扩底抗拔桩的变形分析

采用桩的剪切位移荷载传递法和弹性力学理论 ,导出扩底抗拔桩的荷载与位移关系的理论解 ,并对理论解与模型桩试验结果进行了比较 ,计算结果与实测值基本一致 ,该方法为扩底抗拔桩的设计提供了理论依据     

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。     

扩底抗拔桩荷载变形分析

采用荷载传递方法 ,建立了扩底抗拔桩的分析模型。抗拔桩工作阶段采用线性荷载传递函数 ,在线弹性荷载传递函数的情况下推导了扩底抗拔桩的荷载位移解析算式 ,并在分析抗拔桩刚度与桩长关系基础上提出了扩底抗拔桩的临界桩长计算方法。文中提出的荷载位移关系计算方法和模型试验结果符合良好。     

利用荷载传递法计算扩底抗拔桩的位移

国内外关于扩底抗拔桩的承载力研究较多,而对扩底抗拔桩的位移研究较少。根据荷载传递理论提出了一个预测扩底抗拔桩非线性变形的分析方法,使用双曲线函数模拟桩侧和桩端反力和位移之间的非线性关系,并给出了详细的分析程序。通过与模型试验和现场试桩试验的结果进行对比,提出的分析方法可以合理地预测扩底抗拔桩的位移,理论预测结果和实测结果是相当吻合的。     

抗拔桩变形的弹塑性解析计算

随着城市建设的迅猛发展,抗拔桩作为抗浮基础的主要形式在工程中应用十分广泛。然而国内关于抗拔桩的研究较少,且大部分集中在抗拔桩的承载力方面,对抗拔桩变形分析方法的研究相当有限。在假定桩侧土体荷载传递曲线(p-w曲线)满足理想弹塑性关系、桩侧土体强度随深度为常数或呈线性增长的基础上,推导出计算抗拔桩轴力和变形的弹塑性解析的表达式。通过与模型试验和现场试桩试验结果进行对比表明,该方法能较好地预测抗拔桩的非线性变形,理论预测结果与实测结果是比较吻合的。     

扩底抗拔桩承载力计算方法与工程应用

上海地区扩底抗拔桩具有中长度、小扩展角度的特点。基于现场足尺试验与工程实践,提出了适合该桩型抗拔承载力计算的两种方法:圆柱面剪切法和扩大系数法。其中圆柱面剪切法假定桩端扩大头以上一定范围内的土体剪切面直径等于扩大头最大直径,超过此范围的桩等截面部分的侧摩阻力不受影响。扩大系数法通过扩底扩大系数和旁压扩大系数来反映扩大头段抗拔阻力的提高。这两种方法分段套用现有规范的抗拔桩计算公式,参数选取容易,公式简洁,便于工程设计人员采用。这种新型的扩底抗拔桩及其承载力计算方法在瑞金医院地下车库和上海铁路南站南广场中得到应用,试验结果皆大于计算值,其中上海铁路南站南广场工程计算值与试验结果非常接近,进一步验证了计算方法的合理性,并为认识扩底抗拔桩的承载特性提供了参考。     

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。     

基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验,其中一组试桩有效桩长19 m,另一组试桩有效桩长30 m,试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中,两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试;其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明,扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成,首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力;当上拔荷载进一步增大后,扩大头开始逐渐发挥作用,并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下,有效桩长为19,30 m的试桩,扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分,极限状态下,其可占扩大头抗力的70%左右。     

砂土中扩底应力对深埋扩底抗拔桩承载力的影响

采用极限平衡法计算深埋扩底抗拔桩的承载力,需要确定破坏面的形状参数和应力条件。针对已有模型试验的研究结果,结合不同桩长扩底抗拔桩统一破坏模式,对上述问题进行了初步探讨。基于应力莫尔圆研究认为,仅考虑自重应力条件得到的破坏面法向应力明显小于扩底附近的实际破坏面应力条件,导致破坏面影响高度计算结果偏大。基于模型试验的试验结果,对扩底应力的增强系数进行了反算,该值在1.3到2.7之间,比被动土压力系数3.4要小,对扩底角度变化不敏感。只是初步的机理探讨,考虑到深埋扩底桩的埋深影响,该问题值得进一步深入研究。     

扩底抗拔桩荷载传递规律及其影响因素分析

近年来,扩底抗拔桩已逐渐应用到需要抵抗上拔荷载作用的建(构)筑物基础中,然而,扩底抗拔桩的变形比较复杂,影响因素也较多,现阶段对其理论研究尚不完善,制约着扩底抗拔桩的工程应用。在对目前已有扩底桩抗拔承载力理论研究分析的基础之上,结合工程实例,分析总结扩底抗拔桩荷载的传递规律及其承载力的影响因素,为更深入的认识扩底抗拔桩的变形性状及其承载特性提供了一定借鉴。     

基于桩周土体位移的双排抗滑桩计算模型

 假设桩周土体位移沿滑坡体深度均匀分布,抗滑桩为弹性地基梁。基于单桩在桩周土体水平位移作用下的挠度解析解,通过引入桩顶连梁静力平衡条件和变形协调条件,建立桩周土体水平位移作用下的双排抗滑桩理论计算模型。在模型中,针对双排抗滑桩间普遍存在的“遮蔽效应”,通过定义后排抗滑桩与前排抗滑桩桩周土体位移比进行量化考虑,并将理论模型解析过程通过Matlab编程实现,建立简化的FLAC3D有限差分程序,对理论模型计算结果进行验证。结果表明,基于桩周土体位移的双排抗滑桩理论计算模型与FLAC3D有限差分数值模型计算得到的内力基本吻合。探讨理论模型适用的桩排距范围,发现桩排距较小时,模型内力计算结果精度较高,随着桩排距的增大,理论模型与数值模型计算得到的内力误差变大。     

刚–柔性桩复合地基复合模量的一种解析解

 基于剪切位移法理论,在一定假设条件下推导刚–柔性桩复合地基复合模量的解析解。该解析解考虑刚性桩及柔性桩桩长、刚性桩及柔性桩模量、土模量以及置换率对刚–柔性桩复合地基复合模量的影响,并定量分析以上参数变化对复合模量的影响程度。工程实例表明,这种方法比传统方法相对要精确,与实际吻合较好,可以在实践中应用。     

基于p-y曲线法的承重阻滑桩内力及位移分析

承重阻滑桩在山区高速公路建设中应用广泛，具有承重与阻滑双层作用，其受力性状远比抗滑桩和平地上受荷桩复杂，此外，桩岩（土）之间的相互作用呈非线性特征，传统的有限元方法建模较为复杂且难以收敛。通过对此类基桩受力特性及荷载传递机制的深入探讨，将桩周岩（土）体视为外部荷载施加，并采用p-y曲线描述桩–岩（土）界面接触的非线性问题，建立考虑多种影响因素的微分方程并得到相应的有限差分解。实例分析表明，以该方法分析承重阻滑桩的内力及位移是可行的，其计算简捷，精度较高，便于工程实际应用。     

砂土中抗拔桩位移变形的分析

采用“套叠式”桩周土变形模式反映桩基荷载传递规律,推导出抗拔桩荷载一位移关系的理论解。文中考虑了桩的伸长变形,桩周上的不均匀性,桩周土的应力路径,桩周土的剪缩等因素的影响,并把理论解和模型试验结果进行了比较,两者较为相符,依据理论解,提出了一种便于在实际工程中设计抗拔桩的简易方法。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

抗滑桩变形监测及位移确定研究

针对抗滑桩深部变形监测中存在的问题,提出应用布里渊光时域反射计(BOTDR)技术监测抗滑桩深部变形及根据监测数据确定抗滑桩的位移。通过分析抗滑桩位移与其他物理量之间的关系,结合BOTDR监测抗滑桩应变特征,建立抗滑桩位移与应变之间的二次积分函数关系,并在假设基础上,给出边界条件和解析过程。通过对浙江省诸永高速公路红岩村I号滑坡抗滑桩BOTDR监测的实施及监测结果的计算,并与抗滑桩测斜监测结果对比,对基于BOTDR的抗滑桩位移确定计算模型进行了验证。研究结果表明：通过BOTDR技术监测抗滑桩的深部变形是可行的,抗滑桩的位移确定计算模型一定程度上能够满足工程需要,并且将光纤沿抗滑桩竖向受力钢筋布置,由其监测结果对位移进行计算较为准确。最后,对基于BOTDR技术确定抗滑桩位移的光纤铺设位置选取给出建议。本研究对推动BOTDR监测技术在抗滑桩以及相关桩基工程监测中的应用及数据使用方面具有参考和借鉴价值。     

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。     

基桩桩端岩溶顶板稳定性模糊能度 可靠性分析方法

 基于岩溶区基桩桩端岩溶顶板稳定性影响因素取值的随机性、模糊性以及区间性特征,首先,采用三角模糊数表示计算参数取值可能性分布,以此为基础建立出同时考虑抗冲切、抗剪与抗弯作用的桩端岩溶顶板稳定性模糊极限平衡分析模型;其次,综合运用模糊数学理论、岩体质量分类指标RMR以及Hoek-Brown经验强度准则建立计算参数三角模糊数确定方法,并运用截集技术与区间数运算规则计算相应的安全系数模糊集;再次,在探讨功能函数之合理确定方法基础上,采用模糊能度可靠性理论,提出基桩桩端岩溶顶板稳定性模糊能度可靠性分析方法;最后,通过工程实例分析表明该方法的合理性与可行性,其为基桩桩端岩溶顶板稳定性分析与评价提供了一种新的不确定性分析方法。