软粘土海床中单桩基础水平循环承载与变形特性试验研究

通过开展室内软粘土海床地基中单桩基础水平静载和水平循环荷载模型试验,研究了单桩基础的水平承载与变形特性。主要有以下结论:(1)水平静载作用下,单桩基础极限承载力约为100 N,桩身最大弯矩大约位于z=4D位置处;(2)水平循环荷载作用下,单桩基础桩身弯矩和位移随着循环加载次数增加,桩身最大弯矩位于z=3~4D位置处,并提出了水平循环荷载下桩身位移计算模型。同时,基于试验结果,本文建议用于表征土体在循环荷载作用下的弱化效应系数A取值为0.52较为合理。     

加载角度对斜向受荷桩承载特性影响的数值模拟

利用数值模拟方法对斜向受荷桩的承载特性进行了分析计算,主要研究加载角度对桩基承载特性影响。结果表明:(1)随着加载角度的增大,桩身水平位移显著增大;桩的承载方式由竖向承载为主逐渐向水平承载为主转化;(2)随着加载角度的增大,桩身最大弯矩逐渐增大,发生位置逐渐向深部移动;桩身弯矩的变化主要受荷载水平分量的影响。(3)斜向荷载下,随着加载角度θ的增大,桩侧土反力0点位置向深部移动;桩前最大土反力p1max和桩后最大土反力p2max与sinθ有很好的线性递增关系;(4)随着加载角度的增大,桩端阻力减小。     

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。     

斜向抗拔螺旋群桩基础承载性状试验研究

通过3桩等边三角形承台原型群桩基础的4次斜向抗拔、2次垂直抗拔和5次单桩垂直抗拔试验,绘制了相应的荷载位移关系曲线。依据地基变形特点和曲线变化特征,建议采用具有明确物理特征的H-(△x/△H)曲线判定螺旋群桩基础水平方向极限荷载,垂直方向抗拔极限荷载依据单位荷载的桩顶位移变化率、桩顶位移增量以及地基变形特征判定,并讨论了群桩基础在斜向荷载和垂直荷载上拔过程中的群桩效率。试验表明:抗拔群桩基础的群桩效率与外荷载的作用角度有关,斜向抗拔螺旋群桩基础的群桩效率小于垂直抗拔群桩基础的群桩效率,荷载水平分量加快了该种群桩基础的上拔破坏,斜向抗拔群桩的极限破坏荷载和极限位移要小于垂直抗拔螺旋群桩基础。     

双层非均质地基中V-T联合受荷桩承载特性分析

为探讨近海环境双层非均质地基中预制型单桩基础在桩顶竖向荷载V和扭矩T联合作用下的承载特性,假定单层地基土体剪切模量随深度呈幂函数分布,考虑桩–土接触面上极限摩阻力沿深度的非线性变化,并计入桩–土接触面上的位移非协调性,基于剪切位移法和桩身荷载传递函数建立出桩身位移控制方程,由此导得不同加载顺序(V→T或T→V)和受力阶段下的桩身内力位移解答,进而获得桩身承载力包络图。通过与已有成果的对比分析,验证了模型与解答的合理性。最后,通过参数分析获得了桩身长径比(L/D)、加载顺序以及地基土剪切模量幂函数分布系数(m1,m2与n)等参数对桩身承载变形特性的影响规律:桩身承载力随L/D与n的增大而逐渐减小;V→T加载时m1的影响范围主要为z/L≤0.4,m2影响范围随Tt/Tult的增加而增大;T→V加载时m1基本无影响,而m2的影响范围为0.6≤z/L≤1.0;桩顶可承受的竖向力随扭矩增加不断减小而趋于零,且V→T加载时的承载力包络线始终处于T→V承载力包络线外侧。     

基坑开挖与临近横向推力桩基础的相互影响研究

以成绵乐客运专线双流机场车站基坑及临近的T2航站楼斜拱桩基础为例,采用有限元数值方法对基坑开挖至不同深度、桩基础加载条件下,基坑围护结构和桩基础的水平位移、桩身弯矩等进行了计算。通过计算结果的对比分析,得出了基坑开挖与邻近桩基础相互影响的基本规律。研究表明:受与基坑临近的、所受水平推力指向基坑的桩基础影响,基坑围护墙水平位移、开挖侧最大弯矩均比基坑单独施工时的大;桩基础承受荷载时基坑的开挖深度越小,基坑开挖至坑底时围护墙的侧向位移越大,基坑开挖引起的桩基础承台水平位移也越大,基坑开挖对桩基础前、后排桩的桩身弯矩影响也越大;基坑开挖引起的桩基础前、后排桩桩身弯矩主要使其远离基坑侧受拉。     

水平荷载作用下大直径嵌岩桩力学特性研究

目前,国内外针对大直径嵌岩灌注桩的研究较少,特别是基于现场足尺试验的研究。为研究大直径嵌岩桩在水平荷载作用下的力学特性,对5根直径1.5m的嵌岩灌注桩进行现场水平承载试验,试验采用单向多循环加载法,最大荷载为3500kN。试验结果表明：长5.2m大直径嵌岩桩的桩身最大弯矩发生在嵌岩面处,长11m大直径嵌岩桩的桩身最大弯矩发生在嵌岩面之上桩身中部处,且相同荷载作用下,前者最大弯矩大于后者;嵌岩深度较小会导致嵌岩深度一定范围内发生水平位移,大的嵌岩深度可以降低桩身最大弯矩,嵌岩深度分别为1m与2m的大直径灌注桩,二者水平承载力特征值所对应的最大弯矩比值约为1.1～1.3;受桩侧土刚度的影响,长6.6m大直径嵌岩桩桩身弯矩规律与长11m大直径嵌岩桩相似,且相比于嵌岩深度,桩侧土刚度的影响更显著。     

群桩水平承载特性的现场试验研究及数值分析

本文设计了一套适用于现场试验的加载、测量和数据采集系统,分析水平荷载作用下群桩基础的受力情况以及周围土体的变形性状。同时,借助于PLAXIS 3D有限元分析软件对现场试验的群桩基础进行了数值模拟,将数值模拟结果与现场试验结果进行对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性,并对水平受荷桩的承载性能做了进一步探讨。研究结果表明：在水平荷载作用下,桩身上部弯矩值较大且变化明显,对水平荷载作用较为敏感;桩身最大变形发生在桩顶,沿埋深增加其变形逐渐减小,桩周上部土体比下部土体较早进入塑性阶段;群桩基础中存在显著的群桩效应,各排桩受力不均匀,后排桩承担的荷载较大,前排桩承担的荷载较小;随荷载增加,群桩基础的影响范围越来越大,背荷面的影响范围远远大于受荷面的影响范围,加载方向的影响范围(5.9d～7.5d)明显大于正交于加载方向的影响范围(2.8d～3.9d),其中d为桩径。     

大直径钻孔灌注桩承载特性影响因素研究

为了研究大直径钻孔灌注桩承载特性,用ADINA仿真手段结合现场荷载试验进行对比,研究表明:在一定范围内,随着桩径的增加,承载能力增强,桩顶位移较小,而桩径过大则会影响大直径钻孔灌注桩竖向承载力;在实际工程实践中,极大提高桩身混凝土等级,对桩基承载力的提高不明显。     

洞桩法隧道边桩参数对变形规律的影响研究

洞桩法地铁站隧道中边桩的横向变形是重要的力学效应之一。采用模型试验和数值模拟方法,分析了边桩的直径、间距、桩底埋置深度等参数对桩身横向变形规律的影响。研究结果表明:增大桩径和减小桩间距都能有效减小桩身横向位移,而桩底埋置深度加深对桩身横向位移影响不显著,其取值主要应考虑边桩的整体稳定性和竖向承载能力;在相同控制位移要求下,增大桩径对最大横向位移的控制效果优于减小间距对位移的控制效果。     

高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析

为揭示地震荷载作用下高桩承台斜桩基础的地震反应特性,以3种地震波（唐山波、EI波、迁安波）为例,采用三维弹塑性动力有限元技术,分析了桩身倾斜角度、自由桩长对高桩承台斜桩基础地震反应的影响规律。结果表明：各模型桩身轴力最大值均出现在冲刷线以下2.5 m左右,而桩身弯矩最大值均位于承台与桩顶交界处;相同模型的左、右斜桩除竖向位移、Y方向弯矩沿桩身呈对称分布外,加速度、水平位移、轴力、总弯矩沿桩身的分布规律相同;承台高度越大,自由桩长越大,桩身轴力越大而弯矩越小;桩身倾斜度越大,其轴力与弯矩均越大,承台高度对桩身内力的影响大于桩身倾斜度;地震荷载中斜桩的加速度与位移反应降低,但轴力和弯矩增大,斜桩总弯矩主要受控于Y方向的弯矩。     

近海风机基础大直径超长钢管桩承载特性数值模拟研究

为研究大直径钢管桩在水平和竖向荷载作用下的承载特性,以近海风机基础大直径超长钢管桩为研究对象,运用有限元数值软件,对直桩和斜桩(正斜桩和负斜桩)在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特性进行研究。结果表明:在该工程场地条件下,斜桩的竖向极限承载力小于直桩的竖向极限承载力;在相同的水平荷载作用下,正斜桩水平位移最小,直桩次之,负斜桩水平位移最大,卸载后加载点的残余变形正斜桩最小,直桩次之,负斜桩最大;加载过程中随着水平荷载的不断增加,正斜桩、直桩和负斜桩桩身最大弯矩截面位置均逐渐向下移动,在最大水平荷载作用下各桩的最大弯矩值从小到大依次为正斜桩、直桩、负斜桩,正斜桩的水平承载能力高于直桩和负斜桩,因此在工程中设置正斜桩可以显著提高基础整体水平承载力。     

水平承载下超大群桩受力变形特性的模型试验研究

李子沟特大桥是内昆线上的重点工程,采用了超大群桩基础。为了进一步完善对超大群桩基础的力学行为的认识,运用模型试验分析了在水平承载下超大群桩基础的内力分布特点、群桩的承载性状和受力变形特性,得出了在不同荷载水平作用下,桩身各截面弯矩和水平位移等关系曲线和数据。试验结果表明,桩体上部受荷载的影响最为显著,最大弯矩发生在与承台连接附近的桩身处,弯矩沿桩身向下呈非线性递减,沿荷载作用方向桩前后土体的力学行为是不同的。     

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。     

竖向荷载下GRF桩基础桩土变形机制的数值模拟

GRF桩基础是一种新型岩土增强型桩基础,它在大直径桩周围分层、辐射状分布锚杆来改善桩—土相互作用机理。利用岩土计算软件FLAC3D,建立三维非线性模型,考虑桩—土、锚杆—土的接触效应,分析研究了桩侧土体、锚杆及桩端土体变形机制,并与等直径直桩进行对比。数值计算结果表明:由于锚杆的存在,GRF桩基础桩周土体变形明显小于直桩的桩周土体变形,且桩侧土体变形表现出了不同的变形趋势。锚杆的变形会随着荷载的增大而增大,且在相同荷载作用下不同埋置深度锚杆变形也不同。     

循环荷载与钢筋锈蚀作用下桩基础承载能力劣化规律探讨

为了探究钢筋混凝土桩基础在循环荷载作用下的承载能力劣化规律,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对钢筋混凝土桩基在不同循环荷载次数下的位移-荷载、相对滑移量以及承载力等方面进行了分析。分析结果表明:黏结力强度系数η随钢筋锈蚀率的增加呈先增大后减小特征,最大值位于锈蚀率为1.1%处;由荷载引起的黏结力强度弱化系数γ随循环荷载次数的增大呈线性减小;相同荷载下,桩顶位移量随着循环荷载次数的增加而增大,当位移量小于15 mm时,荷载位移呈线性关系,当大于15 mm后,呈近似平行于x轴变化;极限荷载下,桩基础的相对位移量变化较为复杂,呈波动变化状态,钢筋锈蚀率越大.桩基的相对滑移量越大;承载力降低(弱化)系数随循环荷载次数的增加呈逐渐降低趋势,锈蚀率越大,承载能力越低;循环荷载作用对桩基础承载力的影响程度远大于钢筋锈蚀对桩基础承载力的劣化作用。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

抗拔桩循环承载特性数值模拟分析

抗拔桩广泛应用于工业民用、桥梁、港口及近海工程.服役期间,抗拔桩不仅承受结构自重产生的静态荷载,同时承受竖向循环荷载.在循环荷载作用下,桩身上拔量是评判抗拔桩承载性能的重要指标.采用FLAC3D有限差分软件,模拟分析在竖向临界循环荷载水平较大时,抗拔桩的循环位移特性.研究表明,每次荷载循环中,抗拔桩上拔变形速度随荷载增加而逐渐加快;随循环次数的增加,桩身以及桩侧土体发生累积塑性变形,桩顶和桩端上拔位移逐渐增大,桩身回弹率则呈下降趋势;桩身长径比显著影响抗拔桩在循环荷载作用下的位移特性,长径比越小,桩身上拔量越大.     

深圳某工程大直径超长桩原位抗压静载试验

结合某软土地基中大直径超长桩的抗压静载试验,通过桩身钢筋笼上布设的钢筋测力计,测得了桩身轴力并推算出侧摩阻力,综合分析了软土地基大直径超长桩在设计荷载作用下的承载特性,明确了该工程基桩在设计荷载条件下的承载特性。试验依据沿桩长的侧摩阻力分布及桩土相对位移,结合场地地质状况,分析了各土层的侧摩阻力发挥情况。     

水平受荷大直径单桩基础位移及内力研究

目前,海上风机多以大直径单桩基础作为主要基础形式。文中通过模型试验对水平循环荷载下大直径单桩基础风机进行研究,分析了桩基形式、加载次数和循环荷载比对风机累积位移和桩身弯矩的影响,建立了塔顶位移变化关系式,确定了最大弯矩值的相对位置,并作出了桩周土抗力的变化曲线,对类似项目的研究有一定的参考价值。