PHC桩穿越深厚密实砂层可打性分析及现场试验研究

由于PHC桩经在穿越深厚砂层过程中常造成桩头、桩身疲劳破坏,从而无法沉桩至设计标高。为综合分析此类工况下PHC桩的可打性,本文通过GRLWEAP软件对穿越深厚密实砂层工况的PHC桩进行打桩波动方程模拟,同时在工程现场开展高应变打桩监测试验。研究发现PHC桩穿越深厚密实砂层除了需要选择合理的打桩系统和打桩工艺外,还须采用引孔措施以及对桩身和桩靴进行必要的加强处理。为穿越深厚密实砂层工况下选用PHC桩的设计和施工提供了科学依据。     

基于GRLWEAP的桩基可打入性影响因素研究

桩基的可打入性分析对桩的设计十分重要。实际工程中精确的可打入性分析可以避免由于未能将桩打入设计入土深度而导致的截桩和桩头损坏等事故,也能避免在桩的贯入深度已经超过设计贯入深度时仍不能满足设计承载力的情况发生。为精确桩基的可打入性分析,研究了影响桩基可打入性的多种敏感因素,采用正交实验法设计了32组试验,由GRLWEAP软件完成试验,得出打桩分析结果。结合渤海某油田平台工程实例得出桩基可打入性影响因素敏感度规律,即桩基可打入性影响因素敏感度由大到小依次是打桩能量、桩径、地质条件、桩长、垫层厚度、桩壁厚、停锤时间、停锤位置、桩段数量。     

大直径超长桩打桩过程中桩周土体的疲劳与强度恢复

大直径超长桩的出现给海上的打桩施工增加了难度和复杂性,也使得打桩分析和预估锤击数具有重要的意义。研究表明,当连续进行打桩施工时,桩长时间连续运动导致桩侧土体强度降低,土体产生了疲劳,沉桩相对容易,使得桩体的贯入度与锤击数较预测偏低;当施工停止一段时间后,土体固结排水,强度得到恢复甚至提高,导致继续打桩时难度增加,锤击数增高或出现无法继续贯入的现象。结合一维应力波动理论、桩-土相互作用模型、土体的有效应力原理和固结理论,提出了模拟土体疲劳和强度恢复的数值分析方法,对采油平台的桩基工程进行了打桩分析,计算结果与实测数据吻合较好,说明提出的数值模拟方法具有可靠性。     

动力沉桩桩基拉应力分布及其施工控制试验研究

采用“现场沉桩试验、室内桩基模型试验、现场沉桩实例验证”的技术路线,通过对16根桩的动测试验结果的全面介绍和分析,揭示了打桩过程中桩身拉应力的分布规律,即桩身最大拉应力通常发生在桩的上部,特别是打桩初期,桩尖位于软土层或桩周为软土地基时,桩身最大拉应力点发生在距桩顶1/4l（l为桩长）附近,拉应力占同点压应力的50 %左右,这是桩身产生垂直桩轴线方向横向裂缝乃至发生桩身断裂现象的根源。试验亦表明,采用碟簧桩帽沉桩能有效地减小锤击拉应力,克服了采用老式桩帽辅助沉桩时预应力混凝土（管）桩桩身拉应力过大而造成桩身断裂这一缺陷,控制实测拉应力在允许拉应力（5 MPa）范围之内,以确保沉桩桩身完整,这是防治桩身拉裂的有效措施。     

软黏土中PHC管桩打入过程中土塞效应研究

当开口管桩打入土层中,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的打入特性和承载能力具有重要影响。基于上海典型软土地基中长PHC桩的现场试验,统计分析3个不同场地共44根桩打桩过程中的土塞数据,探讨软土地基中PHC桩打桩过程中土塞长度与内径之比、土塞增量与桩打入深度增量之比(IFR)随打入桩长与内径之比变化的规律,并线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比与土塞高度和桩打入深度之比(PLR)的经验公式。研究表明,大部分PHC桩在打桩过程中,土塞部分闭塞,桩从浅部较硬土层打入较软土层,IFR值减小,土塞闭塞作用大;桩从较软土层打入深部较硬土层,IFR值逐渐增大,土塞闭塞作用小,且土塞长度增量与桩打入深度增量之比与土塞长度与桩打入深度之比基本呈线性关系。     

基于能量守恒的预制桩施工残余应力模拟

预制桩施工阶段形成的残余应力较难由实测获得,其重要影响鲜受关注。从能量守恒原理出发,可模拟沉桩引起的桩身残余应力分布。计算模型采用剪切带理想弹塑性荷载传递关系及残余摩阻力折线型分布假定,以桩身弹性变形能为纽带,对预制桩沉贯和回弹过程进行能量分析,建立了施工全过程的能量平衡方程。参数分析显示,桩长径比与剪切带摩擦性状是影响桩身残余应力的关键因素。该模型能较合理预测某原型试桩的施工残余应力。     

PDA高应变测桩技术在打桩监测中的应用

根据PDA对打桩过程中的桩身内拉压应力、锤击能量及初打极限承载力的监测,从而评价所选择的沉桩方法是否合理,场地地层情况与监测结果是否吻合,以及优化基桩持力层的选择,从而更好的为工程服务。     

桩端加环对PHC桩影响的试验研究

PHC桩在动力打桩过程中,往往会因为锤击数或锤击能量过高而发生桩头或桩身损坏,引起的挤土效应和振动效应也会对周围环境造成不良影响.PHC桩桩端加环可减少沉桩过程中桩侧土体摩阻力的影响,结合某电厂工程综合试桩工作,通过对沉桩总锤击数、最终贯入度、土塞高度、打桩振动测试及高应变检测结果的分析,指出桩端加环对保证PHC桩的完...     

桩土体系相互作用的计算机仿真分析

以一维应力波理论为基础,应用桩土体系相互作用的数值模拟方法,得到了反映桩中应力波的传播过程及反射特性的桩身各点振动速度空间曲面;模拟分析了各类桩身缺陷对桩的振动特性的影响,并将理论曲线与实测曲线进行拟合对比。结果表明:两者基本一致。      

刚柔性长短桩复合地基性状分析

对刚柔性长短桩复合地基的工程性状进行了分析研究。利用有限元方法对不同的垫层模量、垫层厚度、短桩模量及长桩长度对长短桩复合地基的总沉降、长短桩应力比和长短桩桩身应力所产生的影响及规律进行了分析。结果表明,优化材料参数可以较好地改善长短桩复合地基的受力性状,使基础受力更合理。另外,长桩的存在可有效减小地基沉降值。结合对温州某小区该类型地基埋设压力盒的现场监测,分析了实际工程中刚柔性长短桩复合地基的应力比和土压力的发展规律。其结果可为该类型复合地基的设计和应用提供参考。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987114001364

Piles are long, slender structural elements used to transfer the loads from the superstructure through weak strata onto stiffer soils or rocks. For driven piles, the impact of the piling hammer induces compression and tension stresses in the piles. Hence, an important design consideration is to check that the strength of the pile is sufficient to resist the stresses caused by the impact of the pile hammer. Due to its complexity, pile drivability lacks a precise analytical solution with regard to the phenomena involved.In situations where measured data or numerical hypothetical results are available, neural networks stand out in mapping the nonlinear interactions and relationships between the system's predictors and dependent responses. In addition, unlike most computational tools, no mathematical relationship assumption between the dependent and independent variables has to be made. Nevertheless, neural networks have been criticized for their long trial-and-error training process since the optimal configuration is not known a priori. This paper investigates the use of a fairly simple nonparametric regression algorithm known as multivariate adaptive regression splines(MARS), as an alternative to neural networks, to approximate the relationship between the inputs and dependent response, and to mathematically interpret the relationship between the various parameters. In this paper, the Back propagation neural network(BPNN) and MARS models are developed for assessing pile drivability in relation to the prediction of the Maximum compressive stresses(MCS), Maximum tensile stresses(MTS), and Blow per foot(BPF). A database of more than four thousand piles is utilized for model development and comparative performance between BPNN and MARS predictions.     

沉管灌注桩及打入式桩成桩前后场地类别的测试与分析

本文讨论了沉管灌注桩及打入式桩对场地类别的影响和减轻震害的机理，通过对淮阴工[学院主楼地基在成桩前后的建筑场地的剪切波速对比测试，作者发现沉管灌注桩及打入式桩有改变地类别的可能，最后建议《规范》^[1]应增加对采用桩基础的建筑（特别是打桩较密的高层建筑）在打桩后应再次进行剪切波速测试并对场地类别的重新判定等内容，从提供工程设计的经济效益和社会效益。     

考虑加筋与遮帘效应计算群桩沉降的相互作用系数法

群桩中各基桩在地基土中的加筋与遮帘效应是客观存在的,然而,在目前的桩基沉降理论与实践中,相关的研究仍显不足。基于剪切变形法理论,考虑桩的加筋与遮帘效应,求得各基桩在自身桩顶荷载作用下产生的沉降以及其引起相邻桩的附加沉降量,由此提出群桩中任两桩的相互作用系数简化公式,同时,也得到各基桩桩侧及桩端桩-土接触等效弹簧刚度,并基于荷载传递法原理,建立了成层地基条件下各基桩在自身桩顶荷载作用下的桩身位移平衡方程,推导出各土层层顶处桩身沉降、轴力与层底处桩身沉降、轴力之间的递推关系,进而将公式推广到高、低承台群桩基础计算中。工程算例分析表明,用该方法计算有较高的精度,求得的荷载-沉降曲线及两桩相互作用系数与实测值吻合较好;相互作用系数要明显小于弹性理论计算结果。     

Analytical modelling of hammer impact for pile driving

Estimation of the drivability of piles requires modelling of the hammer impact in order to provide the input force wave at the pile head. Historically, this has been achieved through a numerical model of the hammer components (ram, cushion and anvil), which is then linked with that of the pile in order to effect the drivability analysis. This paper presents an analytical model of hammer impact, based on lumped ram and anvil masses separated by a cushion with internal damping, and connected to the pile which is modelled as a dashpot. Force–time responses derived from the analytical model are compared with actual field data, and also with results from commercially available numerical models of hammer impact. The analytical model is then used to explore the characteristics of hammer impact, with particular attention to combinations of parameters that lead to hammer bounce and, hence, significant loss of energy transferred to the pile.     

基桩倾斜测试信号的频率域特征

阐述了应力波的频率域特征及谐和振动特征,通过多个模型桩及工程桩检测实例说明,基桩倾斜方向及倾斜度大小可通过频率域作出较准确的判定.     

海洋石油平台超长桩拒锤分析及工程实例

桩基础是海洋石油平台常用的基础形式,受海上环境的限制通常分段制造、运输和锤击贯入,各桩段通过焊接连为整体,若接桩等造成停锤时间较长,后继打桩可能产生拒锤现象。打桩过程中桩周土体会积累很大的超静孔隙水压力,使桩周一定范围内土体发生水力劈裂现象,导致桩周土体排水固结及强度恢复速度加快,停锤时间越长,土体强度恢复程度越大,造成后继打桩困难甚至拒锤。提出了一种通过疲劳因子? 考虑停锤期间土体强度的恢复,利用GRLWEAP软件计算后继打桩贯入所需锤击数并判断拒锤风险的分析方法。将工程实例和实测结果进行了对比,文中方法计算得到后继打桩贯入锤击数和实测值接近,表明其可行且应用性较强,可为工程设计和施工提供指导。     

利用标贯击数估算静压桩的沉桩阻力

选用最易获得的标准贯入试验锤击数估算静力压入桩的沉桩阻力,提出了经验公式。对桩端阻力、桩侧阻力在土层中的变化等计算的细节问题进行了讨论,并编制了计算结果可视化的程序。2个工程实例的计算结果表明,用标贯锤击数估算静压桩沉桩阻力的方法是可行的,计算出的压桩力满足工程精度要求,可以方便的用于判断沉桩可能性、估算承载力、选择沉桩设备等。     

周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析求解

将排桩对平面SH波的隔振简化为弹性波散射的二维平面问题,基于全空间中无限周期结构的周期特性,给出了一种求解无限周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析方法。该方法采用波函数展开法并结合Graf加法定理,利用全空间中相邻周期单元的散射波场在频域内相差一个相位的特性,仅选取一个周期单元,将入射波场和所有散射波场的贡献叠加后,根据边界条件求解待定系数,从而求得整个散射波场。该解析解能够精确求解无限周期分布桩体的散射问题,分析周期分布桩体数量较多时的隔振规律,弥补了以往理论分析中桩体个数较多时难以求解的不足。重点讨论了桩体个数、桩体刚度、桩体间距和桩体类型等因素对隔振效果的影响,结果表明：（1）该方法显著降低了求解大量桩体问题时的存储量和计算量,有限周期模型计算结果随桩体个数增多收敛于无限周期模型,反映了该方法的正确性;（2）整体上桩体刚度增大有利于提高隔振效果,但桩体刚度对隔振效果的提升有限,桩体剪切波速为土体5倍时已具有足够的隔振效果;（3）桩间距对隔振效果有着直接影响,间距越小则低频禁带宽度越大;（4）桩体类型对隔振效果有着显著影响,实心桩有着良好的隔振效果,而具有柔性内填充的管桩在低频段有着更佳的隔振效果。