软土地基中扩底抗拔中长桩的极限承载力分析

扩底抗拔桩的研究和应用以短桩居多,并且大都以砂土或软岩为持力层,对于软土地基中扩底抗拔桩的承载力研究较少。基于扩大头局部剪切滑移面假设的极限平衡法,推导出扩底抗拔中长桩在分层地基中极限承载力的简化计算公式;结合有关工程实例的原位试桩结果,对扩大头影响高度进行了确定,同时还探讨了所提出方法在超长桩中的适用性。研究结果表明,提出的简化分析方法能合理地揭示上海软土地区扩底抗拔中长桩的破坏机制,并获得承载力变化的一般规律。     

倾斜荷载作用下层状非均质地基的极限承载力

通过一定的室内模型试验对倾斜荷载作用下层状非均匀地基的极限承载力进行了试验研究.引入荷载倾斜影响系数,对于层状非均质地基的极限承载力计算公式进行了修正,给出了倾斜荷载作用下的地基极限承载力计算公式.根据模型试验结果,对所建立的计算公式进行验证.结果表明,对于倾斜荷载作用下的层状非均匀地基,根据修正后的Meyerhof承载力公式所得到的计算结果能够较好地与试验结果吻合.     

不同场地条件下长桩的承载性状研究

根据软土地基、非软土地基中长钻孔灌注桩静载荷试验和桩身轴力的测试结果,分析探讨了竖向荷载下长桩的受力性能及沉降特征的一些规律。桩侧土模量较高的非软土地区的长桩静力试桩所测得的结果表明,荷载传递和桩身压缩与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑。极限侧阻力与端阻力不同步发挥,不同深度处的不同土层处基桩的侧阻也不能同步发挥;同时指出相关规范中极限承载力计算公式的不严密之处,并且探讨说明了竖向荷载下的长群桩基础变形性状及沉降计算有待进一步的研究。本项研究对今后超长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴作用。     

深层搅拌桩复合地基沉降计算理论研究

为了寻找深层搅拌桩复合地基沉降计算的简便方法，根据已有的研究成果，进行了桩与桩周土间摩擦力分布规律的假设和简化，运用单位元法推导了深层搅拌桩复合地基沉降计算公式和设计用曲线，同时采用轴对称有限元法，对一实际工程的实测成果进行了分析。计算结果表明：文中理论计算的中级荷载下的沉降量值介于分层总和法与有限元法计算值之间，但文中方法比有限元计算法简单，比分层总和法更合理。     

桩基础双折减系数有限元强度折减法极限分析

现行桩基础安全系数是对桩-土系统安全的总体性评价,尚不能明确桩侧剪移摩阻力、桩端阻力的发挥程度,模糊了基桩的力学特性。为此,基于不同的端阻力、桩侧阻力的发生机制以及占总承载力的比例不同,建立了桩端、桩侧地基两种安全储备系数（ 、 ）,通过强度折减法非线性有限元极限分析实现了客观评价桩端、桩侧阻力的安全性问题。建议了桩端安全储备系数-位移曲线（ - 曲线）和桩侧安全储备系数-位移曲线（ - 曲线）的拐点、桩端安全储备系数-桩端阻力曲线（ - ）和桩侧安全储备系数-桩侧阻力曲线（ - 曲线）的拐点V型尖点的前一折减系数分别为当前桩顶荷载条件下基桩的桩端阻力安全储备系数 和桩侧阻力安全储备系数 。分析表明,地基材料的强度参数（c、 ）接近于实际情况时,双折减系数强度折减法计算结果接近于静载荷试验、荷载增量法和单折减系数法的计算结果,且 - 曲线拐点、 - 曲线拐点、 - 曲线V型尖点、 - 曲线V型尖点等物理意义较明确,计算的桩-土系统安全储备系数F接近于单一折减系数法确定的安全储备系数,双安全储备系数 、 具有一定实用性。     

开挖条件下非均质地基中单桩竖向承载特性非线性分析

在考虑开挖引起土体回弹和土体强度特性、应力状态变化的基础上,提出了开挖条件下非均质地基中竖向受荷单桩非线性计算方法,并与已有试验结果对比,证明了简化方法的正确性,并对开挖前、后单桩的竖向承载特性的变化以及开挖后土体回弹对基桩受力和变形的影响进行研究分析。研究表明,常规试桩法和套管试桩法高估了基桩竖向极限承载力和桩顶刚度,采用常规试桩和套管试桩法得到的承载力作为设计值偏于不安全;开挖卸荷引起桩周土体回弹使得桩身出现拉力,开挖深度较大时桩身中、下部的配筋应充分考虑由于开挖引起的沿桩身的拉力,防止开挖过程中基桩被拉断;桩周土体的卸荷回弹将会引起桩顶刚度的明显降低。     

含下卧软层地基极限分析数值试验及承载力安全性研究

含下卧软层的地基在工程中比较常见,但目前对其破坏机制和承载力计算还依赖于很多的假设条件和经验。基于极限分析和快速拉格朗日数值模拟方法,对含下卧层地基的加载破坏过程进行应变控制的数值试验。首先用Prandtl的极限承载力解析解验证了数值试验的有效性,然后对一个含下卧层的地基模型按照不同加载尺寸进行加载数值试验,发现模拟结果存在明显的荷载尺寸效应。模拟获得不同荷载条件下的极限承载力以及相应的应力-应变曲线、渐进破坏模式、下卧软层的沉降规律。进一步将下卧层的地基承载力加载安全系数与强度折减系数进行对比,发现折减系数与加载系数随荷载尺寸变化的趋势相同,但前者的数值偏小。     

自平衡与传统静载试桩法模型试验研究

自平衡试桩法相较于传统静载试桩法而言具有方便、经济、适应性强等优势,但该法一直备受争议。为研究自平衡与传统静载试桩法荷载传递规律的差异及原因,进行了花岗岩残积土中相同边界条件下自平衡试桩、静压试桩、抗拔试桩室内模型试验。通过桩身所贴电阻应变片,获得了各级荷载下桩身不同位置的应变值,对单桩极限承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布进行分析。研究表明:(1)花岗岩残积土中,自平衡上段桩与抗拔桩在达到极限承载力时,呈突发性破坏;(2)模型试验对比分析得出花岗岩残积土中桩侧摩阻力转换系数?为0.573;(3)底托和顶拔两种加载方式测得的单桩抗拔极限承载力相当;(4)荷载从加载端向另一端传递,各试桩桩侧摩阻力较大值所在位置不同,自平衡上段桩与抗拔桩在桩身下部,静压试桩在桩身中部。     

基岩内抗拔桩极限承载力的计算方法

采用极限平衡法,利用幂函数形式的滑移面假设,考虑桩岩界面作用力影响,推导出等截面抗拔桩在单层地基中极限承载力的计算公式。以软岩抗拔桩侧摩阻力试验结果为依据,提出软岩抗拔桩幂函数滑移面参数 时破裂面接近实际形状,并将计算结果与试验结果对比,验证了理论计算模型与假设的准确性。以理论模型为基础,提出对于软岩抗拔桩,桩岩界面作用力参数 、岩石界面摩擦角 可分别取岩石黏聚力c和内摩擦角 参数的0.7～0.8倍折减,分析了软岩抗拔桩极限承载力与软岩 、c的关系,发现抗拔桩极限承载力随着软岩摩擦角 、软岩黏聚力c增加而增加,软岩黏聚力对抗拔桩极限承载力影响更大。     

用抗剪强度指标计算预制桩软黏土侧摩阻力的参数统计分析

参照现有的静力法计算桩侧摩阻力的公式,提出了根据固结快剪c、j指标计算桩侧摩阻力的计算公式,其中有多个参数待定。根据收集到的上海地区19个工程摩擦型预制桩的试桩成果,采用最小二乘法,确定了上海地区主要软土层的待定参数,由统计得到的桩侧摩阻力的计算公式,计算出各试桩在各主要软土层的桩侧摩阻力和各试桩的极限承载力。结果表明,同一土层的各试桩桩侧摩阻力相关性较好,基本符合正态分布规律;单桩承载力计算值与实测值之间的误差较小;用上海地区主要软土层固结快剪c、j指标的上下限可以计算得到桩侧摩阻力上下限,根据19个工程统计得到的平均桩侧摩阻力在上下限之间;桩侧摩阻力的深度效应不明显,桩端持力层条件对桩侧摩阻力发挥有影响。     

往复荷载下层状地基柔性筏板-群桩共同作用分析

提出一种层状地基中柔性筏板-群桩共同作用分析方法,探讨筏板刚度对桩筏基础沉降的影响,并成功预测了往复荷载下桩筏基础的长期沉降。筏板刚度采用Mindlin板理论的有限单元法分析;桩-土体系的刚度矩阵中,桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面以及土表面-土表面的相互作用分析采用层状剪切位移法借助层状地基的Burmister位移解求得。基于层状地基中柔性筏板-群桩的沉降计算方法以及往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到了桩筏基础的长期沉降预测方法。与已有文献方法和离心模型试验结果的对比分析表明,柔性筏板-群桩共同作用方法得到的沉降值具有较高的精度。     

静钻根植竹节桩桩端承载性能试验研究

静钻根植竹节桩是由预制竹节桩和桩周水泥土所构成的一种新型组合桩基,它主要通过桩周水泥土改善桩-土接触面摩擦性质以及桩端水泥土扩大头改善桩端承载性能。通过现场静载试验对静钻根植竹节桩桩端承载性能进行研究,并采用传统桩端沉降计算公式对其桩端沉降进行计算;通过模型试验对竹节桩桩端与水泥土扩大头相对位置不同的试桩桩端承载性能进行研究。结合现场和模型试验可以得到：桩端水泥土扩大头可以改善静钻根植竹节桩桩端承载性能;当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,静钻根植竹节桩桩端承载性能最好;可以用传统桩端沉降计算公式对静钻根植竹节桩桩端沉降进行计算,且当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,理论计算与实测曲线几乎完全吻合。     

Seismic analysis of laterally loaded pile under influence of vertical loading using finite element method

An efficient analytical approach using the finite element (FE) method, is proposed to calculate the bending moment and deflection response of a single pile under the combined influence of lateral and axial compressive loading during an earthquake, in both saturated and dry homogenous soil, and in a typical layered soil. Applying a pseudo-static method, seismic loads are calculated using the maximum horizontal acceleration (MHA) obtained from a seismic ground response analysis and a lateral load coefficient (a) for both liquefying and non-liquefying soils. It is observed that for a pile having l/d ratio 40 and embedded in dry dense sand, the normalized moment and displacement increase when the input motion becomes more severe, as expected. Further increasing of a from 0.1 to 0.3 leads to increase in the normalized moment and displacement from 0.033 to 0.042, and 0.009 to 0.035, respectively. The validity of the proposed FE based solution for estimating seismic response of pile is also assessed through dynamic centrifuge test results.     

A simplified approach for settlement analysis of single pile and pile groups considering interaction between identical piles in multilayered soils

A new and simple approach is presented to analyze the elastic–plastic behavior of a single pile in layered soils using two models. One model adopts a hyperbolic approach to describe the nonlinear relationship between the shaft shear stresses and the displacement surrounding the pile shaft, and the other model uses a bilinear hardening model to simulate the relationship between the settlement and the mobilized load at the pile end. Furthermore, the interaction between identical piles including the pile shaft and the base interaction in multilayered soils is analyzed. Comparisons of the load–settlement responses for two well-instrumented field tests in multilayered soils are given to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed simple method. This present paper enables a quick estimate of the settlement of a single pile and a pile group embedded in layered soils, resulting in savings in time and cost.     

淮北平原浅表层沉积土承载力特征及其螺旋板检测评定方法研究

针对淮北平原地区浅表层沉积土典型地质单元,选取代表性试验区域,开展了螺旋板载荷、平板载荷和静力触探等原位测试,分析了含钙质结核黏土、新近沉积粉土、粉砂3种地基的承载力特性,重点探讨了不同类型土体的螺旋板载荷试验p-s曲线特征、承载力特征值确定方法和值域范围,并与静探和平板载荷试验数据进行对比,分析其相关关系和变化规律。研究结果表明:一般性黏土、粉质黏土和粉土的承载力较低,钙质结核黏性土和粉砂的承载力相对较高,值域范围较宽,密实程度是决定粉土、粉砂承载力大小的主要因素。螺旋板载荷试验能较好的反映多元互层地基土体力学性质的变化特征,采用等应变控制法可达到快速、分层检测的目的,并通过等应力控制法对比试验验证了其可靠性。最后通过与平板载荷试验结果进行线性拟合,给出了螺旋板载荷试验确定淮北平原浅表层地基承载力的经验公式。     

砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法

基于砂土中隧道开挖引起的土体竖向位移经验公式,分析隧道开挖对邻近桩基础的竖向影响。采用两阶段计算方法,将邻近桩基础视为竖向被动桩,依据砂土中隧道开挖引起地表及地表以下土体产生的沉降槽,考虑桩土相互作用的非线性,得到砂土中隧道开挖对邻近桩基础轴力影响的简化计算方法,并与土工离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。在研究过程中,分析了隧道覆盖层厚度、隧道直径、隧道与桩之间的距离、隧道土体损失率、桩长、桩径等因素。研究结果表明,桩身轴力随着覆盖层厚度的增加而减小,随隧道直径和土体损失率的增大而增加;隧道与桩之间距离为2.5倍隧道直径时对轴力的影响最大;随着桩长、桩径的增加,桩身轴力逐渐增加。     

利用旁压试验确定抗滑桩地基系数的研究

通过大量实践和理论分析,在Baguelin公式的基础上推导出水平地基系数的公式。提出了一套用幂函数模拟水平地基系数的逐步回归的方法,获得了较好的效果。同时,推导出这种情形下的弹性地基梁法的解析解公式。给出了一个计算实例,说明将旁压试验引入抗滑桩设计是可行的,值得推广研究和应用。     

Field study on the behavior of pre-bored grouted planted pile with enlarged grout base

This paper presents the results of field tests performed to investigate the compressive bearing capacity of pre-bored grouted planted (PGP) pile with enlarged grout base focusing on its base bearing capacity. The bi-directional O-cell load test was conducted to evaluate the behavior of full scale PGP piles. The test results show that the pile head displacements needed to fully mobilize the shaft resistance were 5.9% and 6.4% D (D is pile diameter), respectively, of two test piles, owing to the large elastic shortening of pile shaft. Furthermore, the results demonstrated that the PHC nodular pile base and grout body at the enlarged base could act as a unit in the loading process, and the enlarged grout base could effectively promote the base bearing capacity of PGP pile through increasing the base area. The normalized base resistances (unit base resistance/average cone base resistance) of two test piles were 0.17 and 0.19, respectively, when the base displacement reached 5% D_b (D_b is pile base diameter). The permeation of grout into the silty sand layer under pile base increased the elastic modulus of silty sand, which could help to decrease pile head displacement under working load.