分析影响因素PHC桩的负表面摩擦High-Backfill网站

介绍

上的皮肤摩擦桩是由相对运动引起的桩与土之间的接口。根据定义,如果桩解决速度比邻土,皮肤摩擦是正的;如果土壤落定快堆,皮肤摩擦是负的(NSF) (1]。长期监测后,Fellenius发现所有桩在土经验NSF和一个小相对运动足以开发NSF (2]。在成堆的行为有重要的根本差异与NSF桩相比,不影响结构和岩土工程设计(3]。一方面,dragload由NSF拖桩向下的定居点超过使用可靠性约束的设计;另一方面,在一些特定的情况下,桩的结构强度超过。然而,人们普遍公认的国际岩土社区,以及众多的建筑规范,NSF不是一个终极岩土桩的承载力问题[4- - - - - -6]。

提出了多种方法来确定NSF Poulos和马特斯(7],Fellenius [2),黄和格兰8),汉娜和谢里夫(9]。然而,这些方法估算NSF有限。Fellenius监控NSF在细长的桩,这增加了40吨5个月(10]。西格尔和McGillivray监控单个灌注桩承载力没有外加负载桩头和观察到NSF的发展逐步超过103天(11]。NSF的增加持续很长一段时间,因为合并相邻的打桩后土壤发生;与此同时,小相对运动能充分调动NSF。Endo等人测量NSF在脱水三个直径609毫米的钢管桩土(12]。改善土壤的固结程度在打桩前是有效的减少相对运动。因此,提出了预制垂直排水管和附加费。Comodromos等人提出,成堆的工作载荷和加载序列影响dragload显著(13]。你们等人一堆加载在0 - 400 kN,发现NSF是减少从−25.5 kPa−13.9 kPa,和中立的平面向上移动14]。邱和魏调查桩头荷载的影响在巩固地基于NSF的发展一个有效的生意mechanical-flow分析模型的有限元分析,发现在同样的桩头负荷,减少总dragload friction-end-bearing桩小于摩擦(15]。尽管NSF桩可以减少加载下,成堆的绝对定居点增长。刘等人指出,根据数值模拟,承重层和wished-in-place桩的桩-土相互作用影响形成的NSF (16]。

为更好地理解NSF的形成和指导这个项目中,预应力高强度混凝土桩在high-backfill网站在越南项目集中。上述影响因素,即自然固结时间,工作负载,和桩的直径,dragload和中性面进行了分析通过使用验证数值模型的程序FLAC3D软件。除了自然固结时间和桩的直径,高度的详细研究。

项目概述

图1描述了控制建筑增压站在越南风力发电项目位于本省的东南海域,越南。这个项目的总容量310兆瓦的目标是提高区域电网的电源和电源的安全,并提高电压。岩土调查报告表明,土壤控制建筑主要由软土地层,在外载荷作用下,可以用大变形大小,但在长时间的整合。提高地基的承载力,桩的承载层或增加土壤固结程度,例如,通过使用预制垂直排水管(PVD),受聘。PHC桩和大面积回填高度4.0米的应用在这个项目。图1还描述了PHC桩的安装布局。400毫米直径PHC桩成轴承驱动层,也就是说,粘土与粉质粘土混合,震源深度−42米。软土地层被认为变形超过了PHC桩,导致nsf在控制桩和意想不到的定居点建设。

数值模型的验证

材料特性

现场地质条件被电气CPTU调查核实。即使两个CPTUs互相远离,概要文件是非常一致的,几乎完全重叠。这是一个好迹象的同质性,不仅在地层学还在机械性能方面。实验室测试相比,CPTU测试更现实的材料特性决定的。图2代表了CPTU解释数据以及深度,即电阻问_c,轴阻力f_年代和孔隙压力u。后提出的解释方法罗伯逊(17),分层条件和中列出的机械性能表1是估计的。敏感的软土地层检测现场。他们敏感的载荷和速度比PHC桩,如预期。

数值模型

四分之一的4米×4米域采用对称的典型建模。图3代表了PHC桩基础和起源了PHC桩基础的比例因子10。数值模型是由大约24000个网格。对称边界条件施加在两个平面对称的处方这些飞机的正常速度为零。模型的基础是三个全球方向约束。零正常的速度远场边界了。

PHC桩的长42米,厚度0.075米被分配的线性弹性模型。分层基金会被分配的微小应变硬化(HSS)模型,这是能够分析打桩伴随土壤固结。这种材料的屈服面模型扩展增加剪切和体积塑性应变。很好的应用于多个加载路径卸载/重新加载的弹性模量比处女加载和剪切模量大退化是由于剪切应变的增加(18]。材料属性确定基于CPTU解释数据。内摩擦角φ´和凝聚力c´中列出表1。它是由伊文档侧向土压力系数K₀据估计,K₀= 1-sinφ´(18]。指数m通常是采用-1.0 0.5 0.5沙子和泥土。博尔顿表示,扩张角的沙子φ-30°′和粘土的膨胀角是零19]。剪切模量G₀和初始弹性模量E₀可以由以下方程:

在哪里ρ是土壤密度,Vs剪切波速,μ泊松比。伊塔文档中描述后,它被采用E_你的= E₀/ 3,E₅₀= E_你的/ 3,E_{牛津英语词典}= E₅₀无黏性土,E_你的= E₀/ 3,E₅₀= E_你的/ 3,E_{牛津英语词典}e = 0.6₅₀凝聚力的土壤(18]。完善,模拟了桩交互的接口连接到结构元素与适用的凝聚力和摩擦角。在这里,c = 0.8摄氏度_土壤和φ= 0.8φ_土壤(19]。

模型验证

NSF是引起桩间的相对位移和周围的土壤,这通常是由于土壤固结由于附加费,脱水,或土壤重塑打桩和土壤液化后(3]。验证高速钢模型的可行性与特定的材料属性,数值预测土壤定居点与现场测量定居点。定居点现场回填造成的加速整合,这是在48天完成。图4建立了测量从三个特征点SP1定居点,SP2和SP3以及预测定居点最大大小约222毫米。数值结果显示良好的协议与实测定居点。偏差在5%以内。

是良好的静态桩加载测试现场被广泛接受获得垂直荷载作用下的承载力和桩检测潜在的下滑。在这个项目中,直径400毫米,长42米PHC桩不断加载2618 kN,大约17.9毫米。图5代表了q s曲线通过静压桩加载现场测试和数值计算。计算结果与测量结果显示一个好的协议。偏差在10%以内。PHC桩的竖向承载力是多半由数值模拟预测,尽管测量一个缺席。可以观察到明显的屈服点Q = 3200 kN,可被视为最后的垂直承载力。

参数研究

NSF引发的大面积回填根据上述验证数值模型进行了研究。土壤分层、材料特性和桩交互验证数值模型都是相同的。模拟的步骤形成的NSF(注意回填假设在短时间内完成):

我平衡土压力场

二世。表面附加费(详细)和控制整合

三世。激活PHC桩

四、应用在桩顶加载

诉土壤再次巩固和超孔隙压力消散

第六,提取的数据分析

表2上市的NSF PHC桩的影响因素。定量分析调查的主要影响因素,详细的高度,整合时间、桩径桩上的负载,进行单独的参数研究。

回填的高度的影响

它也认识到,附加费强化土壤和避免手术期间大型定居点。土壤和桩之间的相对运动发生很明显,诱导NSF。附加费是直接成正比的回填基础表面的高度。回填的高度不同的间隔1米2 - 5米的范围,列入表2。详细的重量采用18 kN / m³。图6代表PHC桩的轴向力随着深度。高的轴向力增加回填;与此同时,NSF增加所造成的阻力。图7说明阻力和中性飞机改变了不同高度的回填。动员NSF增加更高的回填,然后趋于稳定,略有减少。2270 kN的最大阻力发生在回填的高度是5米。中性下飞机向下移动更大的附加费。最低的中性面在−30.5米的位置当回填的高度是5米。

整合的影响

整合时间之间的时间间隔回填和打桩。提高整合程度可以减少桩与土之间的相对位移。图8代表PHC桩的轴向力后不同的整合。轴向力下降了一个更大的整合程度(再整合时间),这意味着动员NSF的引起的阻力更小。图9说明阻力的关系和整合的中性面时间。中性的平面移动向上和一个更大的整合程度。动员NSF和拖曳力转向零当土壤合并为100天。整合时间显著影响NSF的动员和桩定居点。回填土固结引起的固结时间被认为是完成的100天。然而,100天的整合时间在经济上占统治地位的项目是不可接受的。周围性血管疾病提出加快整合过程。

工作负荷的影响

图10代表PHC桩的轴力在不同工作负载。最大轴力增加,更大的工作负载。然而,随着中演示图11从2052年到1151年,dragload减少kN当工作负载从500增加到3000 kN;与此同时,中和平面向上移动。图12绘制总清算,清算由NSF和的比值PHC桩在工作负载的情况下。认识到NSF下降的影响,工作负载PCH管桩增加,虽然总清算和结算由NSF一起增加引起的。如果加载了PHC桩垂直承载力,小型NSF足以创建大型定居点超过服务能力的限制。因此,有关考虑NSF在设计。

桩直径的影响

图13代表了PHC桩的轴向力的分布。大直径桩的轴向力更大。图14代表NSF的变化和不同桩直径的中性面。NSF从1370 kN增加到3401 kN,当桩直径从300增加到600毫米。中性平面向上移动,最后在一个常数值与桩直径更大。图15表明,桩定居点降低,然后增加大直径PHC桩。最大的定居点时24.8毫米直径是400毫米。一方面,中性平面向上移动;另一方面,NSF引起的阻力增加。必须有一个平衡的位置发生最大的定居点。

灵敏度分析方法

敏感性分析(SA)是这项研究的不确定性模型的输出(数值或其他方式)可以分配到不同来源的不确定性模型中输入(20.》,由下列方程表示:

的比率X_j及其梯度代表输入的变化因素,的比例F_我和它的跨度代表这个模型的输出的变化,和年代_ij代表了敏感性指数。表3上市年代_ij阻力和桩清算估计不同的输入因素(回填的高度,整合时间,桩直径)。认识到,详细的高度,整合时间主要影响NSF和桩变形。的大小年代_ij阻力:整合时间>桩直径>回填高度>工作负荷;的大小年代_ij定居点的PHC桩:回填高度>时间>工作负载整合>桩直径。在实践中,控制建筑的立面设计要求。因此,加快整合过程的可选方式避免NSF和提高桩的性能。

结论

根据LAC3D中的验证模型,NSF引起的阻力,中性的运动平面,定居点的PHC桩进行了定量分析。发现回填和整合程度的高度(相当于整合时间)主要在NSF的形成。回填较高的阻力更大,因为中性飞机向下移动,而动员NSF的面积增加。因此,即使没有附加费,NSF是更早期的整合后直接由打桩比最后的整合。NSF消失时中性的飞机到达了桩的顶部。桩顶的工作负荷dragload是另一个影响因素。时可以观察到dragload的限制减少工作负荷增加,因为桩与土之间的相对运动减少。发生,然而,伟大的定居点可能超过可服务性的约束。这不是最优的方式来增加桩径在实践中,尽管它可以减少NSF在一定范围内(在一个平衡位置)。加快土壤整合过程将建议避免由于NSF大位移。 The PVC and preloading on the soil surface can be employed.

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料;进一步询问可以针对相应的作者。

作者的贡献

PB提出的概念研究-基于离岸项目进行和表面摩擦由XG和HB。GX PB进行了数值研究的指导下应用FLAC3D PB和连续波。

资金

作者声明,这项研究获得资助PowerChina华东工程有限公司、杭州。资助者没有参与研究设计、收集、分析、解释数据,本文的写作或决定提交出版。

的利益冲突

XG、HB、铅、GX和连续波是受雇于PowerChina华东工程有限公司。PB、GX和连续波是受雇于HydroChina伊研发中心。

这个项目是由PowerChina华东工程有限公司、杭州。

出版商的注意

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