低应变动测单桩承载力与静载试桩结果对比分析

1　单桩承载力的动测原理当桩经竖向敲击而被激起振动后,将在竖向做自由振动,并通过桩侧摩擦力及桩尖作用力带动桩周部分土体参与振动,形成复杂的桩—土振动体系。为使问题简化,将桩—土振动体系作为单自由度的质量—弹簧体系。质量—弹簧体系的弹簧刚度Ｋ与频率ｆ间的关系可表示为Ｋ=(2πｆ)2Ｇ/ｇ(1)根据上式,单桩抗压刚度可写成Ｋｚ=(2πｆｖ)2(Ｇｐ Ｇｅ)/(2.365ｇ)(2)Ｇｐ=Ａ·Ｌ·γｐ/3(3)Ｇｅ=13〔π9ｒ2ｚ(Ｌｅ 16ｒｚ)-Ｌｅ3Ａ〕γｅ　　(4)ｒｚ=12(2Ｌｅ3ｔａｎφ2 ｄ)(5)式中,Ａ为桩的横截面积(ｍ2),Ｌ为桩长,Ｌｅ是桩的入土深…     

成层饱和土中考虑横向惯性的单桩纵向振动

基于饱和多孔介质理论,研究了成层饱和黏弹性土层中端承桩的纵向振动特性。首先利用Novak薄层法,得到了土层对纵向振动桩的动力阻抗。其次,将桩等效为Rayleigh-Love杆,给出了成层饱和黏弹性土中端承桩纵向振动的一般分析方法和桩头动力复刚度的解析表达式。具体分析了两层饱和黏弹性土中端承桩的纵向振动特性,得到了桩头动刚度因子和等效阻尼随频率的响应特征,讨论了物理和几何等参数对动刚度因子和等效阻尼的影响。结果表明：桩长径比、土层模量比以及桩土模量比等对桩头动刚度因子和等效阻尼有显著的影响。相比于均质土层中的桩,上层土越硬或下层为软弱土层,桩的动刚度因子和等效阻尼振动幅值增大,其周期随长径比显著变化,且对于大直径桩,动刚度因子和等效阻尼随频率呈振动变化。同时,土体与孔隙水相互作用系数和桩泊松比等的影响相对较小。其结果可作为桩基动力基础设计和动力检测等基础数据。     

非线性粘弹性基桩纵向混沌运动

研究了在给定桩顶轴向动位移条件下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定基桩材料满足非线性弹性和微分型线性粘弹性本构关系、桩周土反力及阻尼分别与位移及速率成正比,得到基桩的运动方程为非线性偏微分方程。利用Galerkin方法将方程简化,并对简化后的系统进行了数值模拟计算,得到了土反力、土阻尼、桩身阻尼比较大、比较小和很小等情形下不同参数时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面及分岔图等。结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以呈现周期运动、准周期运动、分岔或混沌运动。     

黏弹性地基中PCC桩扭转振动响应解析方法研究

考虑土体材料的黏性阻尼和桩-土扭转耦合振动,把桩看作一维杆,将土体视作三维轴对称黏弹性介质,对黏弹性地基中现浇混凝土大直径管桩（简称PCC桩）扭转振动频域特性进行了理论研究,采用Laplace变换和分离变量的方法求得了桩顶扭转频域响应解析解。将所得解完全退化到实心桩的解,并与经典平面应变解进行对比,验证了解析解的合理性。分析了桩长以及土体黏性阻尼系数对桩顶速度导纳和复动刚度的影响,得到了各参数对桩扭转振动特性影响的规律。分析表明：桩周土黏性阻尼系数增大可以显著提高桩顶扭转复动刚度和减小速度导纳振荡幅值,而桩芯土黏性阻尼系数的影响不明显;桩长越长,桩顶复动刚度越大,速度导纳振荡幅值越小,但当桩长增大到一定程度时,再继续增加桩长,桩顶复动刚度基本没有改变。     

预应力混凝土管桩桩土相互作用的有限元分析

以软土地区某桥梁基桩动载试验为背景,采用有限单元法对桩土动力相互作用进行了分析。采用等效线性模型模拟了土体材料的非线性,并考虑桩的材料阻尼以及桩土接触界面处状态非线性对动力响应的影响,并分析了桩的材料参数和土的参数对桩顶动位移的影响。分析表明,基桩弹性模量和材料阻尼对桩顶动位移有一定的影响,但基桩材料阻尼的影响很小,桩顶位移随桩侧土压缩模量和阻尼的增大而减小。     

考虑横向效应饱和黏弹性土层中桩的纵向振动

由于饱和土中土体颗粒与孔隙水的相互作用以及桩与土体的不同渗透率,饱和土体中桩基的力学行为与单相土中桩基力学行为有很大的差别。基于饱和多孔介质理论,考虑桩纵向振动时的横向变形及惯性效应,将桩等效为Rayleigh-Love杆,在频率域中研究了饱和黏弹性土层中端承桩纵向振动的动力特性,给出了饱和黏弹性土层和桩纵向振动时动力响应的解析解及桩头复刚度的解析表达式。通过数值计算,给出了桩头动刚度因子和阻尼随激励频率的响应,考察了饱和土物性参数、桩土模量比、桩长径比、泊松比等参数对桩头刚度因子和阻尼的影响。研究表明,对于大直径桩,当外载荷激励频率较大时桩横向效应对桩头刚度因子和阻尼有显著的影响     

轴对称均匀黏弹性地基中现浇薄壁管桩竖向动力响应简化解析方法

考虑土体材料的黏性阻尼和桩-土纵向耦合振动,建立了轴对称均匀黏弹性地基中现浇薄壁管桩管桩纵向振动的定解问题,采用Laplace变换的方法求得了解析解。对一算例进行了分析,将计算结果与实测波形和有限元进行了对比,三者吻合较好。进一步分析了桩周土和桩芯土黏性阻尼系数对桩顶速度导纳和复动刚度的影响以及桩底土阻尼系数对桩顶速度导纳的影响,得到了各参数对桩纵向振动特性影响的规律     

基于轴对称模型的管桩竖向振动研究

在管桩沉桩过程中产生的闭塞效应以及桩芯土的存在,使得管桩的力学特性与实心桩存在着差异,因此需要考察桩周土和桩芯土力学性质的差异对管桩振动的影响。将桩周土、桩芯土和管桩视为一个整体,利用轴对称模型和桩-土接触面的连续性条件得到了管桩的竖向振动解,为了比较,也给出了管桩竖向振动的欧拉模型解。借助数值算例,对比分析了管桩竖向振动采用轴对称模型和欧拉模型得到的桩顶复刚度,并分析了桩周土、桩芯土和桩体本身物理参数对管桩竖向振动的影响。研究结果表明,轴对称模型得到的桩顶复刚度较欧拉模型的结果小,两种模型得到的结果存在一定的差异;桩周土剪切模量比桩芯土剪切模量大时,桩基动刚度和动阻尼则较小;桩顶的复刚度随管桩壁厚的减小而减小,因此,管桩管壁不宜过薄。在进行管桩设计时,需要考虑土体性质对桩基振动特性的影响,合理选择管桩内、外半径和桩长。     

轴对称径向非均质土中单桩纵向振动特性研究

为了分析径向非均质中单桩纵向振动特性,基于复刚度传递径向多圈层并采用黏性阻尼模型描述桩周土材料阻尼,建立了三维轴对称径向成层非均质土体中桩基纵向振动简化分析模型,采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周土体与桩体界面处复刚度,进而利用桩土完全耦合条件推导得出桩顶动力阻抗解析解答,并将所得解退化到均质土情况,与已有解答进行比较验证其合理性,在此基础上,通过进一步参数化分析探讨了桩周土黏性阻尼系数、桩底土刚度因子、阻尼因子、桩周土施工扰动范围和扰动程度对桩基纵向振动动力阻抗的影响规律,可为工程设计与实践提供参考作用。     

轴对称径向非均质土中单桩纵向振动特性研究

为了分析径向非均质中单桩纵向振动特性,基于复刚度传递径向多圈层并采用黏性阻尼模型描述桩周土材料阻尼,建立了三维轴对称径向成层非均质土体中桩基纵向振动简化分析模型,采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周土体与桩体界面处复刚度,进而利用桩土完全耦合条件推导得出桩顶动力阻抗解析解答,并将所得解退化到均质土情况,与已有解答进行比较验证其合理性,在此基础上,通过进一步参数化分析探讨了桩周土黏性阻尼系数、桩底土刚度因子、阻尼因子、桩周土施工扰动范围和扰动程度对桩基纵向振动动力阻抗的影响规律,可为工程设计与实践提供参考作用。     

关于对《建筑基桩检测技术规范》JGJ106第4.4.3条的修改建议

引言《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003第4.4.3条,对单桩竖向抗压极限承载力统计值作了如下规定:(1)当极差不超过平均值的30%时,取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力;(2)当极差超过平均值的30%时,应分析极     

关于对《建筑基桩检测技术规范》JGJ106第4.4.3条的修改建议

引言《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003第4.4.3条,对单桩竖向抗压极限承载力统计值作了如下规定:(1)当极差不超过平均值的30%时,取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力;(2)当极差超过平均值的30%时,应分析极     

轴对称径向非均质土中单桩纵向振动特性研究

为了分析径向非均质土中单桩纵向振动特性,基于复刚度传递径向多圈层并采用黏性阻尼模型描述桩周土材料阻尼,建立了三维轴对称径向成层非均质土体中桩基纵向振动简化分析模型。采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周土体与桩体界面处复刚度,进而利用桩-土完全耦合条件推导得出桩顶动力阻抗解析解,并将所得解退化到均质土情况,与已有解答进行比较验证其合理性。在此基础上对桩基纵向振动特性进行参数化分析,计算结果表明：桩周土体阻尼系数、桩底土阻尼因子仅对桩顶动力阻抗曲线振幅有较明显的影响,而桩底土刚度因子对桩顶动力阻抗曲线振幅及共振频率均有显著影响;桩周土软（硬）化程度越高（低）,桩顶动力阻抗曲线振幅越大（小）;桩周土软（硬）化范围越大,桩顶动力阻抗曲线振幅水平越高（低）;但桩周土软（硬）化程度、软（硬）化范围对桩顶动力阻抗曲线共振频率影响则可忽略。     

基坑开挖对单桩及群桩回弹位移的影响分析

基坑开挖后坑底土体回弹,将会带动坑内基桩回弹,并在桩侧产生侧摩阻力。为了分析基坑开挖条件下单桩及群桩的受力变形特性,采用三维有限元方法对单桩及群桩在基坑开挖条件下的回弹位移进行了分析。分析结果表明,基桩在基坑开挖条件下的回弹位移分为桩侧土体回弹而引起的基桩回弹和下卧层回弹导致的基桩回弹两部分。由于群桩外侧桩的遮帘效应,中心桩的回弹位移小于外侧桩,中心桩桩侧摩阻力的发挥量也小于外侧桩。随下卧层相对刚度E_b/E_c变大,5×5群桩回弹位移相对减小量W_r变大,且W_r的变化与桩位置有关。3种不同构形群桩的对比分析结果表明:群桩桩数越多,遮帘效应越明显;W_r受桩数的影响大于受桩间距的影响。     

低应变动测基桩承载力相对位移法初探

桩土体系受自由落锤冲击后,桩头所产生的相对位移,是桩土体系动刚度对作用荷载之间的动力响应。基桩低应变动测中,采用速度传感器直接测出桩头的相对位移,在推算单桩竖向承载力时,有助于降低对桩土体系固有频率测定值的过分依赖,从而有利于提高单桩竖向承载力推算值的准确程度。     

低应变动测基标语承载力相对位移法初探

桩土体系受自由落锤冲击后，桩头所产生的相对位移，是桩土体系动刚度对作用荷载之间的动力响应。基桩低应变动测中，采用速度传感器直接测出桩头的相对位移，在推算单桩竖向承载力时，有助于降低对桩土体系固有频率测定值的过分依赖，从而有利于提高单桩竖向承载力推算值的准确程度。     

基于实测动刚度的桥桩承载能力评估研究

提出了适用于批量评估分析的、基于实测动刚度的桥桩承载能力评估方法。结合某公路特大桥大批量桥墩基础评估加固工程,利用瞬态机械阻抗法对680根桥桩进行动测。通过基桩低应变完整性辅助测试及动刚度统计分析,推算了桥桩承载能力并给出加固建议。研究表明,对于桩身完整的桥桩,动刚度与承载能力在统计上具有明显的正相关关系;对于承受相近设计荷载的桥桩,测桩样本较大时动刚度值对桥桩完整性评估具有较好可信度。通过抽样取芯分析,验证了提出的桥桩承载能力评估方法具备较好的可靠性。     

基于虚土桩模型的三维饱和介质中浮承桩纵向振动特性分析

基于Biot波动理论提出了一种桩底饱和虚土桩模型,同时考虑桩周、桩底土体三维波动效应及饱和特性,建立了三维饱和黏弹性土、虚土桩和实体桩完全耦合振动定解问题。采用势函数求解得出饱和土体位移解,并利用饱和土-桩界面耦合条件,求解得出桩顶纵向振动动力阻抗解析解答。将所得解退化到已有解析解进行对比验证,并在此基础上对浮承桩纵向振动特性进行参数化分析,计算结果表明:桩底饱和土层厚度越大,桩顶动刚度和动阻尼曲线振幅及共振频率越小,且当桩底饱和土层厚度增大到一定程度后,振幅呈现大、小峰值交替现象;桩周饱和土体孔隙率仅对桩顶动力阻抗曲线振幅产生明显影响,而桩底饱和土体孔隙率对桩顶动力阻抗曲线共振幅值和共振频率均影响显著;随桩周、桩底饱和土体剪切模量的增加,桩顶动力阻抗曲线共振幅值水平均明显降低,且受桩周饱和土体剪切模量影响更为突出。     

双排抗滑桩滑坡推力分配影响因素分析

以作用形式较为简单的双排悬臂抗滑桩(未带连梁)为模型并基于结构力学位移法得出的双排桩滑坡推力传递分配计算公式为基础,结合推力较大的红石包滑坡作为工程实例,分别分析了双排桩静排距,前后排桩的截面尺寸和桩间土弹性模量对推力传递分配的影响,得出了以下结论:(1)当增大后排桩的刚度或减小前排桩的刚度时,桩土相互挤压作用越小, A2/A1随之减小,反之A2/A1增大。(2)增大排距b时,A1减小,A2在b=3~10m时逐渐减小,但是变化幅度不大; 在b=10~21m时,不断增大。(3)当增大桩间土弹性模量时,A2增大。(4)随着前排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐增大; 随着后排桩截面高度的增大,A1、A2逐渐减小。     

横向惯性效应对基桩动测的影响分析

在桩的振动理论中,对大直径桩,不能把桩简单看成一维杆件,必须考虑其横向尺寸产生的横向惯性效应。通过横向惯性效应的运动方程进行拉氏变换,推导出桩顶在正弦激振力作用下的位移和速度的响应传递函数以及速度导纳表达式,并分析了横线惯性效应对基桩动测时域曲线的影响以及其影响因素。在不考虑材料阻尼、桩周土条件下,发现横向惯性效应会降低应力波速度,并产生衰减作用,同时脉冲宽度和桩径大小直接影响着横向惯性效应的强弱。