桩长对岩基大直径扩底桩竖向承载性状影响数值分析
大直径扩底嵌岩桩竖向承载性能
ａｍ ｏｕｎｔ ｈａｖｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｔｉｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ．Ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｅｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｔ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｓｌｏｗ ｄｏｗｎ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ
４．山东大学 岩土 与结构 工程研 究 中心 ，山东 济南，２５００６１）
摘要 ：为更好地 了解 大直径嵌岩桩的承载性能 ，对 ３根直径为 １ ０００ ｍｍ的普通灌注桩和 ４根直径 为 １ ６００ ｍｍ（２ ８００
ｍｍ）的扩底桩进行 了一系列静载 以及 自平衡试验 。不 同类型 灌注桩 的静载试验 分析表 明：是 否注浆 以及注浆量均
对桩端 阻力及桩侧 阻力的发挥 均有一定程度 的影响 。单 位端 阻力 随着 位移 的增 大呈先迅速增大 后有所放缓 的趋
势，对 于不同直径的桩其临界位移有所不 同，直径 为 １ ６００ ｍｍ桩（注浆 ４．２ ｔ１，１ ６００ ｒａｉｎ桩（注浆 ９．５ ｔ）和 １ ０００ ｍｍ
直桩（注浆 ２．２ ｔ）对应 的临界位移分 别为 ５．２６，３．４８和 ２．３４ ｍｍ，对应 的临界单位端 阻力分别为 ３ ４１４．６，３ ４１４．６和
３ ６６８．８ ｋＰａ。根据实测值计算所得的 １次扩底部分 向上 的端 阻为 ３ ４２３ ｋＮ，为理论计算值的 Ｏ．５２倍 。
沉积岩地区不同桩径桩长的桩基承载力分析
1引言单桩竖向极限承载力计算是高层建筑及桥梁桩基设计中主要的计算内容之一。
建筑行业[1-2]、公路行业[3]、铁路行业[4]等各个行业标准的计算方法有所区别,本文主要是根据JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》进行计算。
大量试验结果[5]表明,岩土强度、成桩工艺、几何尺寸等因素都对单桩竖向极限承载力产生较大影响。
通过单桩静载试验可以科学地确定单桩极限承载力标准值,但由于静载试验数量较少并且在设计前不可能进行完全与施工时相同条件的试验,因此,需要通过相关侧阻力标准值、端阻力标准值[6-9]、岩石饱和单轴抗压强度标准值以及相关修正系数来计算。
基于以上分析,本文通过一个实际工程案例计算,旨在揭示不同桩径和不同桩长的单桩竖向极限承载力变化规律,为高层建筑的桩基设计提供重要的参考依据。
2工程概况本项目为某市公共卫生中心建设项目,建筑用地约5.3万m 2,总建筑面积约为4.4万m 2,其中地上建筑面积约2.9万m 2,地下建筑面积约1.5万m 2,含1栋11层(其中地下1层)的公共卫生应急指挥中心。
建设项目含有1层整体地下室,地下室周长为610.61m ,地下室顶板标高为38.5m ,底板结构面标高为34.5m ,设计高度为4.0m ,上部结构采用框架剪力墙结构;场地室外整平标高为40.3m 。
建筑结构安全等级为一级,建筑桩基设计等级为甲级。
桩基采用钻孔灌注桩,桩径分别采用ϕ800mm 和ϕ1000mm 两种规格,桩端持力层为中风化泥质粉砂岩;桩基混凝土强度等级采用C35,施工采用泥浆护壁。
3岩土结构及特征根据地勘报告,场地地层结构由第四系全更新统冲积层沉积岩地区不同桩径桩长的桩基承载力分析Analysis on Bearing Capacity of Pile Foundation with DifferentDiameter and Length in Sedimentary Rock Areas吴仉华，李影，郑永阳（抚州市城市建设集团有限公司，江西抚州344099）WU Zhang-hua,LI Ying,ZHENG Yong-yang（Fuzhou City Construction Group Co.Ltd.,Fuzhou 344099,China ）【摘要】计算分析中采用了同一地质岩层条件，分别得到不同桩基直径及桩长的极限承载力，其中包括了摩擦桩和嵌岩桩，同时也考虑了在摩擦桩情况下的大直径桩尺寸效应。
大直径深长钻孔灌注桩竖向承载力试验及有限元分析
同时，本次演示也指出了研究中存在的不足和需要进一步探讨的问题，如不 同地区、不同工程条件下土层性质对竖向承载性能的影响机制、更精确的计算模 型的建立等。这些问题的解决将有助于更好地理解和应用大直径深长钻孔灌注桩 技术。
参考内容三
随着现代交通基础设施的快速发展，大型桥梁的建设需求不断增加。大直径 桥梁基桩作为桥梁的重要组成部分，其竖向承载力的分析对于保障桥梁的安全性 和稳定性具有重要意义。本次演示将针对大直径桥梁基桩竖向承载力分析及试验 研究进行探讨，旨在为提高桥梁基桩的设计和施工水平提供理论支持和实践依据。
综上所述，大直径桥梁基桩竖向承载力分析及试验研究对于保障桥梁的安全 性和稳定性具有重要意义。本次演示从问题陈述、文献综述、研究方法、实验结 果分析和展望等方面进行了探讨，旨在为提高桥梁基桩的设计和施工水平提供理 论支持和实践依据。在未来的研究中，需要进一步加强该领域的研究工作，以更 好地服务于实际工程中的应用。
实验设计
实验材料
本实验主要采用直径为1.5米、长度为30米的大型混凝土试件，试件材料为 普通硅酸盐水泥，粗骨料为5-31.5毫米连续级配的石子，细骨料为中砂。
实验设备
实验设备主要包括以下几类： 1、深长钻机：用于钻孔及灌注混凝土； 2、高压泵：用于灌注混凝土；
3、静载试验装置：用于对试件进行竖向加载； 4、混凝土搅拌站：用于制备混凝土； 5、养护室：用于试件的养护。
研究方法：
本次演示采用实验研究和理论分析相结合的方法，对大直径深长钻孔灌注桩 单桩竖向承载性能进行研究。首先，设计制作试桩，考虑到工程实际情况，选用 混凝土作为桩身材料，按照相关规范进行施工和养护。其次，在试桩上施加竖向 荷载，采用慢速持续加荷方式，
并使用精密沉降测量仪器对桩顶沉降进行监测。同时，进行土层取样和室内 土工试验，分析土层性质及其对桩身承载性能的影响。最后，结合实验数据和土 层性质，对大直径深长钻孔灌注桩单桩竖向承载性能进行理论分析，揭示其作用 机制和承载规律。
钻孔灌注桩竖向承载力影响因素
钻孔灌注桩竖向承载力影响因素钻孔灌注桩作为一种常见的基础形式，其竖向承载力对于建筑物的稳定性和安全性至关重要。
影响钻孔灌注桩竖向承载力的因素众多，下面我们就来详细探讨一下。
首先，桩身自身的特性是影响竖向承载力的重要因素之一。
桩的直径和长度直接关系到其承载能力。
一般来说，桩径越大，桩与周围土体的接触面积就越大，能够承受的竖向荷载也就越高。
而桩长的增加则可以使桩深入到更稳定的土层中，从而提高承载力。
桩身的材料强度也不容忽视，高强度的桩身材料能够更好地抵抗竖向荷载。
桩周土的性质对竖向承载力有着显著的影响。
土体的类型、密实度、含水量等因素都会改变桩土之间的摩擦力和桩端阻力。
例如，黏性土的黏聚力较大，与桩身之间的摩擦力相对较高；而砂土的摩擦角较大，桩端阻力可能会更为显著。
土体的密实度越高，其提供的侧摩阻力和端阻力就越大，从而有助于提高桩的竖向承载力。
相反，含水量过高的土体可能会导致土体强度降低，削弱桩的承载能力。
桩的施工质量也是一个关键因素。
在钻孔灌注桩的施工过程中，如果成孔质量不佳，如孔壁坍塌、桩孔倾斜等，会影响桩身的完整性和垂直度，从而降低桩的竖向承载力。
混凝土灌注过程中的质量控制同样重要，如果出现混凝土离析、夹泥等问题，会削弱桩身的强度和承载能力。
桩底的沉渣厚度也会对承载力产生影响，沉渣过厚会减小桩端阻力。
桩的布置方式也会影响其竖向承载力。
桩间距过小，可能会导致群桩效应，使得桩与桩之间的土体相互挤压，从而影响侧摩阻力的发挥。
合理的桩间距能够充分发挥每根桩的承载能力，提高整个桩基础的竖向承载性能。
此外，竖向荷载的作用方式也会对钻孔灌注桩的竖向承载力产生影响。
如果荷载偏心过大，会导致桩身一侧的侧摩阻力提前发挥到极限，从而影响整个桩的承载能力。
在实际工程中，还需要考虑地下水的影响。
地下水的存在会改变土体的物理力学性质，降低土体的强度和桩土之间的摩擦力。
同时，地下水的流动可能会对桩基础产生冲刷作用，削弱桩的承载能力。
灌注桩及大直径桩竖向承载力设计值
制作人: GYB 2017/12业有限公司
单桩竖向承载力设计值计算
灌注桩及大直径桩竖向承载力设计值 第1层土 第2层土 第3层土 第4层土 第5层土 第6层土 桩身长度Li(m) 5.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 桩侧极限侧阻力标准值qsik（kPa） 50.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 桩端极限端阻力标准值qpk（kPa） 2400.00 桩径D(m) 0.35 桩侧阻抗力分项系数γ s 1.75 桩端阻抗力分项系数γ p 1.75 桩身周长u(m) 1.10 桩端面积Ap(m^2) 0.10 单桩极限侧阻力标准值(kN) Qsik = u * qsik * lsi 274.75 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 单桩总极限侧阻力标准值(kN) ∑Qsik = u * ∑qsik * lsi 274.75 单桩极限端阻力标准值(kN) Qpk = qpk * Ap 230.94 单桩竖向极限承载力标准值(kN) Quk = ∑Qsik + Qpk 505.69 单桩竖向承载力设计值(kN) R = ∑Qsik / γ s + Qpk / γ p 288.96 根据桩径按内插法计算桩身配筋率(0.20%～0.65%) 0.637 % 桩身最小配筋值 612.72 φ 8根数(As=50) 13 φ 10根数(As=78) 8 φ 12根数(As=113) 6 φ 16根数(As=201) 4
gyb2021412第1页大连大仁堂药业有限公司单桩竖向承载力设计值计算第1层土第2层土第3层土第4层土第5层土第6层土桩身长度lim500000000000000000桩侧极限侧阻力标准值qsikkpa5000000000000000000桩端极限端阻力标准值qpkkpa240000桩径dm035桩侧阻抗力分项系数s175桩端阻抗力分项系数p175桩身周长um110桩端面积apm2010单桩极限侧阻力标准值knqsikuqsiklsi27475000000000000000单桩总极限侧阻力标准值knqsikuqsiklsi27475单桩极限端阻力标准值knqpkqpkap23094单桩竖向极限承载力标准值knqukqsikqpk50569单桩竖向承载力设计值knrqsiksqpkp28896根据桩径按内插法计算桩身配筋率0200650637桩身最小配筋值612728根数as501310根数as78812根数as113616根数as2014制作人
大直径扩底嵌岩桩抗拔承载性状试验与分析
大直径扩底嵌岩桩抗拔承载性状试验与分析作者：刘波等来源：《安徽理工大学学报·自然科学版》2015年第02期摘要：为了了解大直径扩底嵌岩桩在高层建筑中的抗拔承载力及影响因素，以深圳某高度为660 m的超高层工程为背景，采用自平衡法对3根大直径扩底嵌岩抗拔桩进行加载试验。
在试桩试验的基础上，建立了扩底抗拔嵌岩桩数值模型，并进行了三维有限差分数值计算及参数化分析，数值计算结果与试桩试验结果吻合较好，表明建立的模型可以较好的模拟大直径扩底嵌岩桩的抗拔工作特性。
同时讨论并分析了大直径扩底嵌岩抗拔桩的桩身轴力、桩身等直径段和扩底处侧摩阻力的分布特征，研究了扩大头周围岩体弹性模量、扩径比和扩底高度对抗拔承载力的影响。
结果表明，扩径比的增大对大直径嵌岩桩的抗拔承载力影响较大，扩大头周围岩体弹性模量和扩底高度的影响相对较小。
关键词：扩底桩；嵌岩桩；抗拔承载力；自平衡法；数值分析中图分类号：TU473.1 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2015）02-0001-05（School of Mechanics and Civil Engineering， China University of Mining and Technology，Beijing 100083， China）Abstract：For the purpose of studying the uplift bearing capacity of large diameter drilled shaft with belled shaft， 3 piles of self-balance loading tests was carried out. A series of 3D numericalanalyses were preformed based on the tests. The uplift load versus displacement curves are in a goodagreement with self-balance loading tests. The pile shaft force， side friction of straight shaft and the bell at the bottom and elastic-plastic deformation were discussed. Moreover， it is shown that increase of expansion ratio of diameter will increase uplift capacity accordingly. The elastic modulus of rock around pile and enlarged base was not account as a factor of rock socketed pile uplift capacity.Key words：belled shaft； rock socketed pile； uplift bearing capacity； self-balance loading test； numerical analysis随着抗拔桩在高层建筑、地下广场、高耸的塔式建筑如电视塔、通讯塔等工程中的广泛运用，国内外的许多学者都进行了深入的研究[1-7]。
大直径嵌岩桩施工要点及其承载力分析
大直径嵌岩桩施工要点及其承载力分析摘要：随着经济和各行各业的快速发展，桩基是保障桥梁稳定性的基础结构，在地质条件复杂的环境中，通常采用嵌岩桩。
将基桩嵌入到岩层之中，单桩轴向所能允许的承载力，取决于桩基底处岩石的强度和嵌入岩层的深度，将其外力全部传至桩底岩层。
本文围绕嵌岩桩的灌注成桩施工工艺要点及施工中遇到的问题，进行深入分析。
关键词：嵌岩;新型钻具;施工工艺引言国内外旋挖钻孔灌注桩相关技术已经相当成熟，但是在硬地层如岩石或极硬岩中，嵌岩式的大口径旋挖桩施工技术仍处于不断探索和完善阶段。
本文提供一种大口径旋挖桩嵌岩施工方法，通过施工技术的改变，结合新型钻具的使用，提高了入岩效率，节省了施工时间，有效地降低了施工成本，能够实现桩基的较大嵌岩深度。
1嵌岩桩的特点由于社会经济的推动，交通便利等条件，使道路车流量成倍增加，为了保证道路桥梁的承载能力，避免安全事故的发生，较为有效的解决办法就是将桥梁桩的摩擦力合理增加，保证对于整体承载力在一定程度上能够得到有效帮助。
嵌岩桩主要是将基桩嵌入岩层当中，在桩体受到一定压力的同时，由于混凝土在桩体受压力的发生形变同时使桩侧摩阻力同时产生，由于受到压力的作用，部分土体已经不能保持原有位置，产生一定移动，加大摩擦力，当摩擦力加大到一定程度上时，桥桩开始发生微小移动，在移动的同时，桥桩两端也产生了一定摩擦力，阻止其发生位移。
2桥梁桩基嵌岩桩施工工艺要点2.1嵌岩桩成孔设备的选择嵌岩桩施工采用的成孔设备种类繁多，根据不同的成孔设备，可以打出直孔或直孔和斜孔等。
根据不同的成孔设备，打出不同的孔，按照设备的固定方式可以分为座平台式和座桩式，根据排渣方式可分为正循环，反循环，气举正、反循，风排，泵吸反循环等方法，本工程选择的成孔方式为座平台式的气带反循环排渣方式。
优点便是花费少，机身轻，不需要大型吊车的辅助工作，人员少，排渣效果好。
缺点便是无法打出需要倾斜程度的斜孔，误差相对较大，无法按照设计的准线重合。
大直径嵌岩桩承载力影响因素浅析
大直径嵌岩桩承载力影响因素浅析摘要：本文通过大直径嵌岩桩在不同荷载条件下，桩侧阻及端阻所发挥的性能，分析了桩身混凝土强度、嵌岩深径比、持力层岩性、施工质量等因素对嵌岩桩承载性能的影响，有助于设计及施工人员有效控制工程质量，使工程施工更加经济安全。
关键词：大直径嵌岩桩；承载力；影响因素。
Abstract: This article through the large diameter rock socketed pile under different loading conditions, pile side resistance and tip resistance of the performance, analysis of the concrete strength of pile, rock-socketed depth-diameter ratio, bearing stratum, construction quality and other factors on rock socketed pile bearing performance, contribute to the design and construction personnel effective control of project quality, make the construction more economic security.Key words: large diameter rock socketed pile; bearing capacity; influence factors.一、引言在嵌岩桩应用初期，一般把嵌岩桩当作纯粹的端承桩来设计，随着嵌岩桩在工程中的应用日益广泛，人们发现桩端嵌固部分桩岩之间的摩阻力承担了相当部分甚至绝大部分的荷载。
嵌岩桩嵌入基岩后，由于桩身混凝土弹性模量与岩石弹性模量相近，粘结强度高，当桩体受荷后，通过桩与岩石间的剪切强度来传递应力，而此力远大于桩土间的摩擦阻力，因此，在一般情况下，桩-岩界面间的摩阻力承担了大部分或绝大部分桩顶荷载。
大直径嵌岩灌注桩竖向承载特性分析研究
１ 工程 地质概 况
试验 时按 《 建筑 桩 基 检测 技 术 规 范》 Ｇ『 ６—２０ Ｊ Ｊ０ １ ０３ 执行 ， 用慢速 维持 荷载 法 ， 一级 加 载 ３００ Ｎ， 采 第 ０ ｋ 以后
每级 增加 １５ ０ Ｎ， 至试 验 达 到终 止加 载条 件 ， ０ｋ 直 然后
试验 桩径 桩号 ／ ｍ ｍ
／ Ｎ ｋ
设计单桩 承力特征值 对应沉降量
／ ｍｍ
靴
／ Ｎ ｋ
根据 钻孔 揭露 ， 场地 第 四系覆 盖土 层 主要 有 冲积一
洪 积相 的粉 质 粘 土 、 土 、 土 、 石 （ 石 ） 及 巨厚 粉 砂 砾 卵 层
歇
的残积相 含砾 粉质 粘 土层夹粘 土 等 ， 伏基 岩主 要为 石 下
后， 将钢 筋笼 放人孔 内。
图 １ 静 载 ｑ— ｓ曲线
收 稿 日期 ： １ ０ ２ ２ ０— ４— ３ ０
作 者 简 介 ： 佩 宁 （ ９９一） 男 ， 程 师 ， 朱 １７ ， 工 主要 从 事 岩 土 工 程 方 面 的研 究工 作 。
・
７・
２１ ０ ０年 ７月 第 ７期
第 ７期 ２１ ０ ０年 ７月
广 东水 利水 电
ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＡＴＥＲ Ｗ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲ０Ｐ０Ｗ ＥＲ
Ｎｏ． ７
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ０
大 直 径 嵌 岩 灌 注 桩 竖 向承 载 特 性 分析 研 究
朱 佩 宁
（ 东省 电力设 计研 究院 ， 东 广 州 ５ ０ ０ ） 广 广 １ ６ ０
朱佩 宁： 大直径嵌岩灌注桩竖 向承载特性分析研究
Ｎ ． Ｊ１２ １ ｏ７ ｕ ， ０ ．０
大直径扩底桩试验研究与数值分析的开题报告
大直径扩底桩试验研究与数值分析的开题报告一、选题背景大直径扩底桩广泛应用于桥梁、建筑物、码头等土建工程中，已成为一种重要的基础设施。
扩底桩直径通常较大，可达到1~3m，它的作用是通过扩底的方式改变原有土层的力学性质，并提高其承载力和抗拔能力。
因此，大直径扩底桩的沉井性能及承载力研究具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在探讨大直径扩底桩的沉井性能及承载力，并采用数值分析方法对其作出进一步分析，并与试验结果进行对比。
三、研究内容1. 大直径扩底桩的基本特性和结构形式分析；2. 大直径扩底桩的沉井性能试验设计和试验执行；3. 数值模拟模型的建立及计算方法分析；4. 数值模拟分析结果与试验数据对比分析；5. 结论及建议。
四、研究方法1. 试验法：通过实验手段进行大直径扩底桩在不同地层、不同荷载下的沉井性能和承载力研究；2. 数值模拟法：采用有限元法等数值模拟方法对大直径扩底桩在不同地层、不同荷载下的沉降、承载力等参数进行预测；3. 对比分析：比较试验结果和数值模拟结果，得出准确的结论和建议。
五、研究意义1. 对大直径扩底桩的沉井性能和承载力作出深入的研究，为其设计及施工提供依据；2. 采用数值模拟分析方法，提高了数据分析的准确性和可靠性；3. 对于大直径扩底桩在实际工程中的应用具有现实意义。
六、论文结构1. 绪论：介绍大直径扩底桩研究的背景和意义；2. 大直径扩底桩的基本特性和结构形式分析；3. 大直径扩底桩的沉井性能试验研究；4. 数值模拟模型的建立及计算方法分析；5. 数值模拟分析结果与试验数据对比分析；6. 结论：总结研究成果，并提出建议和展望；7. 参考文献。
大直径嵌岩桩承载力分析
出 ,以后在规范中 ,再不提供经验参数 ,都由试 验确定 ,这就可以避免经验取值的人为因素 。
ζsi是覆盖层第 i 层土的侧阻力发挥系数 ,
这个系数不仅取决于土的类别 ,而且在很大程 度上还决定于施工工艺 ,具有显著的施工效应 , 目前设计中尚未考虑 。 21212 关于 ζr 、ζp的分析
《建筑桩基技术规范》J GJ 94 - 94 ,将 ζr 、ζp 分别称为侧阻修正系数和端阻修正系数 ,其值 与嵌岩深径比 hr/ d 有关 , 也就是说 ζr 、ζp 是 hr/ d 的函数 ,见表 1 :
根据 21214 与 213 的分析及江苏省建科院 《深孔基岩原位载荷试验研究》成果表明 ,基岩 原位载荷试验得出的基岩承载力标准值一般均 高于工程勘测提供值 。根据 18 项实际工程数 据分析 ,基岩试验结果为勘察提供数值的 113 ～118 倍 。基岩原位试验承载力 ( F) 与岩石室 内单轴抗压强度 f rc之间存在非线性关系 ,即 F
嵌岩段侧阻力的表达式 Q rk = uζr f rc hr中 , f rc为岩石饱和单轴抗压强度标准值 。根据嵌 岩段侧阻力构成的力学概念 ,桩与岩体之间是 剪切力传递 ,确定嵌岩段侧阻力 ,应该采用岩石 的抗剪强度 τrc ,ζr是反映侧阻力分布均匀性系 数 ,不是单轴抗压强度不均匀系数 。从嵌岩桩
研究表剪切力不仅选择弱的路径而且选择捷径当岩石抗剪强度大于桩身混凝土强度时剪切破坏面可能发生在桩身上反之就可能发生在岩石中一般不会发生在桩与岩石的接触面上应该特别提及的是岩体中高倾角弱面的存在往往是桩岩共同作用的剪切面这类物理力学概念在嵌岩段侧阻力中未能明确反映213综合分析目前嵌岩桩单桩竖向极限承载力计算很大程度上还处于经验设计阶段所以在桩基设计与试验中一些技术纠纷是不可避免的但是应该明确正确的试验资料是第一性的能把试验数据仅仅作为设计的验证而应把试验数据作为设计的依据并非是发挥嵌岩侧阻力和端阻力的最佳状态
大直径超长桩承载力影响因素数值分析
低温建筑技术
2013 年第 10 期（ 总第 184 期）
大直径超长桩承载力影响因素数值分析
胥 稳， 侯玉宾， 朱瑞田
（ 河海大学地球科学与工程学院， 南京 210098）
【摘 要】 为了解大直径超长单桩的承载性状，利用大型有限元分析软件 ABAQUS，对大直径超长单桩的承
载性状进行仿真分析。主要分析了桩长、桩径、土体变形模量、土体黏聚力和摩阻系数对大直径超长桩的荷载 －
近 几 年 来，随 着 大 型 港 口、桥 梁 等 向 大、重、深 方 向 的 发 展，其 基 础 的 承 载 力 要 求 越 来 越 高 ，因 此 大 直 径超长桩以其强大的承载能力被广泛的应用工程中。 一般认为桩长大于 50m 为超长桩，大直径则是指桩径 不小 500mm。目前，大直径超长桩的承载性能和荷载 传递规律逐渐成为研究的重点，理论法是建立在对普 通桩分析的基础上，已取得了一 些 成 果［1，2］。目 前 有 限单元法被广泛的应用于岩土工程中，大型有限元软 件可以很好的模拟不同因素对大直径超长桩承载力 的影响 ［3，4］。本文中利用大型有限元软件 ABAQUS 分 析影响大直径超长桩承载能力的因素，得出一些有实 用意义的结论。 1 单桩与土体相互作用有限元计算模型
（ 3） 加载和边界条件。在桩体表面施加荷载， 并考虑土体的自重，加载过程中模拟桩的静载试验逐 级加载，荷载直接施加于实体模型上。在设定边界条 件中限定土体模型四侧的位移和底部的位移。 2 大直径超长单桩承载力影响因素
影响大直 径 超 长 单 桩 承 载 特 性 的 因 素 有 桩 身 的
一些参数以及岩土体的相应参数等。为利用 ABAQUS 分析大直径超长单桩竖向承载力的影响因素，针对不 同的影响因素采用 5 种不同工况进行分析，模型中的 桩和土体的基本参数见表 1。
大直径扩底桩墩的工作机理和承载力设计
大直径扩底桩墩的工作机理和承载力设计Working mechanism an d bearing capacity design of thepedestal p ier with large diameter王凤池,王明恕(东北大学土木工程系,辽宁沈阳110004)中图分类号:TU437.1文献标识码:A文章编号:1000-4548(2002)02-0251-03作者简介:王凤池(1970-),男,辽宁黑山人,博士研究生,讲师,主要从事地基基础方面的研究。
1前言X一个结构或构件的名称标志着该结构或构件的工作特性。
目前有的书籍、刊物、图纸以及一些工程技术人员却将大直径扩底桩墩称为大直径扩底桩,这不仅混淆了大直径扩底桩墩与中型桩极限荷载破坏的不同特点,也模糊了端承力为什么随端径增加要进行折减的原因,造成了有的认为是变形折减,有的认为是承载力折减。
不同的观点反映在某些地基基础设计规范中[1]。
实际上,大直径扩底桩墩是桩和墩之间过渡型基础,端径小时其工作特性近似桩,端径大时其工作特性类似墩。
一些权威著作也将其分类为墩[2~4],国外文献称其为Pier,而不是Pile。
本文从大直径扩底桩墩的工作机理出发,对端承力的折减等问题进行了详细讨论。
2大直径扩底桩墩的工作特点中小型桩桩径较小,持力层的压缩层较薄,荷载达到一定值时,摩阻力和端阻力皆达到极限值,呈刺入破坏。
大直径扩底桩墩桩端周围受土柱重量和传下来的摩阻压力的约束作用,持力层的稳定性得到提高,其承载力比相同尺寸敞挖的深埋基础经持力层深度修正后的承载力高2.0~2.5倍。
大直径扩底桩墩承载力高,压缩层厚度大,下沉量大,然而其摩阻剪移极限变形较小(S f=6~12mm),与持力层压缩下沉变形不协调,因此端点周围产生如图1的八字形裂缝[2](或伞形裂缝[3])。
下沉变形越大,裂缝越大,最后形成了自由面,持力层脱离了上部土柱重量和传下来的摩阻压力的约束作用,承载力降低。
桩基础竖向承载力力学特性及影响因素研究
- 114 -工 程 技 术桩基础由于承载力大和变形小的优点被广泛应用于工程建设中。
研究表明，桩基础可以有效控制上部结构的变形从而保证结构的稳定性。
针对桩基础竖向承载力力学特性，邓小雪[1]基于有限元方法研究了竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布规律。
结果表明，超长群桩的Q-S 曲线呈缓变特征，桩身轴力在中桩最大，角桩最小，桩身的压缩沉降量随桩长增加而减少。
刘祥沛等[2]基于室内模型试验和数值模拟研究了桩基础破坏特征。
结果表明，当桩基础破坏时桩顶位移会迅速增加，破坏时桩底反力出现突变。
秋仁东等[3]基于大比例模型试验研究了长群桩基础承载力性状。
结果表明，群桩基础存在明显的硬化效应，端阻力在桩距较近的条件下提高幅度较大。
此外，群桩承台反力随沉降的增加而变大。
在其他条件相同的情况下，承台反力随桩距增加而变大。
考虑目前桩基础承载力计算不精确，桩基工程经常出现质量问题，造成人员和财产的损失。
本文采用数值模拟对桩的承载力特性及基础参数进行优化。
为相关工程设计及施工提供借鉴。
1 工况概况与数值模拟本文研究的桩基础属于桥梁桩基础，桩基础采用钻孔灌注桩，桩身混凝土强度均采用C 30混凝土浇筑。
预估单桩承载力特征值为2000kN 。
静载试验采用竖向承载力压桩试验，每根试验桩设计4根反力锚桩。
根据现场钻孔资料显示，研究区土体自上而下为素填土，颜色褐色-黄褐色，稍密，物理力学性质一般。
黏土，呈浅灰色，湿，稍密，局部相变为黏土，平均标贯击数N ＝6.6击，物理力学性质一般。
粉砂，中砂层呈灰色-灰黑色，颗粒大部分分散小部分胶结，粒径＞2mm 的颗粒含量占总质量的25％~50％，稍湿~饱和，中密状态。
根据勘查报告显示，现场地基属于软土地基，压缩性较大。
为保证基础承载力及变形要求，采用钻孔灌注桩进行施工。
本次压桩试验采用分级加载方式，每级荷载为200kN ，最终荷载为2000kN 。
为进一步研究桩土相互作用，本文采用ABAQUS 数值模拟建立不同桩长及不同桩径的有限元数值模型，以便系统分析桩基的竖向承载力特性，并选出最优桩基础设计方案。
大直径扩底桩深度效应的数值解法
大直径扩底桩深度效应的数值解法
大直径扩底桩深度效应的数值解法是指通过采用数值模拟的方法，通过求解扩底桩受力的分布深度和深度比例，以及深度变化曲线，分析和研究大直径扩底桩对不同深度淤土及地质条件下的推进动力、推进抵抗力及其变化规律。
方法采用有限元法和有限差分法，采用典型模型作为研究对象，采用集中加载法去模拟扩底桩施加在不同深度下的推力和抵抗力，计算出不同桩径、桩长和桩深扩底桩下土体受力的变化规律。
通过实验，发现针对不同深度的淤土地质条件的扩底桩的推进力和推进抵抗力及其变化规律存在明显的深度依赖性，也就是大直径扩底桩深度效应。
扩底桩竖向承载性能的试验研究
ｉ ｇ ｗｈ ｎ ｏ ｈ ｒ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｅ ｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｄ ｔ ｎ ｒ ａ ．Ｃｏ ｉ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｓ ａ ｔｐ ｌ ｔ ｅ ｂ ａ ｉｇ ｂ ｈ ｖｏ ｆ ｅｌ ｄ ｐ ｌ ｓ ｂ ｔｅ ｈ ｎ ａｅ ｔ ｈ ｆ ｉ ｅ． ｈ ｅ ｒｎ ｅ ａ ｉ ｒｏ ｌ ｉ ｉ ｅ ｔ ｒｔ ａ ｂ ｅ ｅ
大 而 增 大 ； 其 它 条件 相 同 时 ， 着 扩 底 桩 直 径 Ｄ 的 增 大 ， 的 承 载 力 （ Ｎ） 变 大 。 极 限 端 阻力 （ Ｐ ） 扩 底 在 随 桩 ｋ 也 但 ｋ ａ随
直 径 的增 大却 有 不 同 程 度 的 降 低 ； 底 桩 桩 身 直径 ｄ和 直 径 桩 直 径 相 同 、 土 长 度 相 当时 ， 底 桩 的 承 载 性 能 ｔ 扩 人 扩 ℃ 直 径 桩 的 要 好 、 降要 小． 沉
ｔ ｒ Ｄ）ａ ｄ ｓ ａ ｔｄ ａ ｔ ｒ ｄ）ａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｅ（ ｎ ｈ ｆ ｉｍｅ ｅ （ ｒ ｈ ａ 。ｕ ｔｍａ ｅ ｆｉｔｏ ｋ ｌ ｉ ｔ ｒｃ ｉｎ（ Ｎ）ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｉｃ ｅ ｓｎ ｎ ａ ｃ ｓ ｗｉｈ Ｌ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ；ｔ ｅ ｂ ａ ｉ ｇ ｃ — ｈ ｅ ｒｎ ａ ｐ ｃｔ ｆｂ ｌｅ ｉ （ Ｎ）ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｄ ｅ ｄ ｒ ｓｓ ａ ｃ （ Ｐ ）ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｏ ｇ ｗｉ ｈ ｅ ｌ ｄ ｄ ａ ｔ ｒ Ｓｉ ｃ ｅ ｓ ａ ｉｙ ｏ ｅ ｌｄ ｐ ｌ ｋ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｎ ｎ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｋ ａ ｅ ｒ ａ ｅ ｌ ｎ ｔ ｔ ｅ ｂ ｌ ｉｍｅ ｅ ’ ｎ ｒ ａ — ｈ ｅ
大直径扩底桩安全系数取值探讨
45/01 4Q/X6 41/Q6
X/44 0/RQ 6/45
6 3XQ
XX
6 R3X
XR
4 X41
6Q5
77-扩底桩. 进行加载试验时得到总压力与沉降 的关系曲线"同时通过桩身应力换算得到侧摩阻力$
桩端阻力与沉降的关系曲线% 图 6$图 4 分别为桩 6$桩 4 桩顶加载 A$端 阻 力 AJ $侧 摩 阻 力 A%与 桩 顶
7
*( *4 555 h2& */ *X 555 h2& *+ *0 555 h2& *, *Q 555 h2&
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图 07桩 4 桩身轴力曲线
*( * AJ & *+ * A%& *) * A% 图 67桩 6 位移 U承载力曲线 Y(;P6 7=(%J*)-@I@"&ON@)’(";-)J)-(&H-$’G@%,BJ(*@6
7
大 直 径 扩 底 桩 安 全 系 数 取 值 探 讨 """ 张 7 蕾 !等
*( * AJ & *) * A%& *+ * A% 图 47桩 4 位移 U承载力曲线 Y(;P4 7 =(%J*)-@I@"&ON@)’(";-)J)-(&H-$’G@%,BJ(*@4
成果虽然较多"但普遍存在影响参数较多"设计参数 较难获得"不利于直接应用到工程实际中的问题%
大直径灌注桩承载力试验及分析
大直径灌注桩承载力试验及分析摘要：通过静载荷试验，得出单桩的极限承载力。
将试验得到的极限承载力与建筑桩基技术规范JGJ94-2008中大直径桩极限承载力的计算公式计算得出的极限承载力进行对比，分析产生偏差的原因。
总结出一种符合邯郸地区土层的计算方法。
关键词：大直径灌注桩载荷试验单桩承载力对比分析就目前来说，确定单桩承载力最直接、有效的方法是做单桩承载力试验，但由于影响单桩承载力的因素较多，如：桩长、桩周岩土层的物理力学性能、桩径、施工条件和质量等，使得同一场地的静载试验得出的P-S曲线也可能大不相同[1]。
因此，通过试验得出的单桩承载力与理论计算得出的结果进行比较，分析产生偏差的原因。
工程概况本工程位于邯郸市南环附近。
根据钻探揭露地层，在勘探深度范围内，场地地层为冲洪积作用形成，由第四纪全新世新近沉积土组成，按其岩土工程特征，自上而下可分为以下几层：本次试验只对单根桩进行单桩载荷试验，反力系统采用堆载（由1 m3的混凝土块150块堆成）。
设计桩径800m m，成孔桩径800m m，桩长13m，埋入地层13.8m，桩顶标高为-0.800m。
试桩荷载要求达到1600kN。
1、试验情况1.1试验目的及内容钻孔灌注桩试验主要确定单桩承载能力，把试验得出的单桩承载力与理论计算的结果进行对比分析。
1.2试验方法(1) 静载荷试验采用慢速维持荷载法，遵循《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003标准。
(2) 加载分级：每级加载为要求加载最大荷载的1/ 10。
分级如下：(3) 终止加载条件：①单桩总的沉降量已经超过40mm。
②荷载已经加到1600KN。
(4)加载下级荷载的条件：①沉降量不超过0.1mm/ h。
②某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。
(5) 沉降测读时间：①加载：每级荷载施加后按第5、15、30、45、60分钟测读桩顶沉降量，以后每隔30分钟测读一次。
水泥土桩长等对承载力及模量影响的定量分析
MA Hai2long ,CHEN Yun2min
( Civil Engineering Institute ,Zhejing University , Hangzhou 310027 ,China)
Abstract : The systematic full scale tests in situ were carried out to determine the behaviour , function and bearing capacity of cement stabilized soil
现有地基规范对水泥土系桩体的复合地基承载力的获得一是通过经验参和群桩的工作情况不同正如熟知刚性桩群桩存在群桩效应一样水泥土桩群桩也可能存在群桩效应于水泥土桩的承载力过多地依赖于地基土水泥土桩的群桩效应可能还要显著于刚性桩的情况这方面的报道也较少
第 25 卷 第 6 期 2003 年 11 月
Key words :cement stabilized soil pile ;pile group ;bearng capacity ;composite foundation ;deformation module
约 30 m。试验桩就打设在该范围内 。
0 前 言 Ξ
桩长及置换率是影响水泥土桩承载力及变形问题 的重要因素 ,一直吸引着国内外学者对它们进行深入 的研究 ,即使是小掺入量的情况[1] 。不过对水泥土桩 的研究往往偏多于单桩或带台单桩的研究[2 ,3] ,在多桩 情况下 ,系统地研究桩长 、置换率 、桩数等对承载力及 变形的定量影响的报道很少 。现有地基规范[4] 对水泥 土系桩体的复合地基承载力的获得 ,一是通过经验参 数法 ,二是通过带台单桩的静载荷试验 。因带台单桩 和群桩的工作情况不同 ,正如熟知刚性桩群桩存在群 桩效应一样 ,水泥土桩群桩也可能存在群桩效应 。由 于水泥土桩的承载力过多地依赖于地基土 ,水泥土桩 的群桩效应可能还要显著于刚性桩的情况 ,这方面的 报道也较少 。鉴于目前研究情况 ,本文基于系统的原 位试验结果 ,详细地分析了桩长 、置换率 、桩数等关键 参数对水泥土桩复合地基承载力及变形模量等的影 响。
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析的开题报告
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析的开题报告一、选题背景和意义嵌岩桩和扩底桩都是常见的桩基础形式，应用于各种工程项目中。
嵌岩桩是将钻进去的空心钢管嵌进固体岩石中，通过钢管内注浆或灌浆来固结岩石并加强桩身的强度和刚度，以达到承担建筑物或其他结构物的荷载。
而扩底桩是通过挖掘扩大桩底的面积以增加桩的承载能力。
在实际工程中，嵌岩桩和扩底桩均存在抗拔承载的问题。
因此，对这两种桩抗拔承载特性进行数值分析，将有助于深入了解它们的承载性能及其影响因素，为工程设计、施工和质量控制提供参考和依据。
二、研究内容和方案1. 研究内容本文主要研究嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性，探讨以下方面的问题：（1）嵌岩桩和扩底桩的形式和特点；（2）嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和分析方法；（3）嵌岩桩和扩底桩的强度和刚度分析；（4）嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性与地基土壤特性的关系。
2. 研究方案（1）文献综述通过查阅相关的文献，了解嵌岩桩和扩底桩的基本情况以及抗拔承载机理和分析方法。
（2）模型建立和参数选取根据不同类型的嵌岩桩和扩底桩，建立相应的有限元模型，并进行各项参数选取。
（3）数值模拟运用ANSYS等有限元软件，模拟不同类型嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性，得到相应的受力及变形情况。
（4）数据分析通过对模拟数据的分析，得出嵌岩桩和扩底桩抗拔承载的特性，以及其与地基土壤特性的关系。
三、预期成果和难点1. 预期成果（1）准确描述嵌岩桩和扩底桩的形式和特点；（2）建立合理的有限元模型和参数选取；（3）分析嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和分析方法；（4）得到嵌岩桩和扩底桩的受力及变形情况；（5）了解嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性与地基土壤特性的关系。
2. 难点（1）合理选取有限元模型及参数；（2）准确描述嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和特性；（3）运用有限元软件，完整展现嵌岩桩和扩底桩的力学模型。
四、研究的重要性嵌岩桩和扩底桩都是在岩石地基或复杂地基中经常采用的桩基础形式，其抗拔承载特性的研究对于加强桩基的承载能力和提高工程质量具有重要意义。
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桩长对岩基大直径扩底桩竖向承载性状影响数值分析摘要本文从桩长的因素，采用有限元软件进行数值模拟计算，分析其对岩基大直径扩底桩竖向承载性状的影响，从而克服静荷载试验无法在不同地质环境和不同桩体型号测试桩体承载力的局限性。
关键字桩长岩基大直径扩底桩数值模拟
1 前言
在桩基工程中，静荷载试验是测试桩体承载力的有效方法之一，但是从经济角度加以考虑，静荷载试验往往不能在不同地质环境和不同桩体型号上一一试验，然而利用有限元软件建立桩体模型，模拟桩体竖向受力，得出桩体的沉降规律则不失为一种有效方法，本文中我们将利用abaqus模拟不同桩长的岩基大直径扩底桩的受力沉降，从而得出桩长对于岩基大直径扩底桩的受力变形规律的影响。
2 桩长对岩基大直径扩底桩竖向承载性状的影响
2.1 有限元模型的建立
为分析不同桩身长度下岩基大直径扩底桩的竖向承载性状，利用abaqus的前处理模块建立了大直径扩底桩的三维有限元计算模型如图1.1示，分别对3根不同桩身长度扩底桩的进行了有限元数值计算，模型中的桩的基本参数见下表桩身长度分别取14.0、17.0、20.0m，编号为a1、a2、a3，剖面示意图如图1.2示，土体和岩体参数见表1.1，桩体参数如表1.2示。
表1.1土体和岩体参数
图1.1 大直径扩底桩有限元计算模型图图1.2 大直径扩底桩剖面示意图(单位m)
2. 2 有限元数值模拟分析
使用abqus模拟的其竖向桩土位移，以及桩身轴力变化，侧面摩阻力的变化，分别对桩a1、a2、a3逐渐施加竖向压力，当竖向荷载较小时（1460kn），桩体a1、a2、a3桩侧土体、桩端中风化泥岩发生弹性变形，桩侧土体被桩体带动下沉，桩端中风化泥岩被压缩，沉降较小，此时桩a1沉降量为2.687mm，明显大于桩a2（1.61mm）和桩a3（1.556mm）。
进一步加大荷载至3840kn,桩a1桩体产生了一定的塑性变形，桩顶沉降进一步加大，此时，桩侧摩阻力发挥部分作用，桩端沉降则较小，而桩a3未产生塑性变形。
当加载至8041kn 时，桩体沉降明显加大，由于桩体受力较大，使桩体和桩周土体沉降不一致，侧摩阻力得到充分发挥，此时，部分桩顶竖向荷载通过桩身传递到桩端，桩端中风化泥岩产生一定的塑性变形。
当加载至16000kn时，桩体和桩周土沉降明显不一致，桩端中风化泥岩发生了部分的塑性变形，桩体沉降加大，桩a1为10.82mm，a2桩为
8.867mm，a3桩为7.943mm。
根据上述数值模拟的结果，得到桩a1、a2、a3的q-s曲线图如图2.1示，从图中看出，3根桩在16000kn荷载下，均没有出现“拐点”，在直桩半径、扩底直径、扩底高度相同的情况下，在桩顶施
加相同的竖向荷载，桩a3的曲线位于上侧，桩a1q-s曲线位于下侧。
q-s曲线表明：受到相同的桩顶竖向荷载下，桩长越长，桩的沉降就越小，桩的极限承载性就越大。
图2.1试桩a1、a2、a3荷载位移曲线图
根据数值模拟得到a1、a2、a3的桩侧摩阻力分布图（如图2.2—2.4）可知，向3根桩桩顶施加竖向荷载，当桩顶竖向荷载达到5307kn时，a3的侧阻力是a2的1.2倍，是a1的1.4倍，随着桩顶竖向荷载的加大，a3的侧阻力增加较快，当竖向荷载达到16000kn 时，a3侧阻力为t2的1.4倍，为a1的1.6倍以上。
侧阻力分析表明：桩身越长，桩侧面积就越大，桩侧摩阻力就越大。
从图2.5可以看出，短桩桩端阻力发挥作用较长桩快，并且端阻力在总荷载中所占的比例比长桩大（a1曲线位于a2、a3曲线之上），当桩顶竖向荷载较小时（桩顶荷载为160kn），a1的桩端阻力仅占总荷载的35%，加大桩顶荷载，桩端阻力随着荷载的加大而增加，当荷载至16000kn时，桩a1的桩端阻力占总荷载的80%以上，同理，a2、a3的端阻力也随着桩顶荷载的加大而加大。
数值模拟结果表明：大直径扩底桩桩体长度对其承载力影响较大，桩体承载力和桩身长度成正比。
原因在于，桩体承载力是桩侧摩阻力和桩端阻力之和，当桩身越增加，桩侧面面积也相应的增加，直接表现为在受到竖向荷载时，桩土发生相对位移产生的桩侧摩阻力就越大。
图2.2a1摩阻力分布图图2.3a2摩阻力分布图
图2.74a3摩阻力分布图图2.5a1、a2、a3桩端阻力分布图
3 结语
在生产实践中，为了提高大直径扩底桩桩体的承载性能，增加其桩体的长度不失为一种有效的方法，但桩体太长亦会给施工带来诸多的不便，同时从经济方面考虑，生产施工单位的经济负担亦会相应增大，所以仅依靠增加桩体长度来改良桩的承载性能无法得到广泛的运用，尚需通过加强桩身强度、设置合理嵌岩深度等多种方法来提高其承载性能。
参考文献
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