灌注细石混凝土微型桩基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验表明:在本次试验条件下,微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;微型桩群桩抗拔极限承载力可以通过单桩抗拔极限承载力乘以桩数和群桩效应系数计算得到,本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数选取0.75进行计算。     

软土地基微型桩抗拔试验研究

微型桩具有布置形式灵活,施工机械小型化,经济环保等优点,针对杆塔基础交通不便、环保要求高、地质情况差等工程特点,微型桩的优势在杆塔基础中能够得到充分发挥。承受上拔荷载是杆塔基础的主要功能之一,而以往对软土地基上微型桩抗拔特性的研究较少。通过软土地基中微型桩单桩和群桩的抗拔试验,研究施工工艺对微型桩单桩抗拔承载力的影响,实测单桩桩身轴力和桩侧摩阻力的分布,研究微型桩荷载—位移特性、群桩效应系数等。试验结果表明采用二次注浆工艺能显著提高微型桩抗拔极限承载力,有效地减小抗拔桩位移;由于二次注浆对桩周土体加固作用,群桩的荷载–位移曲线呈"缓变型",桩土共同作用的群桩效应明显,实测群桩效应系数相对较小,这对于软土地基上杆塔基础的设计具有参考价值。     

极限荷载条件下螺旋桩的螺距设计与承载力计算

螺旋桩基础在工程中有一定应用。但目前对于极限荷载条件下螺旋桩基础的地基破坏模式、桩型设计、单桩和群桩极限承载力的计算,以及合理的螺距(叶片间距)与叶片直径比等问题的研究尚少,有待进一步完善。经分析,螺旋桩的桩型设计核心问题是螺距设计,在极限荷载条件下,建立其地基的破坏模式,推导出了螺距(叶片间距)与叶片直径的比例关系,即最小螺距和控制螺距,并得出了不同的螺距情况下的单桩和群桩极限承载力计算方法。通过同群桩基础的静载试验结果对比,桩基础极限承载力估算值与试验结果拟合较好,说明本文提出的螺旋桩地基破坏模式接近于实际破坏情况,其极限承载力计算方法可用于工程设计中。     

有限元法分析抗拔群桩承载力与位移关系

目前进行抗拔群桩试验比较困难,不仅试验环境比较难测,且费用巨大。故运用ABAQUS有限元软件建立三维模型进行模拟,研究抗拔群桩桩顶承载力与位移曲线图来探索抗拔群桩的承载力特性并分析抗拔群桩桩顶荷载与上拔位移关系图,为后期的工程运用提供了参考意义。     

微型桩杆塔基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验研究表明:微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;二次注浆有利于提升微型桩抗拔承载力,在进行微型桩抗拔承载力计算时应考虑二次注浆的提升作用;群桩基础中布置斜桩可采用10度倾角;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数可取0.7进行计算。     

抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明：抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6～10作为群桩距径比的推荐范围。     

黄土地区微型桩基础承载特性现场试验研究

随着国家电网建设向西部发展,高压输电塔线路不可避免地经过黄土地区,微型桩基础由于其良好的承载能力和安全性得到广泛运用。依托甘肃黄土地区2个试验场地16组微型桩基础现场试验的实测荷载-位移曲线,分析了下压荷载和上拔荷载、浸水和未浸水、微型单桩基础和群桩基础等不同工况下的承载特性。结果表明:黄土湿陷性对微型桩基础破坏模式具有显著影响,浸水后的黄土地基微型桩基础均呈较为明显的陡降现象;在上拔荷载作用下,浸水后的微型群桩基础群桩效应显著;此外,微型桩基础承载力受黄土湿陷性影响较大,根据试验结果建议取折减系数为0. 24。试验所取得的相关经验与成果可供黄土地区相关工程借鉴与参考。     

软土地基上微型桩抗压和抗拔特性试验研究

微型桩(Micropile)和常规钻孔灌注桩相比,具有单位体积混凝土承载力高、施工场地小、适用各种类型的土、布置形式灵活等特点,可以用做输电线路杆塔基础。本文通过软土地基上微型桩的单桩、群桩抗压和抗拔现场试验,研究其荷载-沉降特性、群桩效应、施工工艺等,以期为微型桩的设计和施工提供依据。试验结果认为:单桩荷载-沉降曲线是缓变型,属摩擦桩,可以以2 0mm沉降量对应的荷载作为桩的极限承载力;可以以2 0mm～3 0mm上拔量对应的上拔荷载作为单桩极限上拔荷载;斜桩可以更好地承担上拔荷载。     

微型桩抗拔特性原型试验研究

本文介绍了嘉兴软土地基中微型桩单桩和群桩的抗拔试验,试验表明微型桩能承受一定的抗拔力,尤其是斜桩基础能有效地减少竖向拉力引起的位移,微型桩群桩表现出更好的抗拔性能。该文将试验结果与现有抗拔桩承载力公式计算值进行了比较分析,探讨了微型桩直桩和斜桩的抗拔系数以及群桩效应系数,为其今后的工程设计和应用提供一定的参考。     

超长桩基础极限荷载判定的比能对比法

超长桩基础广泛应用于高层建筑、超高层建筑、大型枢纽工程,其极限荷载的判定直接影响到工程建设的安全性和经济性。桩土系统比能由体积变化比能和形状改变比能构成,明确了系统比能的改变将导致桩土系统稳定状态的变化,提出超长桩基础极限荷载判定的比能对比法,即当系统比能超过桩周岩土材料抗剪强度时(u/τ_e＞1),桩周土材料塑性区连通而破坏;当u/τ_e=1时,桩基础处于破坏临界条件,桩顶荷载为极限荷载。采用比能对比法、P—s曲线拐点法、LogP—s曲线法、Δs/ΔP—E曲线法,判定预制预应力方形桩、大直径灌注桩的两种桩型、7根超长桩基础的极限荷载,四种方法判定的极限荷载一致,说明比能对比法可以适用于超长桩基础的极限荷载判定。     

软土地基螺旋桩竖向抗拔极限承载力计算方法

 根据抗拔螺旋桩基础竖向抗拔承载性状,使用极限平衡理论和Meyerhof深基础承载力理论,提出抗拔螺旋桩基础首层叶片界限埋深和叶片控制间距,给出多层叶片螺旋桩基础竖向抗拔破坏模式,得到竖向抗拔螺旋桩基础的首层叶片界限埋深和极限承载力计算公式。通过对14次工程桩试验分析和极限承载力计算,竖向抗拔极限承载力计算值与实测值误差一般在10%以内,说明所建立的螺旋桩基础抗拔破坏模式比较接近于实际情况,极限承载力计算方法可用于估算螺旋桩基础的承载力。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

浅层土体加固对倾斜桩竖向承载力影响研究

桩身倾斜可能导致在小于对应于相同条件下竖直桩的极限承载力的荷载下提前发生弯曲破坏,并可在弯曲破坏前产生较大的桩顶水平位移和桩身挠曲。根据某工程现场载荷试验结果,对倾斜桩桩周土体进行浅层加固数值模拟,以研究其改善倾斜桩竖向承载性状的机理。分析结果表明：加固体深度、加固体面积及加固体尺寸均可对加固效果产生影响。加固体对竖向荷载作用下倾斜桩的承载性状的改善体现在对被动区土体强度和压缩性的改善以及约束桩身上部桩体转动和挠曲的作用。进一步研究了加固体压缩性的影响,结果表明：加固体弹性模量越大,加固效果越明显;但随着弹性模量的增大至一定值后,加固效果基本不再变化。     

砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究

 为研究单桩在桩顶预先施加竖向和弯矩荷载下的水平承载特性,通过自行加工的组合荷载加载装置,进行一系列室内单桩模型试验,分析砂土中预先施加的不同竖向和弯矩荷载对单桩水平荷载下的水平位移、桩顶转角、桩身弯矩以及地基比例系数m值的影响。试验结果表明：当预先施加的竖向荷载小于单桩竖向极限承载力的一半(Vu/2)时,相同水平荷载下单桩的水平位移有所减小,单桩的水平极限承载力得到提高,桩身最大弯矩有所减小,并且竖向荷载越大,越有利于单桩的水平承载性能;弯矩荷载的存在不利于单桩的水平承载能力,显著降低单桩的水平极限承载力;另外,水平荷载的施加对单桩的竖向位移影响较小;当砂面处水平位移较小时,m值随着水平位移的增加迅速降低,当水平位移增加到一定程度,m值减小的幅度越来越小,最后趋于一个稳定值。     

桥梁群桩基础非线性静力计算模型及拟静力试验研究

 线弹性地基反力法(m法)仅适用于正常使用时桥梁桩基础变位较小的情况,但在强震作用下基础的变位较大。为了研究桩基础在地基土及桩身进入非线性状态下的水平承载能力及变形特性,通过群桩基础缩尺比例模型,采用拟静力试验研究桩基础的破坏机制、承载能力、变形性能以及滞回特性。提出水平荷载作用下群桩基础的非线性静力计算模型,在该模型中采用分布PMM塑性铰模拟变轴力作用下桩身的弹塑性,采用美国API规范给出的p-y曲线、t-z曲线以及q-z曲线模拟地基土的非线性(其中,p为桩侧土水平抗力,y为水平位移,t为桩周土竖向摩阻力,q为桩端土竖向抗力,z为桩土竖向相对位移)。研究结果表明：(1) 本文提出的分析模型与模型试验结果吻合较好;(2) 可采用Clough退化双线性模型模拟桩基础的滞回特性;(3) 桩身受力薄弱部位在桩顶以下0～4倍桩径范围内。研究结果可为应用能力谱法评价桩基础的抗震性能提供参考。     

塑料套管现浇混凝土桩倾斜对承载性能影响的模型试验研究

 通过模型试验研究竖直桩与倾斜角度为5°,8°,10°和15°倾斜桩的承载性能,分析倾斜对塑料套管现浇混凝土桩(以下简称TC桩)单桩承载力、桩顶沉降、桩身水平位移、桩身弯矩、桩身轴力及侧摩阻力和端阻比的影响。模型试验结果表明：(1) 当TC桩倾斜度不大于8°时,对承载力和桩顶沉降影响不明显,对于倾斜10°,15°的桩,承载力明显降低;(2) 倾斜桩桩身水平位移和弯矩主要发生于1/3桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增加而增大;(3) 竖直桩及各倾斜桩的侧摩阻力随深度的增加呈先增大后减小的趋势,随着倾角的增大桩极限侧摩阻力的平均值略有增大,侧摩阻分担比较大;(4) 端阻力和端阻比基本随荷载的增加而增加,随倾角的增加而减小。采用Origin软件应用Sigmoidal函数拟合,得出模型桩极限承载力随桩体倾角的计算公式,并根据现场实测数据,给出现场应用时修正系数的取值范围。     

砂土中竖向和水平荷载共同作用下的单桩承载特性研究

水平荷载引起桩体水平位移,导致桩侧摩阻力发生变化,从而影响单桩的竖向承载特性;竖向荷载影响桩周土体抗力,并随着桩身挠曲变形而产生附加弯矩,从而影响单桩的水平承载特性。利用室内模型试验研究了砂土中单桩在竖向和水平荷载共同作用下的受力和变形特性。试验结果表明:预先施加竖向荷载有利于单桩水平承载力的提高和水平位移的减小;预先施加水平荷载对桩身上部桩侧阻力的发挥有减小作用,但水平荷载的增大对桩端阻力的发挥有促进作用,总体上表现为预先施加水平荷载削弱了单桩的竖向承载力;单桩水平荷载引起的最大弯矩位置在地面以下约5d~7d处,水平荷载对桩身弯矩和桩侧摩阻力的影响主要集中在地面以下0~10d的深度范围内。结合已有研究成果和理论分析,验证了试验成果的合理性并从理论上分析了砂土中竖向和水平荷载共同作用下的单桩承载机理。     

竖向受荷螺杆桩工作性状试验研究

螺杆桩工作性状受众多因素影响,其中叶片间距和螺纹段长度是两个关键影响因素。为了研究竖向受压螺杆桩承载力及桩周土体变形渐进发展规律,进行了基于数字图像相关变形测量技术的模型试验,并利用现场实测结果初步检验了模型试验的可靠性。研究揭示了叶片间距和螺纹段长度对螺杆桩极限承载力的影响规律,建立了归一化的叶片距径比因素和螺纹段长度比因素经验表达形式,给出了本次试验条件下合理的叶片距径比和螺纹段长度比取值。研究总结了不同沉降阶段直杆段、螺纹段和桩端截面周围土体位移场分布规律,提出了不同桩型参数螺杆桩桩周土体破坏模式。研究结果为螺杆桩设计参数优化和承载力计算理论建立提供了试验依据。     

中密砂土地基中H-T组合作用下单桩承载特性研究

为探讨中密砂土地基中桩顶水平力(H)与扭矩(T)组合作用单桩的承载特性,研制了适合于室内砂箱模型试验的H-T组合加载装置,并通过对比试验获得不同H-T大小组合与加载顺序(H→T或T→H)下的桩身内力变形与承载力,及其对桩身承载特性的相互影响曲线,结果表明：相比单一受荷时的水平或扭转极限承载力(Hu或Tu),H-T组合作用会导致桩身承载力减小,且H→T要比T→H的影响要明显,如先施加2/3Tu时桩身水平承载力减小约12.4%,而先施加2/3Hu后的桩身扭转承载力减幅达48.5%,故不能简单基于叠加原理评估组合受荷时的承载力。在此基础上,引入能反映水平力对桩身扭转承载力影响的桩侧扭转土抗力放大因子αTH,基于杆系有限元和m法建立了考虑桩周土约束及H-T耦合效应的桩身单元综合刚度矩阵,进而用MATLAB编制了H-T组合受荷桩的改进杆系有限元法计算程序,并将其结果与模型试验值进行对比分析。     

竖向受压螺旋桩荷载沉降函数解

竖向受压螺旋桩基础的单桩荷载沉降函数的土材料采用双折线数学模型,从桩体、叶片的传力过程入手,建立螺旋桩荷载传递函数,导出其显式解。通过对6根连续叶片式、分层叶片式螺旋桩的静载试验P–s曲线的拟合,说明推导的荷载、位移解答适用于求解螺旋桩的P–s曲线,并可根据s-logP法判定螺旋桩的极限承载力,提供合理的单桩承载力设计值。