大型桩基承载力确定的模拟试验

介绍了一种模拟试验确定桩承载力的新方法,通过室内中型剪切摩擦试验确定桩与土层间的c,φ值,按库仑准则确定桩侧摩阻力.桩侧法向应力的确定采用桩土上部荷载引起的作用于桩身的水平应力;桩端承载力通过室内三轴试验确定.最后通过实例,介绍了该方法在肇源松花江大桥桩基承载力试验中的应用,并取得了很好的效果.     

深长变径搅拌桩荷载传递规律的试验研究

采用一种新型的地基处理方式--变径水泥土搅拌桩,处理了浙江省湖州地区深达20多米的深厚软土地基,通过对载荷试验和桩身应力实测资料的分析,研究了深长变径搅拌桩的承载特性和荷载传递机制。研究表明,受到桩身强度的限制,荷载沿桩身传递限定在一定范围内;由于桩径的变化,桩身应力在变截面处出现了应力集中现象;桩身轴力沿深度逐渐衰减,且在变径位置以上桩体衰减速率较下部快;最大侧摩阻力发生在桩顶附近,在变径处附近由于扩大头端承作用而锐减,但变径位置以下一定深度范围内的桩侧摩阻力得到提高;扩大头端承力随桩顶荷载的增加而逐渐变大,但占总荷载的比例不大,桩侧摩阻力仍提供了大部分的承载力,因此变径水泥土搅拌桩属于有支点端承力的摩擦桩。结合3种不同单桩破坏模式,提出了深长变径搅拌桩的单桩极限承载力计算公式,经过试算发现与现场试验结果相差在10%以内,计算结果可靠,可推广应用于实际工程中。     

岩土工程勘察中桩基参数的综合取值方法

桩基础勘察中采用综合取值法提供的各土层的桩侧极限摩阻力和桩端极限端阻力,在单桩竖向极限承载力静载荷破坏性试验检测中得到验证,用该方法提供的桩基参数能够满足设计对单桩承载力特征值的要求。从工程桩破坏性试验的角度再次对该方法提供的桩基参数进行论证,采用反向对比计算,结果表明这种取值方法提供的桩基参数较为接近土层的真实应力状态。     

基坑开挖时立柱桩的沉降计算

在基坑工程中,立柱桩和工程桩形成了长短桩复合桩基础。通过有限元法模拟桩侧摩阻力分布的变化,认为在这种复合桩基础中短桩（工程桩）的存在会影响到长桩（立柱桩）桩侧摩阻力的分布。根据剪切位移法得到考虑短桩影响的计算方法,并将被影响后的长桩桩侧摩阻力分布形式做了等量简化,使之适用于Geddes应力法。提出了利用Geddes应力法计算长短桩复合桩基础沉降的方法,并编制了相应的计算程序PLS,根据实际工程资料进行验算的结果与实测数据基本一致。     

基于桩身应力测试的静压PHC管桩贯入机制

压桩过程中PHC管桩侧摩阻力与端阻力的分离是制约其贯入机制及承载力研究的瓶颈。通过桩身预埋准分布式FBG光纤传感器,对贯入成层土地基中5根足尺开口PHC管桩侧摩阻力及端阻力发展变化情况进行了监测。试验表明,准分布式光纤传感测试技术现场可操作性强,粗放施工环境下贯入阻力分离效果较为理想。成层土地基中压桩力曲线基本反映地层土性变化,桩端土层性状对压桩力影响较大。硬质土层界面处试桩压桩力平均增幅约为64.06%,端阻力受地层变化影响更为显著,平均增长幅度约为97.41%,侧摩阻力平均增长幅度约为17.92%;桩端位于非硬质土层试桩压桩力变化不明显。贯入过程中现场足尺试验桩身应力变化不同于室内模型试验,桩身上、下部侧摩阻力发挥的力学机制不同。受现场粗放施工条件及深度方向土层变化影响,贯入成层土地基中桩侧摩阻力临界深度现象不明显。     

昆明古滇池湖积层与冲积层工程桩荷载传递特性研究

昆明市广泛分布第四系古滇池冲洪积层与湖积层,通过采用静载加压、桩身应力测试方法,以获取桩端承载力及桩侧摩阻力。单桩承载力(轴向压力)在桩顶呈现最大,一般为顶压力的60%～80%,随着深度增加,承载力(轴向压力)近似直线下降,到达桩底时轴向压力最小,最小值接近桩顶压力的1%。物理力学指标高的(岩)土层侧摩阻力特征值较大。沿桩身随着深度增加,一定埋深、一定层位的土层侧摩阻力发挥较好,表现为近桩顶的土层摩阻力发挥充分,近桩底的土层随着极限荷载的临近可逐步有一定发挥,但桩身中部的土层一般很难提供出该类土层具有的极限侧摩阻力。通过对建筑物工程桩在该类地层荷载传递特性研究,为该地区工程桩的合理选型、提供了可靠的参考依据,同时对类似工程设计有一定的指导意义。     

砂土中抗拔桩与抗压桩模型试验研究

为研究单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了砂土中长径比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷载下桩身不同深度的应变。分析表明,抗拔桩不论是位移还是位移增长速率,都远远超过抗压桩。因此,抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力。抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性,试验所得抗拔总侧摩阻力折减系数?=0.56。抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身中下部侧摩阻力迅速增长。抗拔桩桩端部侧摩阻力表现出弱化效应,抗压桩则表现出强化效应。     

CFG桩的承载力特性试验研究

通过CFG足尺桩的现场试验,测定了桩身轴力的分布以及桩侧摩阻力等参数,对复合地基沉降、桩身荷载的分担、桩身轴力的分布以及侧摩阻力进行了分析,揭示了CFG桩的受力特征。研究表明,按规范公式计算复合地基承载力特征值不大于现场载荷试验值,桩土应力比跟褥垫层材料的粒径、压缩模量成正比;CFG桩复合地基存在负摩阻力,与施工条件有较大关系。     

桩底沉渣对嵌岩钻孔灌注桩承载性状影响研究

结合某嵌岩灌注桩工程,采用弹塑性有限元方法模拟桩底有沉渣条件下,桩底沉渣对桩的承载性状影响,分析有桩底沉渣情况下荷载-沉降曲线、桩身轴力和侧摩阻力、桩端阻力和总侧阻力的变化情况,有限元模拟荷载-沉降曲线与实测曲线相符,由于桩底沉渣的存在,大大降低了桩端阻力,从而降低桩的极限承载力,增大了桩顶沉降。     

超长桩荷载传递性状研究

根据超长桩的现场静载荷试验资料,分析了超长桩的单桩荷载传递特性。结果表明,超长桩表现出端承摩擦桩的特性,桩顶以下l/3桩长及桩端以上l/6范围内的桩侧摩阻力极限值接近规范推荐值,而中间部分的桩侧摩阻力远远大于规范值,表现出强化效应,桩端注浆桩的侧摩阻力强化效应更加明显。根据其荷载传递特性,提出了单桩极限承载力的估算公式,实例计算结果和实测结果较吻合。     

Skin friction behavior of pile fully embedded in limestone

Pile foundation system in limestone rock layers is commonly used in Riyadh area, Saudi Arabia, for high-rise building, bridges, and other structures. Especially in Riyadh region, bored piles are used for bridges and underpasses not only because of bearing capacity but mainly because of limited spaces for using shallow foundations. In addition, piles are used for bridges over wadis to avoid scouring effects. The loads are transferred by the pile from a superstructure to the rock strata through side friction and end-bearing resistance. However, there are no studies conducted in Riyadh area to quantify the skin friction capacity of pile embedded in limestone rock. Accordingly, this experimental study describes in details the behavior of load transfer mechanism through side friction only on a reinforced concrete pile (75 mm diameter and 150 mm long) constructed on hard limestone rock sample. Soft material (Styrofoam) was placed at the bottom of the pile to eliminate the effect of end-bearing resistance. Unconfined compression test was conducted on intact rock sample to find out the properties of the rock used. The result of the ultimate side friction obtained from the test was compared with values predicted by other researcher methods mentioned in the literature.     

堆载条件下单桩负摩阻力模型试验研究

通过对粉土中混凝土单桩竖向静载荷的模型试验,分析了在桩周土堆载条件下,端承桩、摩擦端承桩在桩周土含水率变化时,桩侧摩阻力、桩端阻力的变化规律及不同土层的沉降、“中性点”位置和下拽力的变化。研究发现,摩擦端承桩“中性点”位置随桩周土含水率、堆载等级的变化而变化,在最优含水率附近,土层的下陷量较大,致桩体沉降量也大,故“中性点”的位置会有所上升;随着桩周土堆载的增大,桩周土对桩侧的下拽力也增大,桩体进一步下陷,使桩土相对位移反而减少,“中性点”有所上升。     

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。     

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.

     

A full-scale field study for performance evaluation of axially loaded large-diameter cylinder piles with pipe piles and PSC piles

This paper presents the results from a pile load testing program for a bridge construction project in Louisiana. The testing includes two 54-in. open-ended spun cast concrete cylinder piles, one 30-in. open-ended steel pile and two (30- and 16-in.) square prestressed concrete (PSC) piles driven at two locations with very similar soil conditions. Both cone penetration tests (CPTs) and soil borings/laboratory testing were used to characterize the subsurface soil conditions. All the test piles were instrumented with vibrating wire strain gauges to measure the load distribution along the length of the test piles and measure the skin friction and end-bearing capacity, separately. Dynamic load tests were performed on all test piles at different times after pile installations to quantify the amount of setup with time. Static load tests were also performed on the PSC and open-ended steel piles. Due to expected large pile capacities, the statnamic test method was used on the two open-ended cylinder piles. The pile capacities of these piles were evaluated using various CPT methods (such as Schmertmann, De Ruiter and Beringen, LCPC, Lehane et al. methods). The result showed that all the methods can estimate the skin friction with good accuracy, but not the end-bearing capacity. The normalized cumulative blow counts during pile installation showed that the blow count was always higher for the PSC piles compared to the large-diameter open-ended cylinder pile, regardless of pile size and hammer size. Setup was observed for all the piles, which was mainly attributed to increase in skin frictions. The setup parameters “A” were back-calculated for all the test piles and the values were between 0.31 and 0.41.     

水泥胶结钙质砂地层中单桩竖向承载特性试验研究

钙质砂属于岩土工程中一种特殊的岩土材料,除具有颗粒形状不规则、易破碎等特征,还具有胶结性。针对钙质砂具有胶结性的地质现状,通过室内模型试验研究了胶结钙质砂地层中钢管桩的承载能力、沉降情况及其影响因素,同时与未胶结钙质砂中的桩基承载特性进行了对比。研究结果表明：与未胶结钙质砂中的钢管桩相比,胶结钙质砂的相对密实度对桩基承载力影响程度明显减弱,桩的承载形式依然表现为端承桩,随着钙质砂胶结程度的提升,桩端阻力承载占比越来越高;胶结程度较高的钙质砂地层中桩身侧摩阻力发挥存在异步过程,这是因为桩基沉降时桩身下部破坏砂层形成了更为紧密的新接触面,该接触面对桩身的径向膨胀更为敏感;胶结钙质砂中桩基 q_s-S_u 线没有出现明显的硬化阶段,与未胶结钙质砂地层中桩基的 q_s-S_u多段折线变化规律不同,胶结钙质砂地层中桩基的 q_s-S_u曲线更为接近双曲线线型。     

大直径桩桩身压缩量和侧摩阻力综合分析

为了分析桩身压缩量和侧摩阻力对大直径桩承载力的影响,通过桩基现场静载试验,获得各级荷载作用下各土层交接面处的桩身应力应变值,计算出不同土层间每1m桩身段的压缩量和侧摩阻力值。实验结果表明：各土层间桩侧摩阻力实测最大值与勘察报告值之比差别较大,其中上部土层问的摩阻力比值较小,下部比值较大。上部土层桩侧摩阻力在各级荷载作用下变化不大,而下部土层桩侧摩阻力随荷载逐级递增。由于压缩量是反映材料受力变形的物理量,虽然下部土层的摩阻力实测值与报告值比值较大,但其桩身压缩量较小,因而可以判断侧摩阻力发挥程度并估算其极限值。大直径桩的承载力主要是由侧摩阻力来提供的,因此可以通过桩身压缩量和侧摩阻力的综合分析为石家庄乃至河北地区的大直径桩承载力确定提供有价值的参考。     

挤扩支盘桩荷载传递特性试验

通过8根挤扩支盘桩与直杆桩的大比例尺模型桩试验,对单桩静载试验和桩身轴力测试结果分析表明,挤扩支盘桩的荷载–沉降曲线为缓变形,在竖向荷载作用下表现出端承桩的受力特征;地基土性质、桩间距、桩径、盘径、支盘数量及支盘竖向间距是影响支盘桩承载力的主要因素。工程实例应用中,支盘桩比同径、同长的普通灌注桩提高单桩承载力89%,节省工程造价28%(541万元),工期提前52d。      

基于球孔扩张理论和侧阻力退化效应的压桩力计算模拟

根据静压桩的贯入机制,将沉桩过程模拟为半无限土体中一系列球形孔的连续扩张,土体假定为Mohr-Coulomb材料。利用球孔扩张和源-源假设理论,并采用Boussinesq解进行地面应力的修正,在此基础上分别计算出桩侧极限摩阻力和桩端阻力。通过现场试验研究发现,沉桩过程中侧摩阻力退化效应带来的影响是明显的,提出了相应的侧阻力退化公式。在充分考虑以上因素的基础上推导出了静压桩压桩力的模拟计算公式。使用Matlab6.5软件进行理论计算,并与山西太原某试验进行对比分析,一定深度以下理论值与实测数据基本吻合,证明该计算模拟是可行的。