以基岩层面是影响嵌岩桩水平承载性能的主要因素之一。本文采用物理模型试验,通过改变嵌固段基岩层面倾角,得出嵌固段基岩不同层面倾角对于桩顶位移,桩身内力的发展规律,进而研究其对水平受荷嵌岩桩承载性能的影响。试验结果表明:在碎石土-层状基岩斜坡地基场地中,嵌固段基岩存在层面会降低嵌岩桩水平承载性能。相对于完整基岩,嵌固段层状基岩存在水平层面时,临界荷载下降了17%、最大弯矩值下降了23%、最大剪力值下降了37.5%;而嵌固段基层层面为倾斜时,嵌岩桩水平承载性能下降的更多,且层面倾角为逆向30°时比顺向30°更加不利于嵌岩桩的水平受荷;桩身最大弯矩点与最大剪力点位置随嵌固段层状基岩倾角变化影响比较小,最大弯矩点位置几乎没有变化,最大剪力点位置在嵌固段基岩层面为顺向30°与逆向30°时下降了1倍桩径。该项研究可为在不同层面倾角下的层状岩体斜坡地基上受水平荷载的嵌岩桩设计作一定的指导。     

软岩嵌岩桩嵌岩段的侧阻力研究

软岩嵌岩桩作为一种基础形式，目前国内研究较少。文章探讨了国内外对本课题的一些研究，分析了侧阻力的激发机理，详尽地阐述了嵌岩段侧阻力的影响因素，并且讨论了侧阻力的计算公式，分析表明岩石的强度、桩岩界面的粗糙情况、岩石的模量、岩石的初始应力等都对侧阻力有影响。研究表明，嵌岩段侧阻力受桩表面的法向刚度所控制，嵌岩段的单位极限侧阻力受嵌岩比的影响不大，规范上的公式不完全适合软岩嵌岩桩。     

基于H-B准则的公路桥梁桩基嵌岩深度计算

基于Hoek-Brown强度准则,推导了在微小转动下嵌岩段桩侧法向应力及水平摩阻力计算模型,采用静力平衡原理建立了水平荷载作用下公路桥梁桩基嵌岩深度的计算公式,提出了嵌岩深度计算的新方法。参数敏感性及影响因素分析表明： （1）水平荷载引起的力矩 、桩径d、岩层上覆压力 、岩石单轴抗压强度 、岩体类别参数 、岩体地质力学分类指标RMR均对嵌岩深度有一定影响,在 、d不变的情况下,岩体质量和岩石单轴抗压强度对嵌岩深度的确定最为敏感; （2）岩体质量越差,所需嵌岩深度越大;岩体质量越好,岩层上覆压力对嵌岩深度影响越小,反之越大。（3）嵌岩深度随岩石单轴抗压强度的提高呈非线性缓慢地减小,在相同的单轴抗压强度下,岩体质量越好,嵌岩深度越小,反之越大。     

基于分布式光纤测试技术的大直径嵌岩桩承载性能研究

采用分布式光纤传感技术对赫章特大桥195 m主墩下的大直径嵌岩桩承载特性进行了系统的研究分析。首先采用室内模型试验验证了光纤技术在桩基测试中应用的可行性;然后通过现场埋设和施工过程中的数据采集、整理与分析,系统研究了大直径嵌岩桩的承载特性及其荷载传递机制;依托工程的实测变形量进一步证明了光纤测试技术的可行性和正确性。基于全分布式光纤传感技术的研究结果对大直径嵌岩桩理论及其工程应用具有参考价值,同时对光纤测试技术在桩基测试中的应用具有借鉴作用。     

嵌岩桩承载变形特性的数值分析

嵌岩桩的单桩极限承载力高,现场试桩试验加载至极限状态代价和难度均较大,试验取得的数据较难全面反映嵌岩桩的承载变形特性。基于武汉绿地中心嵌岩桩试桩试验成果,采用ABAQUS有限元软件建立桩-土-岩共同作用模型,分析了基岩岩性、嵌岩深径比以及上覆土层厚度等对嵌岩桩承载变形特性的影响。数值计算表明,基于合理的本构模型、合理地参数取值,采用有限元方法对嵌岩桩试桩试验开展模拟分析,可以取得较为合理的拟合结果。基岩岩性、嵌岩深径比、上覆土层厚度对嵌岩桩的承载变形特性均有较大的影响。基岩岩性和嵌岩深度对上覆土层段侧摩阻力的发挥影响不大。嵌岩段的承载力是嵌岩桩总承载力的主要组成部分,但对穿越深厚上覆土层的嵌岩桩,上覆土层段桩侧摩阻力是嵌岩桩总承载力的重要组成部分,不应忽视。     

嵌岩桩轴向荷载传递的Goodman理论及其分析

介绍了嵌岩桩轴向应力传递的Ｇｏｏｄｍａｎ计算理论,并进行了公式推导,该公式将嵌岩桩在轴向应力作用下桩体压缩产生的侧向变形看做为有压洞室在周边上产生的径向位移,然后应用平衡、物理和几何方程求解得到。公式从理论上验证了国内外大量嵌岩桩的荷轴向传递规律,同时指出了公式存在的缺陷,在解决了缺陷后,可利用该公式对嵌岩桩进行优化设计。     

基于剪胀效应的桩底嵌岩锚杆荷载传递分析法

针对基桩竖向承载力自锚法测试体系中桩底嵌岩锚杆的受力特点,基于锚固体-岩石作用的剪胀机制,建立了适合于桩底嵌岩锚杆的荷载传递函数,并由此推导出锚杆临界锚固长度的解析解。然后,基于该解答探讨了桩底嵌岩锚杆锚固段摩阻力沿锚固长度的分布规律及其影响,并提出可近似考虑各因素综合影响效果的? 值。工程算例对比分析结果表明,其计算结果与实测值吻合较好。     

嵌岩桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数研究

现行行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）[1]采用嵌岩段侧阻和端阻综合系数?r与基岩单轴抗压强度frk来计算嵌岩桩嵌岩段的总承载力。该方法较简单且工程意义明确,便于工程设计使用。然而规范中综合系数的取值存在一定的局限性。采用ABAQUS通用有限元软件对武汉绿地中心等4个背景工程共20余根现场试桩试验成果进行了数值拟合,取得了较合理的岩（土）参数取值;利用前述参数,建立不同岩性条件下的嵌岩桩数值计算模型,对综合系数进行了计算分析,并建立其与基岩岩性、嵌岩深径比的关系,提出了综合系数建议取值表。相比于规范取值方法,该方法对不同岩石强度分类和嵌岩深径比两个维度上进行了扩充与细化。通过背景工程嵌岩桩试桩承载力的验算表明,采用综合系数比按规范计算的综合系数更接近试桩实测结果。     

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 500kN,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4～8mm;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3～8mm;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。     

盆地红层嵌岩桩荷载传递性状试验研究

湘浏盆地内广泛分布着内陆湖相沉积的白垩系至第三系红层软岩,具有成岩差、易风化崩解等特性,其嵌岩桩的实际工作性状与《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定不尽相同。为研究红层嵌岩桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对４根人工挖孔灌注桩进行了单桩静力载荷试验,分别采用滑动测微计和应变计来测试桩身轴力的变化。结果表明,红层嵌岩桩表现为端承摩擦桩特性,Q-s曲线呈缓变型;桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与覆盖层厚度、桩长、桩周土性质密切相关;由于红层具有较强的结构性,发挥极限侧阻所需位移仅为2~6mm,测试得到的极限侧阻力远高于规范值,表现出强化效应,使得红层嵌岩桩具有相当大的承载能力,但端阻力和侧阻力并非同步发挥。设计时应采用承载力和变形控制,参数取值应符合桩的荷载传递规律。     

软土地基中嵌岩桩嵌岩深度的研究

结合试验资料对嵌岩桩的嵌岩深度、端阻力以及桩侧阻力进行了分析。讨论了端阻比随嵌岩深度的关系、桩承载力与嵌岩比的关系以及不同岩层对桩的承载力的影响,并提出了软土地基中不同桩径的桩具有最佳嵌岩深度,认为不存在最大嵌岩深度。     

嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力浅析

为求出嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力的表达式，假定嵌岩桩桩侧破坏由桩岩接触面上的滑动引起，桩岩接触面的压力由加载前岩土层自重产生的侧压力和由剪切膨胀产生的应力增量组成。用弹性力学的方法求解出桩侧正应力，引入了岩石破坏的Hoek-Brown强度准则，由此求出了嵌岩段桩侧阻力的表达式，并指出了此公式的适用范围。最后结合工程实际进行了对比分析，表明本文方法具有一定的实用性。     

点荷载强度试验在嵌岩桩承载力判定中的应用初探

用岩石点荷载强度试验并经相关计算得到嵌岩桩桩端持力层岩石的饱和单轴抗压强度标准值,借此判定、核验嵌岩桩的承载力.     

嵌岩桩尺寸效应的有限元分析

基于非线性有限元计算,分析了桩的尺寸效应对嵌岩桩承载性状的影响。结果表明：在其他条件一定时,随着桩径的增加,嵌岩深径比减小,桩的承载力有增大的趋势,其主要原因是增强了桩端承载力;另一方面,嵌岩深度也对桩的承载性状有影响,桩嵌入深度越短,桩端承担的荷载就越大。设计时可适当考虑通过增大桩径的办法来提高桩的承载力。