大直径超长桩压浆后承载性能的试验研究及有限元分析

结合大直径超长桩试桩得到的试验资料,应用有限元方法分析了压浆对大直径超长钻孔灌注桩承载性能的影响。根据反分析计算结果可知,桩周摩阻力、桩端加固体变形模量及桩周土的变形模量均有不同程度的提高,桩周土在整个桩长范围内变形模量提高幅度为33 %～67 %,平均侧阻力提高幅度为30 %～40 %,与实测结果相基本一致。     

基于FLAC3D的超长大直径钢管桩竖向承载特性模拟

近年来,超长大直径钢管桩在工程中的应用已越来越多,但对其承载特性的研究却很少,设计中仍然参考普通桩的计算理论。本文采用三维连续介质快速拉格朗日法(FLAC3D)对实际工程中一超长大直径开口钢管桩试桩的竖向承载特性及沉降特性进行了数值模拟分析,并将模拟结果与静载荷竖向承载特性试验实测结果进行了对比,两者相互补充和相互验证,取得了比较一致的结果,表明了本文所编制的有限差分程序用以初步模拟分析超长大直径钢管桩承载特性的可行性。研究结果表明:超长大直径钢管桩是典型的端承摩擦型桩;桩侧摩阻力随深度的变化很复杂,其变化与土性密切相关;桩身轴力向下传递的速度与桩侧摩阻力在不同土层中的发挥程度息息相关。这些结论对实际工程中超长大直径钢管桩基础的设计具有参考意义。     

第四系土层大直径超长桩的承载特性

在没有良好的持力层 (基岩或砂、卵石层 )和成熟经验可借鉴的情况下 ,对第四系土层大直径超长桩 (钻孔灌注桩 )的承载特性进行了分析。并以分析结果为依据 ,预估单桩承载力 ,结果与静力试桩结论相吻合。     

桩端压浆对超长大直径桩侧阻力的影响研究

桩端压浆可大幅提高超长大直径桩侧阻力,且桩侧阻力的提高成为桩承载力提高的主要原因。桩土间存在一个软弱层（泥皮层）,浆液在压力作用下总是沿着软弱面向上运动,并对桩侧土产生挤压,在使桩径扩大的同时,亦对桩周土体进行加固,从而使桩侧摩阻力提高。根据超长大直径桩工程实例的静载荷试验、标贯试验及CT检测结果证明,压浆后在桩端以上一定范围内桩周土强度提高,桩侧阻力提高12.39 %～52.87 %,侧阻力增量占总增量比例达56 %～88 %。     

大直径桩承载特性的研究进展评述

从大直径桩的荷载传递特性、在竖向荷载作用下承载特性的试验和理论、在水平向荷载作用下承载特性的试验和理论方面评述大直径桩承载特性的研究进展。同时指出各种研究中存在的问题,以及各种研究方法的优点和不足。     

大厚度黄土地基超长群桩承载特性模型试验研究

大厚度黄土地基中大直径长桩、超长桩的应用急剧增多,但黄土地基中超长桩的承载变形机理、侧阻和端阻的发挥性状与普通桩差别较大。采用研制的黄土相似材料填筑模型,分别进行超长单桩和群桩竖向抗压静载试验,分析桩顶荷载作用下荷载-沉降、桩身轴力、桩侧阻力、桩端土体塑性区发展变化规律。研究结果表明:超长单桩在竖向荷载作用下,荷载主要由桩侧阻力承担,桩侧阻力由上向下逐步发挥,属纯摩擦桩,单桩破坏形式为刺入破坏,桩端土体塑性变形影响范围约为1.1 d。与单桩相比,超长群桩基础桩端承载力有较大幅度的提高,桩身轴力衰减深度范围有所减小,侧阻力沿桩身逐渐增大,桩端土层的影响范围约为1.25 d,与超长单桩的影响范围较为接近。本文的研究方法和结果可为大厚度黄土地区超长桩基的承载特性研究提供参考。     

基于ICA-SVM的超长大直径钢管桩承载力预测

基于支持向量机（SVM）和独立分量分析（ICA）建立了超长大直径钢管桩极限承载力的预测模型。先采用独立分量分析FastICA算法从实际工程的超长大直径钢管桩试桩的实测数据样本中抽取相互独立的分量,这些分量不仅去除了相关性,还保持统计独立,并服从非高斯分布,能更好地表现数据间的本质结构;然后,确定支持向量机作为分类器,以抽取的独立分量作为支持向量机模型的输入参数,建立超长大直径钢管桩的承载力预测模型ICASVM_Q;最后,采用某大桥的工程数据对预测模型进行测试。结果表明,ICASVM_Q的预测效果明显优于以原始数据作为支持向量机模型输入的SVM_Q模型的预测效果。可见,采用将独立分量分析与支持向量机相结合的方法建模预测超长大直径钢管桩的承载力是可行的,ICASVM_Q模型的预测结果可用于超长大直径钢管桩承载力的设计参考,具有一定的工程应用价值。这种方法还可以用于其他领域的智能预测研究中。     

水平循环荷载下海上大直径单桩累积变形特性

受风、波浪等荷载作用海上大直径单桩的水平循环受荷特性在其设计中更为关键。基于有限差分程序,通过开发用户子程序实现土体刚度衰减模型的嵌入,分析循环次数和荷载特征对桩基累积变形的影响规律,并讨论累积变形预测模型的适用性与可靠性。研究结果表明,密砂地基中荷载值的增加将导致累积变形发展加快,设计最大循环荷载值应控制在0.58倍的桩基静承载力内;对数模型能较好地预测小循环荷载值作用下桩基累积变形,而低估较大荷载值引起的累积变形;幂函数模型较好地反映不同荷载作用下的桩基累积变形发展规律,且模型参数α的取值随着荷载幅值的增加呈线性增大,并给出了不同荷载下幂函数模型的设计参数。     

大直径超长钻孔灌注桩荷载分层传递特性试验分析

基于＂上海市虹桥综合交通枢纽交通中心工程西交通广场＂工程现场静载荷试验和桩身应力测试结果,分析竖向荷载作用下大直径超长钻孔灌注桩在成层土中的荷载传递特性。本工程试桩已加载至破坏,对此试验结果进行分析,能为深入研究大直径超长钻孔灌注桩的承载性状提供有价值的工程参考。本次试验结果表明：1）大直径超长钻孔灌注桩桩端承载力所占比例较低,荷载-沉降关系为陡降型,存在明显拐点;2）桩侧与桩端阻力非同步发挥且相互影响,而上下土层侧阻力系先后发挥至极限;3）根据试桩实测数据,土层埋深对桩周具有相似物理力学性质土层的侧摩阻力影响较大。     

大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)

变径桩在桥梁桩基和软土地基处理得到了一定程度的应用,对其承载特性和工作机制的研究十分必要。通过室内大型模型试验,对大直径变截面单桩的荷载与沉降关系、桩侧摩阻力分布形式、桩身内力和桩端、变截面处的破坏模式等问题进行了探讨,试验结果表明,在桩顶截面相同的情况下,变截面桩竖向承载特性受变截面比影响显著,变截面比越小,竖向极限承载力越小。模型试验P-S曲线不存在最优变截面比,变截面比设计受桩横向受力特性的控制。变截面处土体挤土效应的发挥是以牺牲桩顶位移为代价,在只有到达一定桩身位移时,才体现明显的挤土效应,使承载力提高。     

考虑深度效应的超长单桩荷载传递性状的研究

考虑到目前的超长桩的桩侧荷载传递性状研究,基本上还是基于短桩理论,提出了考虑超长单桩桩侧摩阻力的深度效应的单桩荷载传递函数,并且将荷载传递法和有限元方法结合起来,采用该荷载传递函数来模拟单桩的桩侧荷载传递规律。用反演方法得出了该荷载传递函数的参数。算例表明：考虑深度效应的计算结果比不考虑深度效应的计算结果稍偏大,且与实测值更为接近,其结果更为合理。     

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。     

大直径扩底桩端阻力折减问题探讨

目前人们对大直径扩底桩端阻力折减问题有不同的看法。从大直径扩底桩的承载机理入手,通过桩端面积不同的对比现场试验研究、数值模拟分析等,对大直径扩底桩的端阻力折减问题进行了探讨。结果表明,大直径扩底桩端阻力折减系数实质上是一个与基础结构特性相关联的尺寸效应系数,只是在形式上表现为变形折减或强度折减。在保证桩端土变形和强度满足上部结构要求的前提下,相对折减系数法以增大桩基的沉降为代价来提高桩基设计中的桩端承载力。最后提出了一些其它应注意的端阻力折减问题。     

汾河特大桥大直径超深旋挖钻孔灌注桩施工技术

蒙华铁路汾河特大桥桩基具有桩径大、钻孔深、地层复杂等特点。在施工过程中遇到了钻孔成孔后缩径、沉渣超标、钢筋笼位移等问题。通过认真分析探索,总结出了旋挖钻机在松散砂层施工条件下的泥浆配置方法、膨胀土缩径现象的处理措施、防止钢筋笼位移的有效工具,有效保障了工程质量、降低了施工成本,产生了一定的社会效益和经济效益。     

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。     

超长桩稳定承载力计算新方法

超长桩稳定性计算是非常重要的问题。桩侧土的弹性抗力为两部分：浅层土体抗力可采用m法的模式,深层土体抗力可采用常数法模式。运用瑞利-里兹法对超长桩进行稳定性分析,得到了超长桩临界荷载公式,并进一步分析了桩的长度系数与桩长的关系,为工程中使用超长桩提供理论参考。     

汉源大渡河大桥巨厚砂层大直径灌注桩施工技术

汉源大树大渡河大桥2号桥墩12根钻孔灌注桩,钻孔直径2500 mm,钻孔深度为63~75 m不等,桩径大,桩孔深,属于河水位以下的巨厚砂层桩基,具有一定的施工难度。2号墩基岩上覆覆盖层存在多层砂土及卵石夹土（质土）,且砂层巨厚,在11.5~49.4 m之间除厚5.5 m的卵石夹土外均为砂土,对桩基成孔施工极为不利。采用冲击钻进成孔,泥浆净化除渣系统,通过对钻头直径的控制、内护筒的使用、灌注时导管埋深的控制等措施,确保了工程的顺利完工。相关技术措施可为其他类似工程提供借鉴。     

龙泉市鼎丰壹城大直径钻孔桩施工难点与对策

龙泉市鼎丰壹城桩基项目主要有桩径大、单桩极限承载力大等特点,最大桩径达2400 mm,单桩竖向极限承载力达89600 kN,建筑领域参考经验较少。本桩基工程主要面临砂层和卵石层易塌孔、入岩难和沉渣清理困难等三大挑战。结合国内桥梁、铁路桩基施工经验,通过增加砂层和卵石层稳定性、采用分级扩孔和孔底除渣等关键技术,针对性解决现场施工难题。灌注桩达到龄期后,经现场检测,施工完成的桩大多为I类桩。通过对本工程施工经验的总结,为大直径旋挖钻孔灌注桩在建筑领域的应用提供借鉴。