中美欧自平衡静载试验标准若干问题探讨

针对中国JGJ/T 403-2017、美国ASTM D8169/D8169M-18、欧洲ISO 22477-1:2018自平衡静载试验标准的差异之处,对其加载系统、位移量测系统、位移稳定标准、终止加载条件等内容进行了比较探讨。其中,美欧标准对荷载箱液压管布置的要求与我国显著不同;我国位移稳定标准明显严于欧美;对于桩身完整性,声波透射法等检出的荷载箱处异常不应直接判为桩身缺陷。进行了环带式荷载箱的模型试验,证实了桩身断开面位置在液压缸缸套下缘、荷载箱上下桩身混凝土不会局部压碎。进行了双荷载箱试桩现场测试,得出了桩身断开面土体填充率为50%～60%。给出了试验后荷载箱处注浆的建议,工程桩按要求注浆后可以正常使用。     

一种适用于室内模型试验的循环加载装置研制及试验研究

设计了一套适用于室内模型试验的循环加载装置,该装置主要由水平滑动系统、动力系统以及反力架系统组成,具有稳定可靠,制造加工成本低廉,且荷载幅值和频率可调节等优点。将装置输出的实测荷载与理论值进行对比,并利用该装置对海洋风机单桩式基础进行循环荷载试验研究,结果表明:实测荷载与理论值之间的拟合相似程度为91.3%,输出荷载稳定可靠;淤泥质软土地基中单桩式基础的位移在循环加载初期增长很快之后逐渐趋于稳定,桩后土体与桩分离形成间隙,桩前及桩侧土体出现径向裂纹;桩身弯矩会随着加载次数的增加而呈现累积增加的趋势,最后逐渐趋于稳定,桩身最大弯矩出现在土表下4D~5D(D为桩径)。基于以上结果表明,该循环加载装置设计合理、能够提供稳定可靠的荷载,且能满足模型试验的要求。     

桩端压力注浆桩的承载性状分析

灌注桩后注浆工艺能提高桩的承载力、减小变形、增强桩的质量稳定性。根据某工程注浆和未注浆钻孔灌注桩的单桩静载试验的分析与对比,结合试验的荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩顶荷载与桩端荷载、桩顶沉降与桩身弹性压缩量等关系,探讨钻孔灌注桩注浆前后桩土体系荷载传递的变化规律和某些影响因素,对了解桩端压力注浆桩的承载性状及类似工程的设计有一定意义。     

水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状

利用河海大学岩土所自行研制开发的大型试验模型槽进行PCC桩水平承载足尺试验,实测得到了水平荷载作用下桩身弯矩分布。利用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC单桩与等截面实心圆桩、PCC桩复合地基与等截面实心圆桩复合地基在水平荷载作用下的工作性状,对其桩身弯矩和水平位移的分布规律进行了比较,分析了竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率对PCC桩复合地基桩身性状的影响。研究表明,PCC桩复合地基在水平荷载作用下,随着竖向荷载、褥垫层厚度、基础埋深和置换率的增加,其桩身弯矩和水平位移随之减小。因此,在PCC桩复合地基设计时可以通过适度调整这些影响参数来减小水平荷载作用下的桩身弯矩和水平位移,确保桩身的安全。     

循环荷载下劲性微型桩单桩模型试验研究

以1/7比例进行室内模型试验,采用荷载控制加载的拟静力试验方法,通过在桩顶施加侧向循环荷载,对劲性微型桩单桩的滞回曲线、骨架曲线和滞回特性进行研究,同时探讨了循环荷载下劲性微型桩的弯矩分布及破坏机制。研究表明,劲性微型桩在循环荷载作用下荷载-位移关系具有稳定的滞回环,且表现出刚度退化的特性;在上部土体范围内产生桩土脱开效应,滞回曲线发生捏拢现象;桩身弯矩主要集中在桩顶下17 d的范围内,最大弯矩位于桩顶下6 d附近     

基于试桩试验的桩侧注浆抗拔桩承载变形特性的荷载传递法

依托上海虹桥综合交通枢纽工程开展了4组桩侧注浆抗拔桩的现场试桩试验,得到了各试桩各土层的桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线（?-w曲线）。首先,对前述现场试桩试验得到的?-w曲线以及文献[1]中通过桩土接触面大型直剪试验得到的?-w曲线进行归一化处理,归一化参数为各土层极限侧摩阻力?ult及其相应的临界桩土相对位移wult;然后采用双曲线函数拟合归一化后的各土层?/?ult-w/wult曲线,得到一个统一的?/?ult-w/wult函数关系式;最后,将该双曲线函数应用到荷载传递法中,用于分析预测桩侧注浆抗拔桩的承载变形特性,可求得桩侧注浆抗拔桩桩身各处的荷载-位移曲线、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。通过工程案例的验证表明,其计算结果与工程案例实测值较接近,在上海地区具有一定的适用性。     

均质砂土中水平简谐荷载与扭矩联合受荷单桩内力、位移分析

为探讨均质砂土地基中桩顶水平简谐荷载H(t)与扭矩T联合作用下的单桩承载特性,基于改进的有限杆单元法,考虑桩周土的刚度贡献及H(t)-T的耦合作用,建立出桩身综合刚度矩阵,再利用MATLAB求解桩身的内力、位移,进而通过参数分析获得桩身长径比(L/D)、桩土刚度比(E_p/E_s)、H(t)的无量纲频率a_0与幅值Q_0以及桩底边界条件等对H(t)-T联合受荷桩内力、位移的影响曲线,研究表明:随入土深度增加,桩身弯矩先增大后急剧减小,而扭矩和变形急剧减小直至为0,即存在一有效桩长l_d,l_d与桩身内力、位移受E_p/E_s的影响较大。当E_p/E_s从1500增至3 500时,l_d从27.3D增至44.1D,且桩身弯矩最大值相对增大23.5%,而地面处桩身水平位移与扭转角分别减小19.0%及26.0%;减小H(t)的无量纲频率a_0或增大幅值Q_0均可适当提高桩身受扭承载力;桩底边界条件只对有限长桩的内力、位移有影响。     

高临界循环荷载水平下钻孔桩的抗拔性状分析

为了研究抗拔桩在循环加载过程中桩身的性状,选取杭州萧山某工地两根抗拔桩作为试桩进行循环加载试验。在抗拔桩桩身埋设钢筋应力计,测量循环加载过程中桩身应力的变化情况;在桩身预埋钢管,测量桩顶及桩端上拔量。通过对桩身应力及桩顶、桩端上拔量的分析,研究循环加载对抗拔桩承载力及上拔量的影响。综合分析抗拔桩承受循环荷载时的桩顶、桩端上拔量、桩身轴力以及桩侧摩阻力分布可知,当抗拔桩承受循环荷载时,且临界循环荷载水平较大（接近或者达到1）,抗拔桩经过2～3次循环加载后就发生破坏,其研究结果可供其他类似工程参考。     

均质砂土中H(t)-T联合受荷单桩内力位移分析

为探讨均质砂土地基中桩顶水平简谐荷载H(t)与扭矩T联合作用下的单桩承载特性,基于改进的有限杆单元法,考虑桩周土的刚度贡献及H(t)-T的耦合作用,建立出桩身综合刚度矩阵,再利用MATLAB求解桩身的内力位移,进而通过参数分析获得桩身长径比(L/D)、桩土刚度比(E_p/E_s)、H(t)的无量纲频率(a_0)与幅值(Q_0)以及桩底边界条件等对H(t)-T联合受荷桩内力位移的影响曲线,其表明:随入土深度增加,桩身弯矩先增大后急剧减小,而扭矩和变形急剧减小直至为零,即存在一有效桩长l_d;l_d与桩身内力位移受E_p/E_s的影响较大,当E_p/E_s从1500增至3500时,l_d从27.3D增至44.1D,且桩身弯矩最大值相对增大23.5%,而地面处桩身水平位移与扭转角分别减小19.0%及26.0%;减小H(t)的无量纲频率a_0或增大幅值Q_0均可适当提高桩身受扭承载力;桩底边界条件只对有限长桩的内力位移有影响。     

现浇薄壁管桩水平受力特性试验研究

现浇薄壁管桩（Cast-in-place Concrete Thin-wall Pipe Pile, 简称PCC桩）作为一种新型桩基础,已在很多地基处理工程中得到应用,但有关其水平承载性的研究还很少。通过现场试验,对水平荷载下PCC桩的水平承载性、泥面处桩荷载-位移关系、桩周土压力变化以及桩侧地基水平抗力系数的比例系数m与位移关系等特性进行初步分析,同时对单向多循环加载和慢速维持荷载两种加载方式对桩受力特性的影响进行比较。试验表明,PCC桩有较好的水平承载性,在水平荷载下,PCC桩的受力主要集中在桩的上部;与慢速维持荷载法相比,单向多循环法对桩的水平承载性以及桩土作用的非线性影响较大。     

Embedded beam element with interaction surface for lateral loading of piles

This paper presents a numerical formulation of a three dimensional embedded beam element for the modeling of piles, which incorporates an explicit interaction surface between soil and pile. The formulation is herein implemented for lateral loading of piles but is able to represent soil–pile interaction phenomena in a general manner for different types of loading conditions or ground movements. The model assumes perfect adherence between beam and soil along the interaction surface. The paper presents a comparison of the results obtained by means of the present formulation and by means of a previously formulated embedded pile element without interaction surface, as well as reference semi‐analytical solutions and a fully 3D finite element (FE) model. It is seen that the proposed embedded element provides a better convergence behavior than a previously formulated embedded element and is able to reproduce key features of a full 3D FE model. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

根据试桩成果反分析灌注桩的设计参数

利用钻孔灌注桩试桩报告中的静载荷试验原始数据和地层资料,结合规范,利用反分析的方法确定各地层的极限端阻力标准值qpk和极限侧阻力标准值qsik。可将试桩成果推广应用到场地附近任意桩长和桩径的桩型设计中。     

扭矩作用下嵌岩桩桩顶内力分布的模型试验

基于扭矩荷载下的 8组模型试验的实测资料 ,分析了扭矩作用下嵌岩桩基的实测桩顶内力、各桩位移抗扭力矩及转动抗扭力矩的变化及其分布规律。并讨论了试验结果同刚性承台分析结果的符合程度。     

嵌岩桩与含沉渣桩低应变动力检测曲线理论计算方法与特征研究

根据文献[1]、[2]介绍了基桩反射波法动测正演问题的数理模型、计算方法及其通用性，并据此计算了完整嵌岩桩及有不同厚度沉渣的嵌岩桩与摩擦桩的理论曲线。提出了在一定物性参数条件下判断沉渣是否超过规定标准的方法，并给出了数个实例。     

螺旋群桩基础承载性状试验研究

根据螺旋群桩现场静载试验结果,分析了螺旋群桩基础承载性状的影响因素,讨论了极限荷载下群桩几何参数对螺旋群桩的桩端阻力和桩侧摩阻力的影响。结果表明,螺旋群桩承载性状受到相邻桩的叶片距离以及首层叶片到承台底面间的桩长度影响明显。在叶片桩距比（桩间距比叶片直径）小于2时,螺旋群桩静载试验的荷载-位移曲线呈缓变形,无明显的拐点,群桩破坏属于整体破坏。同时,螺旋桩的叶片有助于减小承台下桩间土变形活动区的高度,增强了桩-土-承台的相互作用,减小了群桩基础沉降量。     

锚杆抗滑桩桩侧地层抗力分布模式的试验研究

介绍了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果,试验共分3组,其中2组在坡体后缘加载,第3组采用千斤顶直接在桩后加载,桩身上各贴有一定数量的土压力盒,用以测定作用于桩身上的地层抗力。从3组试验中得出了锚杆抗滑桩桩身的荷载分布图,分析这些荷载分布图可以看出,对于锚杆抗滑桩来说,其滑面以下桩身的地层抗力主要分布在桩前一侧,与普通悬臂式抗滑桩计算模型中采用的地层抗力主要分布在桩背一侧的模式是不同的。根据试验结果给出了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力的3种分布模式,并给出了桩前滑面以下部分被动抗力值的大致范围。     

颗粒图像测速技术在桩基负摩阻力模型试验中的运用

在桩基负摩阻力的研究中桩土位移需重点关注。作为一种成熟的流场测试手段,颗粒图像测速(paticle image velocimetry, PIV)技术已逐步推广至岩土研究领域,将该技术运用至桩基负摩阻力模型试验,可以弥补传统位移测试方法无法获得位移场分布等缺点。基于试验特点,设计由钢板和有机玻璃壁组成的试验箱,采用千斤顶配合置于土表的载荷板实现对土体加载。试验中,对不同土表超载作用下的土体分层沉降、桩身沉降及轴力进行测定,采用PIV技术对桩端处砂土的位移场实施了采样分析。试验表明,PIV所测位移数值与传统方法测得值吻合较好,PIV分析结果能够直观反映桩基受负摩阻力作用而产生的附加沉降;并且可以判断桩端沉降的影响范围,深度方向基本不超过1.75D（D为直径）,水平方向则基本在桩底边界范围内。最后,总结了PIV技术在模型试验中的运用,提出了几点在今后试验中可待改进的地方。     

顶承静压桩托换施工技术

通过某钢厂的应用实例,介绍了顶承静压桩基础托换施工的设计及工艺方法,并进行沉降对比分析。     

Analysis of lateral loading of pile groups using embedded beam elements with interaction surface

The numerical simulation of soil-pile interaction problems, by means of full 3D finite element models, involves a large number of degrees of freedom (DOF) and difficulties during the mesh generation process. In order to reduce the unknowns and simplify and properly analyze such class of geotechnical problems, the so-called embedded beam elements (EBE) have recently been developed. In a preceding contribution of the authors, an improved EBE formulation, which brings into play the soil-pile interaction surface, was proposed with the aim to localize material plasticity in the soil surrounding the pile. This embedded beam model couples two different finite elements, each described by distinct kinematics (ie, solid and beam). The coupling is incorporated in the formulation by means of kinematical constrains established over the solid and beam displacement fields on the interaction surface. One of the main advantages of the embedded elements is that the addition of beams structural members immersed within the 3D soil model does not represent a constraint for the solid mesh, which can be adopted independently from the beam mesh. In this paper, the lateral loading of pile groups is studied by means of the proposed EBE approach with elasto-plastic interfaces. In order to represent a rigid cap, a master node and a special set of kinematical restrictions are incorporated into the formulation. The paper presents results obtained by means of the present formulation compared against other well-established analysis methods and test results published in the literature, for both elastic and elasto-plastic cases.     

超长PHC管桩桩顶沉降特性的动静对比分析

通过静载荷试验可直接测到桩顶的荷载-沉降（Q-s）曲线。由管桩内预先埋设的应变计的内力测试结果可计算出土阻力与桩-土相对位移的关系,并进一步做高应变测试和拟合分析,得出了高应变拟合的Q-s曲线。对Q-s曲线作动静结果对比分析,探讨了在深厚软土中的超长PHC管桩的桩顶沉降特性。结果表明,当荷载不大时,高应变拟合的沉降大于静载实测的沉降,但当荷载接近极限值时高应变的沉降小于静载的沉降。结果亦表明,当超长PHC管桩桩身穿过一定深度的好土层、桩端进入全风化或更好的岩层时,不管是静载试验还是高应变动力测试,都很难使土阻力得到充分发挥,此时静载实测的和高应变拟合的Q-s曲线都呈缓变型特征。