桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性现场试验研究

依托国网路平―富乐500kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩,对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明,对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩,嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载,而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大,处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩,桩长较短时,扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高,扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩,其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上,根据工程实际适当提高。     

砂岩地层扩底桩抗拔承载特性现场试验研究

为确定砂岩地层扩底桩抗拔承载特性,依托国网路平—富乐500 kV双回线路工程,对嵌岩抗拔桩进行现场静载试验,得到该嵌岩扩底桩的侧阻与轴力作用特征,进而提出嵌岩扩底桩极限承载力的简化计算法。分析表明:嵌岩扩底桩的上拔荷载-桩顶位移曲线为陡变型,增加桩长可以有效提高极限抗拔承载力;但底端扩大头的作用随着桩长的增加有所减弱,端身荷载承担比由69.9%逐步降至31.4%;短桩底端扩大头从加载初期即承担上拔荷载作用,而嵌岩长桩的扩大头则不一定,对于其应慎重采用底端扩大头;当桩身强度高于桩周岩体时,试桩等截面段的抗拔承载力由桩周岩体的抗剪切强度提供,其极限侧摩阻力可以等效为桩周岩体的抗剪切强度。     

嵌岩旋挖扩底抗拔桩工程应用研究

 对于单轴抗压强度在14.4 MPa以下风化程度不同的泥岩、泥质砂岩互层的特殊地质条件,按照现行设计规范,抗拔桩基础往往难以找到合适的终孔地层,利用旋挖钻机成孔、扩孔施工工艺形成扩底抗拔桩解决上述问题,并根据现场原型试验,对嵌岩旋挖扩底抗拔桩承载规律进行研究。根据桩顶静载试验和桩身应变测量试验数据,分析抗拔桩的桩身开裂、桩身变形规律。分析后认为,嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要由桩侧摩阻力、扩大头抗拔力提供,桩侧摩阻力是逐渐发挥作用的,计算桩的极限抗拔力时不宜考虑全部的桩侧摩阻力,扩大头抗拔力在整个抗拔力中占较大比例。嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要受桩顶位移控制。极限承载力是桩顶位移达到极限值(即容许上拔量)所对应的承载力,而不是抗拔桩真正所能发挥出来的最大承载力。当上部结构对抗拔桩桩顶位移比较敏感时,宜采取措施控制桩身变形,而不是单一提高桩的极限抗拔承载力。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性研究

近年来扩底桩用于建筑物抵抗上拔荷载作用的情况日趋增多,而对扩底抗拔桩的理论研究远跟不上工程实践的发展。分析了扩底抗拔桩的抗拔机理和常用的破坏模式,在合理假定的基础上给出了一种扩底嵌岩桩极限抗拔承载力的计算模式,该模式包含侧摩阻力、桩自重以及扩大头抗拔力对总抗拔承载力的贡献。结合南京绿地广场紫峰大厦工程中两根扩底嵌岩抗拔桩的自平衡法极限抗拔承载力试验结果,进行了该模式计算值与实测值的对比分析,吻合程度较好。     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

变截面嵌岩抗拔桩承载特性现场试验及数值模拟分析

铁塔下部多是采用桩基础,在我国西南山区实际工程应用中,一般须将桩体嵌入岩层,但由于基础需承受一定的水平荷载,对桩体直径设有限制,从而使设计偏于保守。文章在此基础上创新地提出变截面抗拔桩,通过现场极限载荷试验并结合数值模拟分析对其承载特性进行了研究,得出:对桩体嵌入岩层中的变截面抗拔桩,岩层提供的侧摩阻力对抗拔桩承载力提供主要的支持,且对抗拔力的增益效果与等截面桩接近;抗拔桩桩体进入岩石后,对比等截面桩,变截面桩桩身侧摩阻力的跳跃性增强,最大侧摩阻力一般发生在桩体进入岩石后1m内的位置,之后侧摩阻力大幅下降。侧摩阻力跳跃性的变化会直接影响桩身侧摩阻力的发挥,从而导致抗拔桩承载力的下降;利用有限元软件,实现了对桩径变化这一因素进行单一变量控制,得出在强风化岩层段,变截面桩桩身侧摩阻力要明显大于等截面桩;变截面桩在中风化岩层段侧摩阻力的发挥受上部侧摩阻力跳跃性变化的影响,有一定降低。     

桩侧注浆抗拔桩的试验研究与工程应用

为研究桩侧注浆抗拔桩的性能,结合上海白玉兰广场工程开展了9组桩侧注浆抗拔桩现场足尺试验,其中3组试桩采用了双套管技术,将工程桩桩顶标高以上桩身与土体隔离开,以使试桩与工程桩的实际受荷状态更接近。基于试桩结果,首先比较了常规和采用双套管两种试桩荷载位移曲线的差异;其次研究了注浆后桩侧摩阻力的发挥及与规范推荐值的比较;采用指数函数拟合本次试验结果并预测试桩抗拔极限承载力。背景工程最终采用了桩侧后注浆抗拔桩,相比于常规等截面桩大幅提高承载力,并节约混凝土用量和减少泥浆排放量,具有较好的经济及环保效益。     

西宁火车站地下空间抗浮桩抗拔承载力试验研究

抗拔桩的应用愈来愈广泛。在进行抗拔桩设计时,通常是以桩的抗压侧摩阻力乘以折减系数λ_i(抗拔系数)作为抗拔侧摩阻力去计算桩的抗拔承载力。但由于抗拔系数λ_i的影响因素较多,取值区间较大,可能造成抗拔侧摩阻力的不准确性。利用原型试验测试抗拔桩的极限承载力是最直观、最准确方法。本文选择三根试桩进行破坏性静载试验,最大加载量为8 000 kN,得到抗拔桩的极限承载力,为设计提供客观参考。根据静载试验得到的Q-S曲线,运用MATLAB软件采用最小二乘法分别拟合出三种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,提出了适合该地区的抗拔桩极限承载力预测模型。     

膨胀土地基载体桩承载力特性数值分析

为研究载体桩在膨胀土地基中的承载变形性状,基于极限平衡原理,推导出了载体桩的抗拔承载力公式.考虑含水率对地基土弹性模量的折减影响,应用有限元模型分析了下压和上拔荷载下载体桩的承载特性随土体含水率的变化规律,结果表明随着膨胀土含水率的增加,载体桩的极限抗压和抗拔承载力下降均较明显,含水率相同的抗压桩承载力大于抗拔桩.不同含水率条件下,桩身轴力均随着深度的增加而减小,抗拔桩在桩端处有轴力急剧减小的现象,且含水率越高减小的幅度越小;抗压桩的极限侧摩阻力沿桩深度先增大后减小,含水率越高其最大值越靠近桩中部,抗拔桩的极限摩阻力沿桩长逐渐增大,在桩端处有突增的现象,含水率越高突增的幅度越小.     

上海地区静钻根植桩承载特性现场试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，具有低噪声、无挤土、少排泥等优势，可应用于高层建筑、桥梁等工程中。基于现场抗压和抗拔静载试验及桩身内力测试，分析了上海地区静钻根植桩的竖向承载变形特性以及桩身轴力和侧摩阻力分布。研究结果表明：静钻根植桩在上海典型地层条件下具有较好的适用性，抗压试桩和抗拔试桩的承载力均大于规范估算值，采用目前的承载力计算方法有一定的安全储备；抗压试桩在加载初期，桩身轴力可以直接传递到桩端，在极限荷载下桩端（扩大头）承载力约占总荷载的25%；静钻根植桩极限侧摩阻力主要与土的特性和埋深有关，上部土层（埋深30m以上）接近规范建议的预制桩侧摩阻力上限值，下部土层（埋深30m以下）较规范建议的预制桩侧阻上限高约14%~28%。     

软土中注浆与未注浆抗拔桩受力性状对比试验研究

在杭州萧山一工地未注浆与注浆试桩抗拔静载试验的基础上,发现抗拔桩经过桩端后注浆可显著减少桩端位移,极限抗拔力至少提高25%,最大桩身拉伸量占桩顶上拔量的91.5%。注浆与未注浆桩的桩身轴力都随深度逐渐减少,桩端轴力始终为0;浆液上返高度16.9m范围内注浆桩侧摩阻力有较大幅度的提高,最大提高幅度为83.3%;在利用浆液上返高度公式计算注浆抗拔桩竖向增强体高度和考虑桩身自重的基础上,提出桩端后注浆抗拔桩承载力的估算公式。通过反分析计算,未注浆桩抗拔折减系数的取值范围为0.65～0.80,注浆桩侧阻力增强系数的取值范围为1.33～1.83,计算方法与结果可供初步设计与实际工程使用。     

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。     

软土地区抗拔桩受力性状的现场试验研究

通过温州软土地区3根抗拔桩的静载试验研究了抗拔桩的受力性状。试验结果表明,抗拔桩桩身轴力随着深度的增加而减小,在桩端处桩身轴力始终为零,即抗拔桩始终表现为纯摩擦桩性状。对于持力层是卵石层的抗拔桩,桩身拉伸量是桩顶上拔量的主要组成部分。桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系。当桩土相对位移较小时,桩长范围内...     

等截面抗拔桩承载变形特性离心模型试验及数值模拟

抗拔桩的承载变形问题正受到越来越多的重视。对抗拔单桩的承载变形特性进行了离心试验研究和数值模拟研究。通过做离心模型试验,分析抗拔桩在竖向上拔荷载作用下的Q–s曲线、桩身轴力曲线,然后通过建立桩土接触模型,进行数值模拟,将结果与离心试验结果进行对比。通过上述两方面工作,可以看到抗拔单桩承载变形特性呈现如下性状,抗拔力在起始阶段随上拔位移呈线性增长,随着上拔位移进一步增大,抗拔力出现非线性增长的特性,然后突然出现拐点,上拔位移迅速增大,抗拔力达到极限,抗拔桩破坏。     

深厚软土中大直径灌注扩底桩受力性状试验研究

通过对深厚软土地基中大直径深长灌注桩及扩底桩的桩孔孔径的实测及静载荷试验下桩身埋设钢筋计的测量,得到了桩身轴力实测资料和静载荷试验数据。基于以上实测资料研究了软土中持力层为粉质黏土、粉砂的大直径深长灌注桩及扩底桩的承载特性和荷载传递机理,重点分析了大直径深长灌注扩底桩与普通灌注桩承载特性及荷载传递的不同点,并得到了扩底桩桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律。研究表明,深厚软土地区大直径深长钻孔灌注扩底桩的侧阻先于端阻发挥,同时其荷载传递与一般的灌注桩不同,扩底桩的桩端扩大部分对承载能力影响较大,不仅影响到桩端阻力的发挥,还影响到桩侧阻力的发挥。这都为今后大直径灌注扩底桩的理论研究和设计应用提供了重要的参考作用。     

扩底抗拔桩变形的解析计算方法

 将扩底桩扩大头简化为荷载传递弹簧,根据扩底桩平衡微分方程,推导得到计算扩底抗拔桩弹性变形的无量纲表达式。为了研究扩底抗拔桩的非线性变形性状,假定桩侧土体荷载传递曲线(t-z曲线)满足理想弹塑性关系,桩侧土体强度随深度成幂函数变化,推导计算扩底抗拔桩轴力和变形的弹塑性解析表达式。将计算结果与模型试验和现场试桩试验结果进行对比,结果表明解析分析方法能较好的预测扩底抗拔桩的变形,理论预测结果与实测结果比较吻合。该方法既能避免繁琐的数值计算又能合理预测扩底抗拔桩的变形,具有较好的工程应用前景。