变截面桩承载特性的研究综述

超长桩工程性状及研究方法综述超长桩的荷载传递机理到目前为止还很不清楚，设计时仍按现有规范的计算理论进行，迄今还没有符合实际的计算方法。

普通桩的规范设计法并非建立在超长桩的承载变形机理深入研究的基础之上，存在理论与实际之间的矛盾，因此，开展超长桩承载性状研究和提出超长桩合理的设计方法不仅是桩基理论自身发展的需要，更是工程界的迫切要求。

通过对国内外众多学者在超桩工程性状特征研究工作基础上的概括，同时对桩基沉降理论的国内外研究现状进行了分析，为超长桩的设计及施工提供经验总结。

标签超长桩；工程性状；沉降计算近年来，高层建筑及大跨度桥梁的迅猛增多，这些构筑物高、重以及沉降控制严格，当地基承载力及桩的变形不能满足设计要求时，同时承台、桩数以及桩径又不能增加的情况下，加大桩长是一种最直接的方法。

因此超长大直径钻孔灌注桩以其具有较高单桩承载力的优点在工程上应用数量急剧增多。

例如，上海世界环球贸易中心、金茂大厦都采用了入土深度达80多米的钢管桩，杭州钱塘江六桥采用的钻孔灌注桩桩长达130余米。

因此开展超长桩承载性状研究和提出超长桩的合理设计方法是十分必要的。

一.超长桩工程性状特征超长桩工程性状具有以下特征：（一）工作荷载下，超长桩为纯摩擦桩或端承摩擦桩[2]。

当侧摩阻力尚未完全发挥时，其荷载传递具有摩擦桩的特性，桩端分担荷载很小；对于钢管桩和大直径钻孔灌注桩，由于其桩身压缩量较大或设计承载力较高，桩侧摩阻力发挥相对较早，后续荷载将主要由桩端阻力分担，表现为摩擦端承桩。

（二）超长桩的垂直承载力大，初始刚度大，承载力充分发挥所需桩顶位移相对于短桩要小，应选择良好的持力层，需严格控制桩身密实度，垂直度和孔底沉渣厚度。

超长桩的设计荷载较大，超长桩的必召曲线具有缓变型，桩顶沉降较大，超长桩极限荷载由桩顶沉降量和桩身材料强度两个指标同时控制，通常是根据桩顶沉降来控制。

（三）桩长越长，长径比越大，配筋率相对越低，极限承载力和使用荷载越高，桩的非线性变形增大，桩身材料总压缩量越大。

岩溶区桩基承载性能及影响因素研究进展综述
严君宇;侯振坤;唐孟雄;贺绍阳;凌造;李波;龚星;王磊
【期刊名称】《广州建筑》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】岩溶区地质环境复杂,溶洞隐蔽性较大,给桩基施工和设计带来了巨大挑战。

充分考虑溶洞与桩基的相互作用,是确保上部建筑安全的关键。

本文以岩溶区桩基
承载性能为背景,综述了岩溶桩基相关模型实验、数值模拟和理论计算方法,发现下
伏溶洞型桩基现研究的重点为顶板安全厚度、岩板质量、桩身直径、溶洞尺寸等,
顶板相对安全厚度的计算仍是一个难题。

对于贯穿溶洞型,现浇桩基需解决施工问题,如灌注桩施工中的漏浆和卡钻问题;预制桩基受桩径小和难嵌岩等因素的影响,其在岩溶区普遍存在承载力不足的问题。

研究成果为溶洞发育区桩基竖向承载力计算提供了重要指导。

【总页数】5页(P123-127)
【作者】严君宇;侯振坤;唐孟雄;贺绍阳;凌造;李波;龚星;王磊
【作者单位】广东工业大学土木与交通工程学院;广州建筑股份有限公司;广州市建
筑集团有限公司;湖南国涛建设工程有限公司;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土
力学与工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU4
【相关文献】
1.基于有限元方法的岩溶区桩基础稳定性影响因素分析
2.岩溶区桩基稳定性影响因素数值模拟分析
3.岩溶地区桩基承载特性影响因素研究
4.岩溶顶板稳定性对桩基承载性能影响研究进展
5.岩溶区桩基承载特性研究综述
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桥梁桩基础承载力特征研究作者：林乔来源：《西部交通科技》2019年第12期摘要：为了分析桥梁桩基础承载力特征，文章通过现场静载试验获取5根桩的P-S曲线，并以5#桩为原型对比数值模拟模型设计、参数选取的合理性，两种方法P-S曲线拟合程度较好;桩基础承载力随着软土厚度增大、桩径减小、桩长减小而减小，其中极限承载力对桩径敏感程度较高。

关键词：桥梁桩基;数值模拟;桩基承载力;灰色关联度中图分类号：U443.15文献标识码：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst. 2019. 12. 031文章编号：1673 - 4874（2019）12 - 0112 - 040引言桩基础是工程建设过程中一种常用的地基处理方法，研究桩基础承载力特征对于桩基础设计、布置是十分重要的，尤其是针对地层类型多、强度参数差异较大的地层。

目前，关于桩基础承载力的研究主要有实验法和数值分析法两种。

张东[1]通过现场试验、理论分析以及数值模拟研究了天津某工程桩基础承载力不足、变形过大的原因;张旭恒[2]使用PLAXIS 3D软件研究动荷载作用下群桩的受力和变形特征;李春[3]使用数值模拟方法验证溶洞对桩基承载力的削减作用;刘源等[4]通过实验分析，研究不同桩周土含水率对桩基承载力的影响。

通过前述研究可知，除了桩基础自身强度外，桩周岩土体也是影响其承载力的一个重要因素。

在修建桥梁的过程中，地基分布有较厚的软土层，软土处理不当将会造成不可估量的后果。

为了分析桥梁桩基础的承载力特征以及控制软土沉降的效果，本文以某桥梁修建桩基础为例使用数值模拟方法进行分析。

1 地质条件地基岩土体类型是影响桩基础设计和最终变形结果的重要因素，因此，准确查明岩土体类型、结构是十分重要的。

通过现场调查，某桥梁桩基施工场地岩土体从上至下依次为：（1）硬壳层（0. 5～0.7 m厚）;（2）黏土（20～25.0m厚）;（3）淤泥质土（18. 0～25.5 m厚）;（4）粉质黏土（>10.5 m厚）。

异形夯扩成孔灌注桩承载力及变形特性摘要：异形夯扩成孔灌注桩是集合异形桩和夯扩桩优点的新型桩基。

本文所研究的异形桩横截面为y形，该桩形是根据等周边截面减少的原理，在侧摩阻力不变的情况下减少混凝土用量，在承载力允许的前提下降低了工程造价。

关键词：异形夯扩成孔灌注桩；承载力；变形abstract: abnormity ramming into hole enlargement is shaped piles and piles set ramming the advantages of the new type of pile foundation pile expansion. this paper studies the cross section for alien pile y shape, the pile is its shape according to the principle of reducing section, in the side friction under the condition of invariable reduce the dosage of concrete, in the premise of bearing capacity allowed to reduce project cost.key words: abnormity ramming into hole enlargement pile; bearing capacity; deformation中图分类号：u415.6文献标识码：a 文章编号：1 概述灌注桩具有寿命长、施工快、造价低、使用范围广等优点，但目前我国的灌注桩多为圆桩，无法最大限度地发挥地基土和桩本身的潜在能力。

例如我国传统的桩基础要么是圆形截面，要么是方形截面，特别是钻孔灌注桩，由于受施工机械的限制只能采用圆形截面，但从理论分析可知，在同样用材情况下，圆形截面桩的单桩承载力要比正方形或多边形截面桩小得多。

河北工业大学科技成果——柱锤冲扩桩复合地基承载力及变形特性试验研究项目介绍“柱锤冲扩桩法”是河北工业大学等单位联合研究开发的一种新型地基处理方法。

主要适用于处理杂填土、素填土、粉土、粘性土和黄土等地基。

本课题自1995年开始，结合工程实践进行了大量柱锤冲扩桩复合地基静载及动力触探对比试验。

研究了柱锤冲扩桩复合地基承载力特征值的简化计算方法及质量评定标准，对复合地基桩土应力比进行了计算及测试，分析了复合土层压缩模量的确定原则及复合地基的变形特点和发展规律。

该成果达到国际先进水平。

技术特点（1）该技术对加固处理不良地基，改善原天然土层的工程特性，提高地基承载力有着显著的作用。

特别是对人工填筑的沟、坑、洼地等欠固结松软土层及杂填土的处理，更显示出特有的优越性。

（2）该技术以建筑垃圾、拆房土为主加少量白灰为桩身填料，施工简便易行，并可消耗建筑垃圾，减少城市污染。

施工中振动小、噪音低，可在居住区及市区施工。

与其它地基基础方案相比工程造价较低。

（3）在施工中可发现地基中的隐患，并对桩间土进行改性处理。

处理后的复合地基承载力一般达到120-160kPa，最大值可达到200kPa。

（4）根据沉降观测统计，沉降量均匀，符合国家规范要求。

与天然地基和水泥搅拌桩复合地基相比，其最终沉降量比天然地基少，沉降稳定所需的时间比水泥搅拌桩复合地基短。

推广应用前景目前该项技术已在河北、天津、山东等地广泛应用。

该研究成果被收入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002第15章“柱锤冲扩桩法”中。

可为应用柱锤冲扩桩法进行地基处理的工程提供复合地基承载力确定的可靠方法及指标，为施工质量检测及工程质量评价提供重要依据；并为计算建筑物最终沉降量、沉降特征值以及沉降发展规律提供有关参数，可供设计、检测、施工及工程管理部门应用。

效益分析该地基处理方法可就地消耗建筑垃圾，节省占地，减少城市环境污染，并可节约大量的水泥、砂石、钢筋等建筑材料，可创造了良好的经济和社会效益。

2021年11期科技创新与应用Technology Innovation and Application研究视界考虑土性变化的旧桩承载特性数值模拟黄涛，费静燕，徐高翔，单佩佩，李智鹏（江苏省中成建设工程总公司，江苏南京210041）1概述近20年来对城市中心区的旧城改造成为城市化进程的一个重要方面，现有的旧城改造模式一般是将旧建筑结构（包括基础结构）一律拆除，重新设计建造，而遗留的旧桩基础处理却成为工程上比较棘手的难题。

目前，遗留旧桩的处理通常有拔除与再利用两种方式，旧桩拔除既增加了工程成本、浪费了资源，旧桩的再利用成为岩土工程领域研究的新方向。

然而，旧桩的承载能力评价还缺乏系统的研究。

对此，本文考虑新旧桩承载力的不同主要来源于桩周土体力学特性这一特点，提出通过修正桩周土体参数方法来实现对旧桩承载力的数值模拟，并将模拟结果与实测数据进行对比，验证了数值模拟方法的合理性、可行性，研究结果可为今后类似工程的相关设计提供借鉴。

2旧桩承载特性的模拟方法旧桩模拟的关键是合理反映桩周土力学特性的应力历史效应和时间效应。

以下针对砂土和黏土分别讨论如何修正本构模型参数以考虑这两个因素的影响。

2.1砂土的力学参数修正采用Mohr-Coulomb 本构模型描述砂土力学特性。

根据国内外学者研究成果，采用Bolton [1]研究的有关17种砂土在不同密度和围压下的强度和剪胀性的试验成果整理得到砂土内摩擦角：（1）式中，e max 、e min 分别为最大孔隙比与最小孔隙比，ϕcrit ′相当于土的残余内摩擦角，通过收集学者有关砂土的研究发现，该值大约为30°~37°，模拟中取值33°。

剪胀角可表达为根据Iwasaki [2]研究砂土在循环扭剪作用下的力学特性，剪切模量G 可表达为：式中，G 0取值一般为0.5~10MPa 。

通过式（1）~（3）可以发现，砂土的内摩擦角、剪胀角、剪切模量不仅与平均有效应力p'有关，还与孔隙比e 有关。

第五节变截面及异形灌注桩第五节变截面及异形灌注桩1 钻孔扩底桩1.1 概述钻孔扩底桩是在用各种回转钻机正常成孔后，用专门的扩底钻头将其底部扩大，然后下设钢筋笼、浇筑混凝土所形成的灌注桩。

钻孔扩底桩的上部呈圆柱形，底部呈圆台形。

在桩基设计中，为了增加单桩的桩端承载力，采用扩底桩是一种经济有效的方法。

钻孔扩底灌注桩的扩底方法可分为正循环钻扩底法、反循环钻孔扩底法和螺旋钻孔扩底法三种。

反循环钻孔扩底法适用于可塑至硬塑状态的粘性土、粉土、中密至密实砂土和碎石土层；螺旋钻孔扩底法适用于地下水位以上的一般粘性土、红粘土、粉土、湿陷性黄土和密实的砂土层。

正循环钻孔时的泥浆上返流速较小，故只适合在细颗粒地层中扩孔，且扩孔直径较小。

装有硬质合金滚刀的扩孔钻头也可在基岩中扩孔（见图8-5-4）。

扩底直径为桩径的1.5～3.0倍，最大扩底直径为4m 。

桩底扩大头的边坡线与垂直线间的夹角一般不大于14°，即边坡坡度不小于4∶1。

钻孔扩底桩施工具有以下特点：①只有在稳定地层才能进行扩底；②可以进行单节扩底和多节扩底；③必须使用专门的扩底钻头；④一般钻孔深度较浅。

1.2 设备和机具1.2.1 钻机扩底方法依赖于回转钻进方法，故其使用的钻机与前述回转钻进所用的钻机相同。

当采用液压扩孔钻头时，需要增加配套的液压系统。

1.2.2 扩底钻头目前国内外扩底钻头的类型较多；按扩底刀具的驱动力不同，可分为自重式、油压式、水压式三大类；按扩底刀具的开闭方式不同，有上开式、下开式、滑降式、推出式等类型（见图8-5-1）。

（1）自重式扩底钻头自重式扩底钻头由导向套、导向轴、上盘、下盘、限位盘、翼片、连杆、销轴等部图8-5-1 扩底钻头开闭方式示意图（a ）上开式；（b ）下开式；（c ）滑降式；（d ）推出式(a) (d)件组成；导向套与钻杆相连，连杆和扩孔翼片分别与导向套和导向轴铰接；导向轴可在导向套内上下滑动，从而带动扩孔翼片横向伸缩（见图8-5-2）。

桩土共同作用研究综述摘要：现如今桩基础在高层建筑、桥梁及港口工程中应用十分广泛。

通过桩土共同作用理论的分析，探究如何充分发挥出地基土的承载能力，从而实现桩土相互作用以达到提高桩基础的经济性、安全性、耐久性是一个十分有意义的课题。

本文对近年来国内外桩土共同作用理论研究的发展进行了归纳总结。

关键词：桩基础；桩土共同作用；地基承载力；研究现状引言桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小，便于机械化施工等优点，所以与其他深基础相比，桩基础的应用最为广泛。

而在传统桩基础设计中通常只考虑桩来承担上部传来的所有荷载，而地基土的承载力不能得到发挥造成了较大的浪费。

在竖向荷载作用下，桩体发生弹性压缩变形，桩与桩侧土体产生相对位移形成向上的桩侧摩阻力，另一部分荷载通过桩身传至桩底使桩底土层产生压缩变形，桩端土对桩体产生桩端阻力，地基土在保证地基稳定性中起到了至关重要的作用，所以说，土与桩体之间的相互作用关系是研究桩基承载力设计时极为重要的一个环节。

国内外研究现状1988年，杨克己[1]等人通过模型试验研究提出桩间土在受荷过程中有迟后作用，若要使桩间土能够承担上部传来的荷载需满足的条件有：基础下的土体不产生自重固结沉降、湿陷等情况造成基础脱空；基础的荷载需大于其极限荷载，桩距需大于3.5桩径或边长，入土深度需大于1.5倍基础宽度；桩尖土的刺入变形大于桩间土的压缩变形。

1991年，杨军[2]等人通过自编的有限元软件FHDJ程序，对水泥粉煤灰碎石桩复合地基受荷进行分析，提出在基础与桩之间铺设褥垫层能够有效协调桩土之间的变形，为桩土共同作用提供了保证。

1991年，Y.K.Chow[3]采用线性弹性模型，考虑各桩周围土体的杨氏模量的径向变化，对荷载作用下群桩的沉降进行了分析。

并通粘土群桩现场试验实例的分析，论证了土的弱化区对桩-土相互作用的影响。

1995年，宰金珉[4]提出影响桩土荷载分担的主要因素有桩距、名义单桩平均荷载等。