素混凝土劲性水泥土复合桩承载机理分析

在软基中先施打半刚性水泥土类桩（M桩）,水泥未硬凝时再施打劲性桩,形成素混凝土劲性水泥土复合桩（MC桩）。结合工程实例,根据现场静载试验、应力监测及ABAQUS有限元计算结果,研究了素混凝土劲性水泥土复合桩的受力性状,分析总结了素混凝土劲性复合桩的承载机理。通过与常规劲性桩的比较表明：（1）素混凝土劲性水泥土复合桩呈现复合地基性状;（2）素混凝土桩身应力集中显著,沿深度急剧减小,至桩端接近为“0”,通过劲芯传递到侧壁和桩端的水泥土体中,增大了荷载作用于水泥土体的面积,使复合桩全长范围内的侧阻力和端阻力得到充分发挥;（3）素混凝土桩芯比常规劲性桩更能与水泥土协调匹配,不会刺入水泥土外芯的底端。     

桩自平衡测试技术

简述了桩自平衡测试法的原理、荷载转化方法,探讨了上段桩、下段桩、单桩极限承载力确定存在的问题。对青岛市某工程的桩自平衡测试结果表明,桩自平衡测试技术具有具有试验装置简单、投资较低、缩短测试时间、测试结果可靠等优点,广泛应用于钻孔灌注桩,人工挖孔桩、沉管灌注桩,是一种很有发展前景的桩基测试技术。     

混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理

混凝土芯水泥土搅拌桩是一种新的地基处理方法,桩身由水泥土搅拌桩外芯和小直径预制混凝土桩内芯两部分构成,通过原位试桩资料和有限元分析方法,对混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理进行研究。研究结果表明：在竖向荷载作用下,桩内外芯以及桩周土共同承担上部荷载,桩内芯是上部荷载的主要承担者;桩土界面侧摩阻力总体趋势是沿深度方向非线性减少,内外芯界面的侧阻力沿深度方向呈反“S”型;混凝土芯水泥土搅拌桩承载特性与刚性桩相似,区别于柔性桩;可把混凝土芯水泥土搅拌桩看作纯摩擦桩。     

静钻根植竹节桩承载力及荷载传递机制研究

静钻根植竹节桩是由预应力竹节桩和桩周水泥土构成的一种新型组合桩基,该新型桩不仅承载性能较好,而且可以大量减少桩基施工过程中所产生的泥浆污染。通过静钻根植竹节桩和钻孔灌注桩的静荷载对比试验及埋设在竹节桩桩身上的应变计对桩身轴力进行测量,分析了静钻根植竹节桩桩身的轴力分布情况以及侧摩阻力的分布,用有限元软件ABAQUS对静钻根植竹节桩进行三维建模计算,详细地分析这种新型组合桩的荷载传递机制。结合现场试验与模拟计算可以得到:在软土地区,静钻根植竹节桩这种新型组合桩的承载力比普通钻孔灌注桩要高;静钻根植竹节桩桩身变形由预制桩所控制,竹节桩与桩外围水泥土近似变形协调;竹节桩竹节的存在对组合桩承载性能有着极其重要的作用;在软土中静钻根植桩侧摩阻力是灌注桩侧摩阻力的1.05¹.10倍。     

扩底楔形桩竖向抗压和负摩阻力特性研究

扩底楔形桩是基于结合常规扩底桩和楔形桩的优点而开发的一种新桩型,能同时提高桩侧正摩阻力和桩端阻力,并能有效降低土体沉降引起的负摩阻力对基桩的影响。简要介绍了扩底楔形桩的受力机制和施工方法;基于FLAC3D有限差分软件,通过针对实际工程的数值模拟验证数值模拟的可靠性,对该新桩型在竖向抗压和负摩阻力特性方面的力学特性进行了初步探讨,并与等体积混凝土的常规扩底桩、楔形桩和等截面桩进行了对比分析;进而研究了桩端土体与桩周土体模量比、楔形角、扩大头直径以及桩体模量等因素对扩底楔形桩力学特性的影响。研究结果表明,同等级地面堆载作用下,扩底楔形桩中桩侧负摩阻力引起的桩顶下拽位移最小、桩身下拽力值介于常规楔形桩和扩底桩两者之间。     

群桩沉降简化计算方法

将均质土和成层土中的单桩桩顶沉降分成桩端力引起的沉降、桩身压缩和桩侧阻力引起的沉降3部分分别计算,获得单桩沉降后,运用等代墩法可获得群桩的平均沉降。单桩沉降计算方法可考虑桩端力与桩端位移的非线性关系和桩侧阻力引起沉降的非线性特性,同时计算方法可考虑桩身压缩对桩顶沉降的贡献。算例分析表明,计算值与实测值和其他方法的计算值有较好的一致性,验证了该方法的合理性。     

砂土中群桩的压拔加载试验研究

进行砂土的单桩和2×2群桩的压、拔试验,测定桩身轴力、桩顶荷载、位移以及桩端阻力。试验研究结果表明,群桩的抗压群桩效应系数 >1,最优桩间距为4D(D为直径),对应的 约为1.2;桩端阻力群桩效应系数 大于桩侧摩阻力群桩效应系数 ,其最优桩间距为5D,对应的 值约为1.3;桩侧摩阻力群桩效应系数在3D时约为1.2,但随桩间距的增大而减小。与前人理论分析的结果不同,由于砂土的挤密效应,试验测得抗拔群桩效应系数也大于1,最优桩间距在4D～5D之间,系数约为1.2。桩间距为7D时压、拔群桩效应系数均趋近于1,可基本忽略群桩效应。     

三灰桩地基处理方法在工程中的应用

在二灰桩的桩体材料中加入适量水泥,形成三灰桩。加入的水泥,通过桩体材料之间,以及这些材料与桩周土发生的一系列物理化学反应,不仅提高了桩体的强度,而且改变了桩间土的力学性质,在桩身周围形成硬土壳,共同形成较高强度的复合地基。经静力触探法检测,三灰桩锥尖阻力平均达11.45MPa(6根桩),而二灰桩平均只有4.8MPa;单桩复合地基载荷试验表明,三灰桩与二灰桩相比,P-S曲线无明显拐点,当S=0.015B时,三灰桩P值为240kPa,二灰桩P值180kPa。故三灰桩可大幅度地提高复合地基承载力。     

非均匀地基中倾斜桩基竖向承载特性模拟试验研究

群桩基础中设计的倾斜桩基以其横向阻抗能力强等优势在港口、码头以及桥梁基础中得到了较为广泛应用。随着山区及不均匀地基土地区高速公路等基础设施的建设,在滑坡、斜坡变形体和不均匀地基上设计倾斜群桩桥梁基础的情况将会越来越多。由于倾斜桩基受力状态的复杂性,目前倾斜桩基础设计仍参考竖向桩基承载力计算理论,凭借经验进行设计。对此人们虽然做了许多探索,但仍未形成完善的设计计算理论和标准。为此,结合厦深客运专线某特大桥桩基选型研究项目,利用相似材料物理模拟试验,就倾角为0°～12°周边斜桩的群桩基础竖向承载力进行了试验研究。结果表明,竖直桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,倾斜桩基则呈陡降型;就倾斜群桩基础竖向承载力而言,倾斜基桩的合理倾角为8°左右;竖直桩基中角桩轴力最大,边桩轴力次之,中桩轴力最小,倾斜桩基中的中桩轴力最大,角桩轴力次之,边桩轴力最小;倾斜桩基桩身弯矩分布形式与基桩的倾角有关,当倾角达到12°时,桩身将出现反向弯曲段。基桩倾角的不同是导致倾斜桩基和竖直桩基竖向承载特性显著不同的主要原因之一。     

塑料套管管侧前注浆桩承载特性的现场试验研究

为提高塑料套管混凝土桩（简称TC桩）的承载性能,结合桩侧注浆技术,发展和形成了塑料套管管侧前注浆桩（简称TCSG桩）。通过现场试验,对TCSG桩、TC桩和扩径塑料套管混凝土桩（简称TCLD桩）3种桩型在不同时期进行了静载试验,并引入了3种易于应用的单桩沉降计算模型对各桩体的沉降进行了计算。试验结果和沉降模型计算分析表明：与TC桩相比,TCSG桩增加了8.3%～20.0%的承载力,并减小了19.8%～33.5%的沉降,而TCLD桩降低了10.0%～16.7%的承载力,且增加了13.2%～43.8%桩体的沉降;TCSG桩的轴力衰减速率大于TC和扩径的TCLD桩的,TCSG桩的前、后期的平均轴力衰减速率相差不大,TC桩后期的平均轴力衰减速率相比前期提高了1.1%～14.2%,而TCLD桩却降低了5.9%～21.9%;在前、后期静载时,TCSG桩在各级荷载下的平均单位侧摩阻力相比TC桩分别提高了14.5%～39.6%和9.2%～28.6%,扩径后的TCLD桩则分别降低了4.9%～11.8%和11.5%～30.7%;管侧前注浆后的TCSG桩的时效特性不显著,扩径后的TCLD桩的侧摩阻力随时间减小而端阻力则增大;基于桩土荷载传递的单桩沉降计算模型能够较好地预测塑料套管桩的沉降。     

考虑桩身压缩的综合系数法计算超长桩基础沉降

实测表明,超长桩基础的桩身压缩量占总沉降量很大比例,因此,等代墩基法刚性体的假定不符合实际,需要一种考虑桩身压缩量的方法来计算超长桩基础沉降。通过对现有超长桩实测数据的分析,得到了嵌岩桩桩身压缩系数拟合方程,同时得出了非嵌岩桩桩身压缩系数约为0.5;推出桩侧沉降比和桩端沉降比,并编制了Matlab计算程序。最后通过工程实例计算考虑桩身压缩的超长桩基础沉降,计算结果与实测结果相吻合。     

加芯水泥土桩复合地基桩土应力比计算方法研究

桩土应力比是研究复合地基的一项重要参数,目前的研究对象主要为常规复合地基,如搅拌桩、碎石桩等,而针对加芯水泥土桩的计算方法研究鲜有报道。从土体、水泥土及复合桩体单元变形模式出发,综合考虑桩体负摩阻力、桩顶和桩端刺入持力层的情况,分析了桩周土体、水泥土桩及复合桩体的压缩变形,导出了刚性基础下加芯水泥土桩复合地基芯桩、水泥土桩与土体3者之间的应力比的计算公式。并分析了加芯水泥土桩芯桩直径、芯桩桩长及水泥土桩桩长对桩土应力比的影响,其主要影响表现在随着加芯水泥土桩芯桩直径和桩长及水泥土桩桩长的增加,桩土应力比np亦逐渐提高。工程实例表明,计算结果与实测值具有较好的一致性,说明该方法具有一定的工程实用性,可为工程实践提供指导。     

超厚细砂地层大直径后压浆桩荷载传递计算与分析

为了研究超厚细砂地层大直径后压浆桩的荷载变形特性,基于石首长江公路大桥8根大直径钻孔灌注桩现场静载荷试验结果,分析大直径后压浆桩的荷载传递特性,采用BoxLucas1函数的荷载传递模型,在考虑浆泡半径和桩身水泥结石体厚度的基础上建立了后压浆桩荷载-沉降关系的计算方法,并给出了不同土层桩侧、桩端增强因子经验取值范围,通过工程实例验证了方法的合理性;基于实际工程通过改变桩长及桩径,进一步计算分析超厚细砂地层大直径桩承载特性的变化规律。结果表明,该方法能较好地给出后压浆桩荷载-沉降关系的范围,可采用计算结果的下限作为工程设计使用;大直径桩承载性能随着桩长或桩径增加逐渐提高,桩径一定时,大直径桩的承载性能提高幅度随着桩长增加而逐渐趋于缓慢,且桩长达到一定值时,端阻所占比例几乎为0,表明通过增加桩长来提升大直径桩的承载性能受到有效桩长的影响;而桩端、桩侧组合后压浆技术能改善大直径桩的有效桩长问题,并能显著地提高大直径桩的极限承载力和端阻力所占比例。     

桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究

以桩的长径比l/d、桩间距与桩径之比s/d、注浆加固体厚度h为因素,以单桩极限承载力Qu与某一荷载下的桩顶沉降Sp为评价指标,设计L9(34)正交试验方案,采用有限元法进行了桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究,得出各因素作用效应的重要性次序和作用规律。研究表明,无论对桩基承载力还是对桩基沉降,桩间距与桩径之比都是最重要的影响因素,s/d较大时采用桩端后注浆来提高桩基承载力,减小桩基沉降,效果更显著;桩端后注浆使桩的端阻增大,承载性状改变,由摩擦桩逐渐过度为端承摩擦桩、摩擦端承桩或端承桩。     

单桩与群桩基础动力时程响应差异振动台试验

为探明强震作用下大直径深长单桩与群桩基础的动力时程响应差异,依托海文大桥实体工程,通过大型振动台试验,开展了4种不同类型地震波作用下单桩及群桩基础的桩顶加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩时程响应变化规律及其差异性研究。研究结果表明：由于群桩效应的存在,桩顶加速度时程响应呈现双面性,群桩基础桩顶加速度峰值大于单桩基础,但峰值出现时刻滞后于单桩0.29～1.06 s;群桩基础的桩顶相对位移最大值显著小于单桩基础,且出现时刻明显滞后,Kobe波作用时滞后高达3.82 s;群桩基础的桩身弯矩最大值小于单桩基础7.54%～9.22%,且单桩基础受地震波影响较大,弯矩时程响应振幅明显大于群桩基础。桩基础抗震设计时,可充分发挥群桩基础动力时程响应滞后性特点,合理设计并选择最优桩型。     

饱和土中管桩的水平动阻抗研究

为了考察桩、土主要参数对饱和土中管桩水平振动的影响,将土体分为桩周饱和土和桩芯饱和土两部分,利用多孔介质理论的饱和土控制方程建立了饱和土-管桩的耦合振动模型。在考虑桩周饱和土和桩芯饱和土边界条件的情况下,运用势函数解耦的方法对桩周饱和土和桩芯饱和土的水平振动进行了求解。在考虑桩周饱和土和桩芯饱和土对管桩作用的情况下对饱和土中管桩的水平振动进行了求解,得到了管桩桩顶的水平动力阻抗,并分析了主要桩、土参数对管桩水平动力阻抗的影响。研究表明：管桩内外半径、桩周土和桩芯土剪切模量比、泊松比之比对管桩水平动力阻抗的影响较大,低频时液-固耦合系数比对管桩水平动力阻抗有一定的影响,而阻尼比之比对管桩水平动力阻抗阻尼因子有一定的影响。     

A modulus‐multiplier approach for non‐linear analysis of laterally loaded pile groups

A modulus‐multiplier approach, which applies a reduction factor to the modulus of single pile p–y curves to account for the group effect, is presented for analysing the response of each individual pile in a laterally loaded pile group with any geometric arrangement based on non‐linear pile–soil–pile interaction. The pile–soil–pile interaction is conducted using a 3D non‐linear finite element approach. The interaction effect between piles under various loading directions is investigated in this paper. Group effects can be neglected at a pile spacing of 9 times the pile diameter for piles along the direction of the lateral load and at a pile spacing of 6 times the pile diameter for piles normal to the direction of loading. The modulus multipliers for a pair of piles are developed as a function of pile spacing for departure angle of 0, 90, and 180sup>/sup> with respect to the loading direction. The procedure proposed for computing the response of any individual pile within a pile group is verified using two well‐documented full‐scale pile load tests. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

现浇薄壁管桩水平受力特性三维弹塑性有限元分析

利用三维弹塑性有限元模型,对水平荷载作用下现浇薄壁管桩(简称PCC桩)受力特性进行数值模拟和分析,并与试验结果进行比较,验证了模型的合理性。利用该模型对桩长、桩径以及桩身相对刚度等影响桩受力特性的主要因素进行分析,结果表明：桩径一定的情况下,桩长对桩的破坏形式有很大的影响,弹性桩与刚性桩临界点的长径比为8左右,且弹性桩的受力主要集中在桩的上部,约为0.3倍桩长;桩径对侧向位移和弯矩都有很大影响,桩径越大,桩侧向位移越小,而最大弯矩值越大,且最大弯矩点下移;在一定程度上,提高桩体强度,有利于提高桩的抗水平变形能力,但当增加到一定程度时,效果并不十分明显。     

桩端阻力与桩侧阻力相互作用研究

以嵌岩桩为例,通过进行室内模型试验分析,研究了桩端阻力与桩侧阻力的相互作用。结果表明,桩端岩层对桩侧阻力有较大影响,表现为随着桩端岩石强度的越高,桩侧阻力有增大现象,但这种桩侧阻力的增强效应并不发生在整个桩侧,只集中在桩端附近,反过来,较好的桩侧岩层又可使桩端阻力增大。利用此种相互作用关系可提高桩的承载力,优化桩基设计。     

桩端后注浆对大直径灌注桩影响的现场对比试验研究

基于郑州三环快速路工程开展的6个场地19根大直径灌注桩现场足尺试验,通过对比分析后注浆桩与未注浆桩实测结果,研究桩端后注浆对大直径灌注桩承载变形性状、荷载传递规律、桩端承载特性及桩侧摩阻力发挥性状的影响。结果表明,桩端后注浆条件下大直径灌注桩承载变形性能明显提高,且提高幅度受注浆龄期影响较为显著;在黄河中下游以中密～密实粉土、粉细砂及可塑～硬塑粉质黏土为主要冲积地层中桩长40 m左右的大直径灌注桩表现为摩擦型桩,但相比于未注浆桩,桩端后注浆桩传递至桩身下部及桩端的荷载更小;桩端后注浆在桩端下形成水泥沉渣坚硬固结体,有效地处理了桩端沉渣问题,且通过渗透劈裂作用,形成深度可达1 m的网状分布的水泥胶结体,加之对桩端土层的压密效应,显著提高了桩端支承性能与承载刚度;桩端后注浆显著提高大直径灌注桩桩侧极限摩阻力发挥水平,并降低了桩侧极限摩阻力对应的桩土相对位移,使得大直径灌注桩在较小的沉降下表现出较高的承载能力。