静钻根植竹节桩抗压与抗拔承载特性分析

静钻根植竹节桩是利用静钻根植工法将预制竹节管桩插入到水泥土中而形成的管桩-水泥土组合桩基。采用有限元软件ABAQUS建立现场抗压试桩与抗拔试桩的分析模型,计算得到的荷载-位移曲线与现场静载试验结果吻合,验证了模型的可靠性,采用数值计算方法,分析了竹节桩的抗压与抗拔承载特性。研究结果表明:软土地区,静钻根植竹节桩的抗压承载性能优于抗拔承载性能;桩身竹节可以使竹节桩与水泥土紧密结合,竹节不直接与土接触分担上部荷载;桩身非扩径段水泥土在荷载作用下只起到传递剪应力的作用,不分担上部荷载;桩顶位移60 mm时,管桩承担抗压桩总端阻的25.8%,承担抗拔桩总端阻的16.6%,均小于水泥土扩大头分担的端阻;竹节桩长度比R_N从0增大到0.375时,抗压桩极限承载力从3 045 kN增大到6 173 kN,抗拔桩极限承载力从1 910 kN增大到2 441 kN;竹节桩长度比从0增大到0.375时,抗压桩与抗拔桩桩端水泥土扩径段承担的荷载也明显增大;当竹节桩长度比从0.375增大到0.625时,静钻根植竹节桩的极限承载力、总侧摩阻力、管桩分担端阻和水泥土分担端阻改善效果不明显。     

膨胀土中桩的荷载传递模型试验研究

通过室内模型静载实验,研究和分析了不同荷载下的膨胀土地基中桩的荷载传递特点、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化以及二者的荷载分担比例关系等。试验表明:膨胀土中桩的静载试验所得到的P-s曲线存在明显的拐点;桩身轴力随桩顶荷载的增加在桩身中部以上迅速递减,且桩身轴力增加与桩顶荷载增加几乎呈线性关系,桩中部以下几乎变化很小;该模型桩的荷载传递是以侧摩阻力为主的;桩侧摩阻力和桩端阻力均随桩顶荷载的增加也呈近似线性关系,但桩侧摩阻力和端阻力在荷载分担比方面存在一个极值。     

膨胀土中桩的荷载传递模型试验研究

通过室内模型静载实验，研究和分析了不同荷载下的膨胀土地基中桩的荷载传递特点、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化以及二者的荷载分担比例关系等。试验表明：膨胀土中桩的静载试验所得到的P-s曲线存在明显的拐点；桩身轴力随桩顶荷载的增加在桩身中部以上迅速递减，且桩身轴力增加与桩顶荷载增加几乎呈线性关系，桩中部以下几乎变化很小；该模型桩的荷栽传递是以侧摩阻力为主的；桩侧摩阻力和桩端阻力均随桩顶荷载的增加也呈近似线性关系，但桩侧摩阻力和端阻力在荷载分担比方面存在一个极值。     

嵌岩桩竖向承载机理的数值分析

嵌岩桩的极限承载力高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时分析嵌岩段摩阻力的分布特征.在有限单元法的基础上,采用ANSYS软件,对两个嵌岩桩模型进行了竖向承载机理模拟.分析了桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布等状况.数值模拟结果表明:嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力与桩端阻力共同承担,桩侧阻力占60%～70%,桩端阻力和嵌岩层阻力占30%～40%;土层侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层的侧摩阻力还可以进一步的发挥.     

风化岩基大直径灌注桩后注浆承载性能试验研究

基于6根全风化和强风化花岗片麻岩地基中大直径泥浆护壁钻孔灌注桩单桩竖向抗压静载荷试验及桩身力学测试,对其中3根试桩进行桩侧后注浆,对比分析了其承载性状、变形特性及影响因素,并将所得试验数据与勘察报告推荐值和现行规范推荐值对比。结果表明：大直径嵌岩泥浆护壁钻孔灌注桩长径比25~34与嵌岩深度5D~8D,Q-s曲线呈缓变型;经后注浆处理与未经桩侧后注浆处理的试桩相比,单桩极限抗压承载力提高1.40%~15.3%,最大沉降量降低35.1%~65.6%,回弹率提高13.1%~82.4%,控制桩顶沉降效果显著。在该试验条件下,6根试桩的承载力和变形特性受长径比和嵌岩深度影响较大。经桩侧后注浆处理的试桩,嵌岩段摩阻比和桩侧摩阻力分担比受长径比和嵌岩深度影响更小;6根试桩的桩端阻力分担比受嵌岩深度影响显著;未经桩侧后注浆处理的试桩,桩侧摩阻力分担比受嵌岩深度影响更大。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

大直径超长后注浆钢筋砼桩身应变分布式光纤监测

后注浆条件下大直径超长桩荷载传递机理十分复杂,而传统监测技术得到的成果不连续,不能准确反映桩基的荷载传递机理。结合工程实例现场静载荷试验,采取BOTDR分布式光纤技术监测桩身应变分布,研究超长桩端阻、侧阻分布。发现桩侧摩阻力呈中间大、两端小的趋势;桩侧负摩阻使摩阻力曲线上出现波峰和波谷交替现象;桩侧摩阻力在桩体下部很难发挥出来,直接把基坑底标高处桩的轴力作为极限承载力是不合理的。     

基于隔时复压试验的静压桩承载力时效性研究

静压桩沉桩结束后,其承载力随时间而变化,对桩承载力的时效性研究可为静压桩设计及施工提供参考。文章以山东省潍坊市滨海经济开发区滨湖苑小区工程现场为试验场地,通过两根静压桩进行的隔时复压试验的实测数据,研究了广义极限承载力与最终压桩力的关系、桩端阻力和侧摩阻力随时间变化规律,提出了静压桩承载力三阶段增长模型。结果表明:广义极限承载力不同于最终压桩力,其提高主要是在沉桩结束的9 d内;在沉桩结束后20 h时,桩端阻力和桩侧摩阻力对桩承载力的贡献各为50%,出现"贡献平衡点",压桩结束13 d后变为侧摩阻力主要起承载作用,出现"侧阻绝对硬化"和"端阻相对软化"现象;不同的土层提供不同的桩侧摩阻力,粉质粘土最大,砂质粉土和粉土次之,淤泥质土最小;静压桩承载力增长模型由三阶段组成,桩端阻力的增长仅发生在第一阶段,桩侧摩阻力的大幅度增长集中在第一、二阶段,在第三阶段略有提高。     

大承载力端承摩擦桩承载性状试验研究

以银川某超高层项目为背景,采用现场静载荷试验方法,探究端承摩擦桩在高应力作用下承载性状,结果表明:桩长45 m、直径1 m的大承载力端承摩擦桩在该地区极限承载力可达30 000 kN.应力分级加载下侧阻沿桩身长度发挥曲线近似呈抛物线状;侧阻最佳发挥范围约为桩身2/3段;单桩侧阻的发挥程度与土层性质相关,该地区土层摩阻力较规范建议值提高1.81～2.39倍.大承载力端承摩擦桩承载机制为侧阻初期承担全部上部荷载,随着应力增大,端阻逐渐发挥,而侧阻发挥至到极限值后,由端阻承担上部剩余荷载直至极限,即端阻与侧阻共同承担上部荷载,达到极限承载力时侧阻作用占比74%,端阻作用占比26%.上述结论为日后该地区工程建设乃至大承载力端承摩擦桩桩基研究提供参考与帮助.     

双锚片螺旋锚极限抗拔承载力研究

目的 分析砂土中双锚片螺旋锚的工作性能及破坏模式.给出双锚片螺旋锚上拔极限承载力,为指导工程实践提供理论依据.方法 通过室内获得实验数据.选定拟合曲线对实验数据拟合,用回归分析的方法 进行分析.结果 在埋深不变的情况下,变化实验两个锚片的间距,当两个锚片的间距较小时,其极限承载力比单锚片螺旋锚的极限承载力高.但要远远小于两个单锚片螺旋锚极限承载力之和.当两个锚片的间距较大时,其上拔极限承载力与两个单锚片的极限承载力之和相接近.结论 可以通过增大锚片直径提高承载力,也可通过增加两锚片的间距提高承载力.有重要的学术价值和广阔的应用前景.     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

砂土中倾斜螺旋桩水平承载性能有限元分析

受限于锚-土间相互作用的复杂性,当前倾斜螺旋桩水平承载特性的相关研究仍不能满足相关工程要求。基于螺旋桩竖直单桩水平承载试验,并通过非线性有限元软件ABAQUS研究了倾斜单桩在水平荷载作用下的承载性能,具体分析了不同倾斜角度对承载特性的影响,主要研究结果如下：（1）在水平荷载作用下,倾斜角度不超过45°,螺旋桩由水平极限位移控制破坏;（2）随着倾斜角度的增加,螺旋桩的水平承载力逐渐提高,对于相同倾角的螺旋桩,正倾的水平承载力始终大于负倾,叶片分担的荷载与水平极限承载力的比值不断增大（对于正倾螺旋桩,比值从2.4%增大到15.6%）;（3）在加载的全过程中,土体的塑性变形区域主要集中在顶端桩侧小范围内,叶片处土体未发生塑性变形。     

平板锚基础在砂土地基中抗拔承载力

准确预测砂土中平板锚的抗拔承载力,对海上浮动可再生能源装置的锚泊稳定性评估具有重要意义,为此,基于二维有限元技术,采用修正Mohr-Coulomb（MMC）本构模拟中密-密砂的应变软化行为,并利用开发的用户子程序,研究条形平板锚基础在砂土地基中的抗拔承载力。通过与有关理论解及其他离心机试验结果的对比分析,验证有限元模型的可靠性。一系列参数分析表明,平板锚的埋置深度对抗拔承载力有较大影响,与H/B=1相比,H/B=10处承载力系数高273%;砂土相对密度越大,抗拔承载力越大;致密砂（D_r=100%）和松砂（D_r<33%）相比,承载力系数提高25%;平板锚的摩擦因数对抗拔承载力系数几乎没有影响。根据数值模拟的结果,对平板锚基础在中密及密砂地基中不同深度处的抗拔承载力系数公式进行校正,为平板锚基础在中密砂以及密砂地基中的应用提供了理论依据。     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性分析

针对砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性较为复杂的问题,基于砼芯水泥土搅拌桩(DCM)复合地基载荷板试验,采用弹塑性有限元方法,讨论不同芯长比和含芯率条件下砼芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递、承载力和沉降变化规律.计算结果表明:随着芯长比的增加,越来越多的上部荷载集中至砼芯,同时桩周土体上的竖向应力减小;水泥土搅拌桩外壳在上部与桩周土和砼芯共同承担竖向荷载,随着桩体入土深度的增加变为负责传递砼芯与桩周土之间的剪应力;砼芯长度控制了桩土侧摩阻力的发挥长度,而且使得桩土侧摩阻力沿深度均匀发挥;芯长比和含芯率对于砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力的影响是相互的,选择合适的芯长比和含芯率组合,能最大限度地发挥砼芯水泥土搅拌桩桩复合地基的承载力.     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明：数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力计算问题,采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,构造了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与变分原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始粘聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律,并将结果和现有研究成果进行了对比分析,进一步验证了理论方法的有效性。研究表明,锚板倾角和土体非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以足够重视。     

八地脚螺栓刚性塔座板的承载力

随着中国电网技术的发展,杆塔负荷越来越大,八地脚螺栓塔座板应用越趋普遍。但现有计算理论与实际情况不符,为了使八地脚螺栓塔座板的计算方法合理、可靠,通过试验对八地脚螺栓刚性塔座板承载力进行了研究,同时借助有限元对构件进行了参数化分析。结合经典力学理论、试验及有限元数据,提出了全新的计算方法,引入了等效计算宽度和有效力臂的概念,充分考虑了底板刚度,屈曲后强度和垫板对承载力的影响,对工程设计具有指导意义。     

桩周土开挖条件下桩基础承载特性数值分析

运用桩基础支撑上部既有建筑物地下增层的过程中,随着桩周土减少和桩基础的暴露,桩的承载特性会出现明显变化.文章运用ANSYS有限元程序分析了桩周土开挖前、后以及不同开挖深度等工况下,桩基础承载特性的变化规律.结果表明：随着桩周土开挖深度增大,被开挖段的桩身侧阻力消失,需要增加未开挖部分桩身侧阻力、桩端阻力来增强桩身轴力.同时,也需增大桩基沉降量和桩土间的滑移量.