律文田[1]2005年在《静动荷载作用下铁路桥梁桩基的动力特性研究》文中研究表明随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的提高,人们对公路、铁路等交通行业提出了更高的要求。对于铁路行业,发展高速铁路已提上议事日程。由于新建铁路的桥梁绝大部分采用的是桩基础,因此,人们越来越关注快速列车荷载作用下桥梁桩基础的动力特性。然而,列车动荷载与一般动力机器基础的动荷载和地震荷载存在着显着的差异,并且缺乏这方面的研究,更少见到列车荷载作用下桩的足尺试验方面的报道。所以,研究快速列车荷载作用下桥梁桩基础的动力特性,具有重要的理论研究价值和工程实际意义。本文基于既有铁路桥墩桩基础动力测试和京沪高速软土地区桩基的动静载试验,采用理论分析、现场试验、数值模拟相结合的研究方法,取得了如下主要研究成果和结论: (1) 建立了层状土中考虑桩端和桩侧土作用的有限长桩在任意激励荷载作用下桩土共同作用的数学模型;利用数学上的积分变换求出动力荷载作用下桩顶速度时域响应的半解析解。然后运用MATLAB6.5编制了相应的计算程序,利用编制的程序分析了瞬态半正弦激励和稳态荷载条件下,桩的材料参数和土性参数的变化对基桩频域和时域响应的影响。 (2) 对桩的现场大吨位静动载试验技术开展了研究,提出了一套新的预制桩和灌注桩侧向土压力盒、预制桩钢筋计的埋设装置和工艺。特别是对桩的现场大吨位静动载试验技术开展了深入研究,提出了一套桩的大吨位静动载耦合试验装置,为基桩在静载作用下,进行大吨位动载试验解决了一个关键性试验技术难题。 (3) 采用了等效线性模型来模拟土体材料的非线性,并考虑桩的材料阻尼以及桩土接触界面的状态非线性对动力响应的影响。借助大型有限元分析软件ANSYS,进行二次开发,建立了桩土动力相互作用的叁维模型。研究了快速铁路列车动力循环荷载作用下基桩的动力特性,并分析了土性参数和动荷载参数对动力特性的影响。 (4) 基于悬臂杆的第一自振频率计算原理,建立铁路桥墩桩基础的振动计算模型;考虑群桩基础的实际情况,将桥墩、承台、群桩作为一个空间整体进行叁维分析,并编制了群桩基础桥墩叁维矩阵分析程序。运用此程序分析了京沪高速铁路昆山试验段内桥墩桩基础体系的动力特性。
贺卫红[2]2006年在《桩土体系荷载传递机理在静载试验中的应用》文中研究表明对桩土体系荷载传递机理在桩静载试验中的应用进行了分析和研究,利用桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程及应力—应变转换原理,建立了桩静载试验中的应力变化规律和桩身变位变化规律的快速推演方法。
赵传学[3]2014年在《PHC管桩桩土相互作用承载特性及影响因素研究》文中进行了进一步梳理PHC管桩作为提高地基承载力、满足特大工程的需要在我国越来越应用广泛。但由于PHC管桩桩土相互作用的复杂性，理论研究还不成熟，这就需要工程界不断提出新问题，解决新问题，使理论日益完善，为工程实践更好的服务。本文以理论研究为基础，结合工程实例，利用FLAC3D软件对静载作用下PHC管桩桩土相互作用的承载特性及相关影响因素进行研究，主要的研究成果如下：（1）介绍了PHC管桩桩土相互作用的发展及应用现状，并对PHC管桩桩土相互作用的现场试验研究、理论分析研究及数值模拟研究等研究方法进行归纳和总结。（2）概括了静载作用下PHC管桩桩土相互作用承载特性的基本理论，介绍了影响单桩荷载传递的因素，并对时间效应、挤土效应、土塞效应及单桩的破坏形式做了简单的介绍。（3）根据FLAC3D软件的基本知识，利用FLAC3D软件，结合工程实例，对静载作用下PHC管桩桩土相互作用承载特性进行模拟，并对计算结果进行对比分析，进而说明了在静载作用下用FLAC3D软件模拟PHC管桩桩土相互作用的承载特性是可行的，为研究相关影响因素提供了依据；通过规范解与模拟值进行比较，得出了根据规范设计的PHC管桩是比较保守的，考虑桩土相互作用，利用修正的单桩极限承载力公式计算的结果与模拟值基本吻合，为PHC管桩在设计、实际施工及检测中，提供可靠的参考。（4）分别取不同接触面参数、不同桩径、不同桩长、不同土的弹性模量、不同桩的弹性模量等影响因素在静载作用下对PHC管桩桩土相互作用进行模拟并对其进行分析，结果表明改变接触面参数、改变桩径、改变桩长对PHC管桩桩土相互作用的影响很明显，而改变土的弹性模量和桩的弹性模量对PHC管桩桩土相互作用的影响不明显。在实际工程中，可适当的通过改变桩径、桩长及桩土接触面参数来完善对PHC管桩的优化设计，以达到节约成本的目的。
张丽荣[4]2004年在《桩土体系荷载传递机理在静载试验中的应用与研究》文中进行了进一步梳理目前国内外有关桩土体系荷载传递机理在工程设计、施工及事故处理中有着大量的描述和分析，但在静载试验中的应用与研究却乏有论述。而且，桩的几何尺寸与外形、桩周土与桩端土的性质以及成桩工艺不同，其传递规律也不尽完全相同。本文仅就嘉定电厂二期工程中的叁根试验桩的静载试验进行了分析和研究，利用桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程及应力-应变转换原理，结合预埋电测元件的桩身率定，对叁组不同种类、不同施工工艺、不同持力层中的桩的竖直、水平承载特性进行了分析、比较和归纳，通过大量、全面的实测数据，经过整理、转换和推演，揭示了不同试验桩在竖直、水平荷载作用下的应力变化规律和桩身变位、挠曲变化规律，最终提供试验场地土层和桩的承载特性，为该工程合理设计桩型提供了可靠的设计参数，为确定科学的施工工艺提供了有力的依据。同时，对粉性土的土抗力特征及其影响粉类土层中桩的荷载传递性状的有关因素，以及对进行过高应变测试后又进行了低应变完整性检测的断桩进行了浅显的分析，疏误之处，敬请指正。最后，对在这次论文编写过程中给予本人大力支持和指导的许淑芳教授和白俊英高工表示感谢。
张乾青[5]2012年在《软土地基桩基受力性状和沉降特性试验与理论研究》文中研究指明桩基础是一种常见的基础型式,已被广泛应用于高层建筑、高速铁路、高速公路、桥梁、港口码头、大型构筑物等工程中。已有研究表明,钻孔灌注桩使用过程中存在着桩端沉渣、桩端持力层扰动、桩身质量、桩侧泥皮及钻孔应力松弛等而导致同一场地钻孔灌注桩承载力离散的问题。钻孔灌注桩的受力性状有待深入研究。本文通过现场试验和理论分析对软土地基竖向荷载作用下单桩和群桩的受力性状展开研究。本文主要工作及创新成果如下：1.对温州鹿城广场钻孔施工时穿越约40m巨厚卵石层的超长嵌岩桩的施工方法和软土地基大吨位静载试验方案的设计展开了研究,并对超长桩的荷载-沉降性状、桩身压缩规律、桩侧阻力和桩端阻力的发挥特性、桩端沉渣对端阻的影响等进行了深入研究。研究表明,在最大加载条件下,超长桩表现为端承摩擦桩性状。在使用荷载下,桩顶沉降的90%以上来自桩身压缩,在进行超长桩设计时,要充分考虑桩身质量对试桩沉降的影响。同时,桩底沉渣清除的干净与否,也直接影响超长桩的沉降。超长桩桩侧上部土层摩阻力具有不同程度的软化现象,而中下部土层侧摩阻力具有微弱的强化效应。2.利用破坏和非破坏试桩的现场对比试验揭示了试桩未加载至破坏和试桩破坏时受力性状的异同。研究发现,最大试验荷载下非破坏性试桩浅层土侧阻完全发挥并出现侧阻软化趋势,而破坏性试桩全桩长范围侧阻均表现为软化性状。非破坏性试桩实测得到的桩端位移-桩端力曲线表现为硬化特性,而试桩破坏性试验中实测得到的桩端位移-桩端力曲线表现为软化特性。3.通过现场试验研究了桩端下沉渣厚度不同以及桩端持力层不同时超长桩实测侧阻,阐述了桩端强度提高对侧阻的强化作用。研究发现,端阻和侧阻不是相互独立的,桩端土强度的提高对侧阻有强化作用,尤其是桩端附近的侧阻。桩端土成拱作用和桩端附近桩身压缩的侧胀作用引起的桩侧附近法向应力和桩端附近桩侧土黏聚力及桩-土界面摩擦角的增加是造成桩端土强度提高对侧阻强化作用的主要原因。4.通过采用桩土共同作用设计方法的某工程实测数据,分析了基础底板下不同位置处桩顶反力、基础底板中钢筋内力及桩、土荷载分担比等。现场实测结果表明,大楼竣工时桩顶反力超过单桩极限承载力的50%,这和传统设计方法是不同的。随建筑层数的增加,土分担荷载的比例逐渐减少,装修完成时土承担了上部荷载的20%。大楼结顶时基础底板内钢筋实测应力很小,远低于钢筋所能承受的最大抗压值或抗拉值。5.提出了叁种单桩沉降简化计算方法。单桩沉降简化计算方法一中单桩桩顶沉降由桩端力引起的沉降,桩身压缩和桩侧阻力引起的沉降组成。单桩沉降简化计算方法二中采用双曲线模型模拟桩侧阻力与桩土相对位移间的关系,采用双折线模型模拟桩端位移与桩端阻力间的关系,运用迭代的方法得到了单桩受力性状。单桩沉降简化计算方法叁采用侧阻软化荷载传递模型,同时假定桩端位移-荷载关系曲线符合双折线模型,运用二分法得到了单桩沉降。本文提出的单桩沉降简化计算方法可考虑地基土的成层性和非线性特性。6.在单桩沉降简化计算方法的基础上,提出了3种群桩沉降计算方法。第一种群桩沉降计算等代墩法的关键是获得合理的单桩沉降值,并选择恰当的群桩与单桩沉降关系系数值ω。笔者根据粉土和软土中单桩和群桩模型桩的试验结果反算得到单桩与群桩沉降关系系数ω值约为0.25～0.45。第二种群桩沉降计算方法在桩-桩之间的相互作用假定为弹性的基础上,考虑群桩中的“加筋和遮帘效应”对两桩相互作用系数的影响,并区分桩身位移和桩端位移的相互影响,得到了一种两桩相互作用系数的计算方法,并将其应用到群桩沉降简化计算方法中。第叁种群桩沉降计算方法中利用双曲线模型模拟桩侧阻力和桩土相对位移间的关系以及桩端位移-荷载关系。考虑群桩中各基桩的相互作用,得到了群桩中基桩侧阻和端阻双曲线荷载传递函数中各参数的确定方法,并将荷载传递法扩展到群桩受力性状的分析中,提出了一种可快速估算群桩中任一基桩受力性状的简化算法。7.利用荷载传递法并结合剪切位移法分析了成层土中锚桩法静载试验时锚桩对试桩桩顶刚度的影响,并考虑了“加筋和遮帘效应”对试桩桩顶刚度的影响。算例分析表明,实际工程中需对锚桩法静载试验数据进行修正,否则会在一定程度上高估试桩的安全度,从而使得锚桩法静载试验中的试桩极限承载力偏于危险。8.假定桩与桩相互作用为弹性,利用荷载传递法并结合剪切位移法分析了层状土中不同桩间的相互作用,并考虑了“加筋和遮帘效应”对群桩受力性状的影响。参数分析结果表明,两桩相互作用系数随桩间距和非受荷桩与受荷桩桩长的比值以及短桩直径的增大而减小,随桩土弹性模量比的增大而增加。
孙洪剑[6]2011年在《桩承载力自平衡测试技术研究与探讨》文中提出自平衡测试法是一种新的确定单桩承载力的方法,相对于传统的静载荷试验,具有很大的优势。它解决了大吨位桩、水上桩、斜桩等做单桩承载力的困难,而且能够节约成本,试验装置简单,不需要提供大量的堆载用的物料等。本文首先介绍了桩基技术的现状与发展趋势,指出目前桩基技术正朝着大承载力的方向发展,新理论不断涌现,新型施工技术也在发展。由于基桩是隐蔽工程,所以检测是很有必要的,在本文中对几种检测方法进行了简要对比：在基桩完整性检测方面主要的方法有低应变反射波法、声波透射法等,在承载力检测方面主要是高应变法和静载试验。自平衡法是目前新兴的检测承载力的方法,本文对该法在国内外的发展情况作了简要介绍,指出了与传统静载试验相比的优点。重点归纳介绍了自平衡测试技术的原理、试验步骤、承载力的确定等,并对常用的叁种自平衡测试技术进行了对比,指出通莫试桩法在可靠性和准确性上要占优势。本文重点分析了竖向承载桩的荷载传递机理及其影响因素,然后分析了自平衡试桩法的荷载传递机理,并在桩周土应力状态、桩身受力情况、桩端破坏形式以及正负摩阻力方面深刻阐述了自平衡测试法与传统静载压桩的荷载传递机理的区别。归纳总结了影响自平衡测试法荷载传递的因素主要有以下叁个方面：桩与土之间的刚度比、桩侧下层土与上层土刚度比、桩端土与桩周土刚度比。荷载箱位置的放置问题,也就是平衡点的寻找问题,是影响自平衡试验能否准确可靠完成的关键性工作。本文对总结了国内现在已经开始应用的工程实例中的荷载箱放置情况。分析了确定平衡点位置的方法,主要有经验值法、相似模拟试验法和数值模拟试验法,最常用的经验值法能够满足工程实际的需要。自平衡法试验参数以及位移-荷载曲线如何向传统静载压桩转换的问题也是试验的关键工作,其方法主要有经验转换法和精确转换法。其中经验转换法是目前较常用的方法,也是比较简单直接的方法,其精度能够满足工程实际的需要。精确转换法理论水平较高,试验参数的精确度也高,一般应用于大型工程当中,在国内不是很普及。最后,结合二环东路工程实践,对自平衡测试法的应用做了介绍,指出在测试大承载力桩方面,自平衡法的适用性和可靠性。
刘亚尊[7]2015年在《寒区地下水对单桩力学特性影响的模型试验研究》文中提出为进一步促进寒区自然资源的开发和经济发展,诸多公路、铁路等交通基础建设得以开展。桩基优异的力学性能,使其在多年冻土区受到广泛应用。冻土区桩基不仅面临着冻胀和融沉危害;与此同时,多年冻土区地下水等不良地质环境对桩基力学性能也产生着不容忽视的影响。随着寒区冻土地温升高、气候环境改变以及人类活动的增加,冻土区地下水等不良地质的规模逐渐增大;这对建于其上的桥梁桩基所造成的危害日益加剧。此外,结合冻土区地下水的存在特征及性质,分析发现可通过桩土模型内部埋置热源的方式近似模拟地下水的存在。因此,本文研究主要依托于室内混凝土单桩-冻土模型试验,内置地下水热源并设置不同的试验工况,进而开展寒区地下水对单桩力学特性影响的模型试验研究。按照不同的研究目的,设定不同的试验加载测试方案。为研究地下水对桩-土体系荷载传递的影响,试验设定在低温试验箱工作时(维持-1.5℃),通过改变热源的开、关及有、无,并且利用分级加载的方式来进行试验测试。结果表明:桩侧热源使在桩埋深较大处的摩阻力降低;为维持桩-土体系稳定,桩端阻力得到进一步发挥,因此导致埋深较大处的桩身轴力从桩顶端到底端的损失最小;桩底热源使桩端冻土融化,承载力降低,所以此时桩身轴力变小,桩侧冻结应力得以发挥;地下水的存在又会导致桩土间的相对位移及桩基下沉程度加剧。在低温试验箱工作时(维持-1.5℃),通过分级加载,研究地下水的存在对桩-土体系流变效应及桩基极限承载力影响。结果表明:在各级加载下桩顶位移随时间变化趋势均可用对数函数进行拟合;荷载级别的增大使得桩顶位移稳定时的差值变大;热源使得桩顶位移稳定所需时间增加。冻土的流变效应会导致桩基极限承载力降低,而地下水的存在则进一步加剧冻土流变效应对桩基承载性能的影响。另外,在低温试验箱停止工作情况且无热源时,桩基在荷载较小时短期内可达到平衡;而有热源时,冻土仅在初始阶段维持桩基稳定,随着时间的推移,很快发生破坏。所以在多年冻土区实际工况中,一旦气候变暖,并且桩基所处冻土区含地下水,这对桩基的稳定性危害较大。同时,通过分析桩土流变效应对荷载传递的影响,结果表明:在热源存在时,桩侧冻结应力随时间递减趋势大于无热源时其值的变化;热源使得桩端冻土逐渐发生融化,并且由其所产生的融化效应随时间不断发展;在无热源时,在加载后期桩基沉降量由于流变效应依旧会有所增加;所以地下水的存在,导致桩端阻力减弱且不足以对桩基提供足够的承载力,使得桩基出现失稳或破坏。可见,寒区地下水的存在,不仅会使桩基承载性能降低,还能够加速冻土流变效应的发挥而导致桩基沉降加剧,从而给列车的安全运营带来不利影响。所以研究地下水对单桩力学特性的影响,在完善冻土流变理论的同时,也为日后桩基的建设提供指导意义。
王顺利[8]2011年在《人工挖孔扩底桩单桩承载力试验与计算分析》文中研究表明随着高层建筑、大型桥梁的不断涌现,桩基础在工程设计中的使用越来越多,尤其是人工挖孔扩底桩,更以施工简便、质量可靠、单桩承载性能好、无噪音污染等优点得到了广泛的应用。由于实际工程中基桩形式的多样性、地质条件的区域性,再加上静载试验的高成本、长工期,要完全通过静载试验准确确定每种桩型、每个工程区域的基桩承载力是不太现实的。如果能利用基桩及其周围土层的几何、物理性质,建立有限元模型,计算确定基桩的单桩承载力和受力特性,量化其在静荷载作用下的受力状态和极限承载力,不仅能够节约大量的现场检测费用,还能通过该模型研究多种相关问题,从而对工程的设计和施工起到指导作用。本文根据某工程人工挖孔扩底桩的施工记录和地质资料建立桩土体系的有限元模型,并按基桩的空间布局施加边界条件,选择合适的收敛条件进行有限元计算。在同级荷载作用下,有限元计算的桩顶位移、桩身应力、桩端应力等结果与静载试验结果基本一致,说明利用ANSYS有限元软件对桩土体系的相互作用进行模拟分析是可行的；当工程因各种实际问题不具备静载试验条件或静载试验数量不足时,有限元计算结果可以作为设计参考依据。以该工程为背景,利用该模型进行人孔挖孔扩底桩的单桩承载力计算和扩底直径、桩身长径比的优化等研究工作,探讨桩身长径比和扩底端直径对单桩承载性能的影响。分析表明：桩身长径比在25-30范围内时,桩侧阻力和桩端阻力的发挥更趋合理,当长径比较大时,扩底端的作用一般不能充分发挥；扩底端改变了侧摩阻力的传递路径,使土体应力更大程度地向下、向四周扩散,从而使桩端的受力性能更趋合理；扩底端直径并非越大越好,D/d>2.6时,扩底面积与单桩承载力的提高已不成比例,设计方案的经济性有所降低。
丁建文[9]2005年在《大直径深长钻孔灌注桩承载性状及工程应用研究》文中研究指明本文在大量现场实测资料的基础上,对大直径深长钻孔灌注桩的承载性状进行了比较深入的研究。1.通过对现场测试资料的分析,得出了大直径深长钻孔灌注桩承载性状的一些基本规律:大直径深长桩属于摩擦型桩,桩侧阻力先于桩端阻力发挥,桩身上部的摩阻力先于下部发挥,在桩达到极限状态时,桩身下部的侧摩阻力和桩端阻力通常还没有充分发挥。2.对大直径深长钻孔灌注桩的承载机理进行了研究,推导了竖向荷载作用下单桩荷载传递的基本微分方程。研究了桩侧阻力(桩端阻力)随桩土相对位移(桩端位移)的变化情况,得出了粘性土中和砂性土中桩侧阻力的临界位移及非嵌岩桩桩端阻力的临界位移,并发现桩侧摩阻力的临界位移与深度关系不大。分析了大直径深长钻孔灌注桩的尺寸效应和深度效应,讨论了桩侧阻力的软化效应和强化效应,提出了有效桩长的概念,并从理论上推导了有效桩长的计算公式。同时指出桩端持力层的选取十分重要,不仅直接影响桩端阻力,而且影响桩侧阻力的发挥。3.针对桩基工程应用中的两个首要问题:承载力计算和沉降计算进行了研究,提出了单桩极限承载力的预测公式,并对嵌岩桩和非嵌岩桩分别得出了工作荷载下单桩沉降的估算公式。在大直径深长钻孔灌注桩桩侧阻力(桩端阻力)与桩土相对位移(桩端位移)实测关系曲线的基础上,对桩侧土选用了简单适用的线弹性-全塑性模型,对桩端土选取了符合实际情况的两折线硬化模型,用荷载传递法从理论上推导了大直径深长桩的荷载-沉降关系的解析解。4.运用有限元法,对不同桩径、不同桩长、不同桩身弹性模量、不同桩端土的压缩模量、不同嵌岩深度和不同沉渣厚度等各种情况下的大直径深长钻孔灌注桩进行了大量数值模拟计算,通过对计算结果的分析得出了一些规律,并提出加强沉渣厚度控制和采取后压浆技术是提高大直径深长钻孔灌注桩承载力的有效途径。
李峰[10]2017年在《大吨位堆重静载荷试验在基桩承载力中的应用研究》文中研究表明工程实践表明,随着高层、超高层建筑的层数不断增加,建筑物的单桩荷载越来越大,因而对单桩承载力的要求也越来越高,大吨位堆重静载荷试验也越来越多。在大吨位堆重静载试验桩基承载力检测方面,合肥地区缺相关地方经验,因而开展相关研究工作十分必要。本课题将依托合肥市滨湖新区某518米超高层桩基检测项目(该项目设计单桩承载力标准值最大达到33000kN,静载荷试验最大要求试验值36300kN),深入开展大吨位堆重静载荷试验的应用研究工作。主要取得以下成果:(1)总结归纳堆重静载试验理论基础,对桩土相互作用理论模型进行研究,分析竖向荷载下基桩的承载机理,提出大吨位堆重静载试验具体方案。(2)依据连通管原理研发新型基准沉降测量系统及配套信息采集软件,并与传统沉降测量方法进行对比,以减少大吨位堆重静载试验中附加应力及卸载回弹现象对沉降量准确性的影响。(3)采用钢筋计法进行桩身内力测试,深入分析大吨位静载荷试验过程中,基桩桩侧阻力、桩端阻力的发挥情况及机理。(4)通过数据对比分析后压浆技术对基桩承载力、桩侧阻力、桩端阻力的影响,评价后压浆技术的处理效果。
参考文献：
[1]. 静动荷载作用下铁路桥梁桩基的动力特性研究[D]. 律文田. 中南大学. 2005
[2]. 桩土体系荷载传递机理在静载试验中的应用[J]. 贺卫红. 山西建筑. 2006
[3]. PHC管桩桩土相互作用承载特性及影响因素研究[D]. 赵传学. 南昌航空大学. 2014
[4]. 桩土体系荷载传递机理在静载试验中的应用与研究[D]. 张丽荣. 西安建筑科技大学. 2004
[5]. 软土地基桩基受力性状和沉降特性试验与理论研究[D]. 张乾青. 浙江大学. 2012
[6]. 桩承载力自平衡测试技术研究与探讨[D]. 孙洪剑. 山东大学. 2011
[7]. 寒区地下水对单桩力学特性影响的模型试验研究[D]. 刘亚尊. 兰州交通大学. 2015
[8]. 人工挖孔扩底桩单桩承载力试验与计算分析[D]. 王顺利. 郑州大学. 2011
[9]. 大直径深长钻孔灌注桩承载性状及工程应用研究[D]. 丁建文. 东南大学. 2005
[10]. 大吨位堆重静载荷试验在基桩承载力中的应用研究[D]. 李峰. 合肥工业大学. 2017
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