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。     

竖向荷载作用下支盘桩水平动承载性能模型试验研究

在对模型桩基施加水平振动荷载的同时,施加桩顶竖向荷载,对一根等直径桩和两根承力盘位置不同的支盘桩进行模型对比试验。结果表明:支盘桩与等直径桩相比,其承担水平动荷载的性能更加优越,且支盘桩的承力盘的位置接近桩顶时,这种优越性表现更明显;桩身动弯矩的大小随着水平振动荷载幅值的提高而增大;在水平动荷载数值较小时,竖向荷载的存在能够适当降低桩身弯矩值,对桩的水平动承载性能有利;当桩身水平动荷载数值增大,竖向荷载将会增大桩身弯矩而变为不利因素。     

CFG桩竖向荷载作用下水平位移和弯矩的试验研究

通过室内模型桩试验 ,分析了竖向荷载对CFG桩的水平位移、桩身弯矩的影响。接着 ,运用三维有限元的方法 ,考虑了土体的弹塑性 (Prandtl-Reuss模型 ) ,以及在桩土界面处设置接触单元来考虑桩土的滑移和开裂 ,对模型桩进行了模拟分析。然后 ,通过现场原形实验 ,对分析结果进行验证。结果显示轴向荷载的存在对CFG桩产生附加弯矩和水平位移 ,但在试验荷载范围内影响很小。最后得出有一定参考价值的结论     

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。     

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。     

基于离心模型试验的近断层桥梁桩基竖向承载特性研究

为探明断层发育区桥梁桩基的竖向承载特性及受力机理,通过土工离心模型试验,以桩基与断层水平距离及断层埋深变化为工况,开展近断层桥梁桩基础的竖向极限承载力、轴力和桩侧摩阻力演化规律研究。结果表明：断层的存在,抑制了桩侧摩阻力的发挥,进而影响近断层桥梁桩基础的竖向承载特性。桩基与断层水平距离由1D增加至5D,断层两侧桩基竖向极限承载力影响度平均降低16.62%～19.24%,桩身轴力逐步增大且衰减变缓,桩侧摩阻力逐步降低;断层埋深由0cm增加至32cm时,桩基竖向极限承载力影响度降低了9.16%～15.22%。近断层桥梁桩基设计时,可根据桩侧岩土体受影响范围,以此确定桩基与断层水平距离临界值与合理桩长。     

水平循环荷载下单桩滞回圈特性模型试验研究

选取典型的中砂作为土体,通过单桩的室内模型试验方法研究了单桩在砂土中的桩身滞回圈随着循环次数和加载力大小改变的变化规律,试验结果表明,水平方向循环荷载作用下,在高次循环加载中,滞回圈的变化主要为力逐渐变大、位移逐渐变小,变化主要集中在前1万次左右,之后趋于稳定;随着加载力的逐渐变大,滞回圈的变化速度也逐渐加快,很快就趋于稳定。     

不同土层中支盘桩竖向承载特性试验研究

设计了三组室内模型试验研究多支盘桩在不同土质中的承载性能。对三组试验结果分别进行了以下比较分析:相同的双盘支盘桩当上下盘处在不同土体中的承载性能差异;在不同土体中增加盘体对支盘桩承载力提高的差异;在不同土体中改变双盘桩的盘间距对支盘桩承载力的差异,并分析了造成以上差异的原因。通过以上对比分析,得出了多支盘桩在竖向荷载作用下盘体设在不同土质土层时的荷载传递规律,以及对承载力的影响因素,有关研究成果可为支盘桩的设计计算提供参考。     

桩顶竖向荷载对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响

为了更全面地研究桩的破坏性状,本模拟对加载方式进行考究。研究竖向力与水平力间的相互作用对混凝土扩盘桩的性状影响。本文通过有限元分析对模型桩施加不同大小的竖向力,然后保持竖向荷载不变,逐级施加水平荷载直至桩顶产生较大位移,并通过对数据的比较分析,进一步研究竖向荷载的施加对混凝土扩盘桩水平承载性状的影响。     

钢管埋深对钢管混凝土复合桩竖向承载特性的影响

作为水域中桩基础施工的围堰结构,钢护筒的应用愈加广泛,钢护筒因为施工或者拆除困难等原因有时不再回收,从而与钢筋混凝土材料一起形成钢管混凝土复合桩。为探明钢管埋深对钢管混凝土复合桩竖向承载特性的影响,通过离心模型试验,着重研究钢管埋深对钢管混凝土复合桩桩侧摩阻力、桩端阻力等因素的影响。结果表明：钢管混凝土复合桩的上部钢管段（钢护筒）合理埋深为桩长的1/3,当钢管段埋深小于1/3桩长时,钢管混凝土复合桩的桩侧摩阻力会出现双峰现象,当钢管段埋深大于1/3桩长时,钢管混凝土复合桩的桩侧摩阻力双峰现象将逐渐消失;根据钢管混凝土复合桩的竖向承载特性,提出适用于钢管混凝土复合桩的竖向极限承载力计算公式,以期为钢管混凝土复合桩的设计与施工提供理论指导。     

对称双斜桩桩基础竖向承载力模型试验研究

对称双斜桩基础是斜桩基础用于建(构)筑物的基本基础形式。通过对桩身竖向倾角分别为0°、5°、10°、15°和20°的对称双斜桩基础模型试验,研究竖向荷载作用下对称双斜桩基础的承载特点。研究发现,对称双斜桩基础在竖向荷载作用下,随着桩身倾角的增加,当桩身对竖向的倾角在5°～10°时,其竖向承载力比直桩基础大,当桩身对竖向的倾角超过10°时,其竖向承载力随桩身倾角的增加逐渐减小,并小于直桩基础的承载力;根据该模型试验,对称双斜桩基础当桩身对竖向的倾角在5°～10°内是最优的。     

砂性土层中静压桩的荷载传递和承载力研究

通过对某砂性土场地内一组H型钢长桩的原位试验,分别以2倍和2.5倍的单桩承载力设计值进行压桩,同时,以一根类似土层中的锤击桩作为对比试验,并沿桩身安装频振型应变计考察桩在载荷试验过程中的荷载传递性状。试验结果显示:静压桩的荷载传递性状表现为端承摩擦桩,而锤击桩的荷载传递性状则表现为摩擦端承桩。以最终贯入度收桩的锤击桩,其桩端深度大于以超载预压法收桩的静压桩。静压桩的极限承载力与其曾经历的最大压桩力紧密关联。当静压桩的最大压桩力达2.5倍的单桩承载力设计值时,虽然其桩端较锤击桩而言置于较浅并较软的土层上,但极限承载力并不小于锤击桩。原因在于,较高的压桩力可能降低了桩在高荷载条件下的蠕变沉降,从而增加了桩的极限承载能力。     

曲桩竖向承载力的确定

本文以钢管桩为例,研究了承受土体水平位移的钢管桩的弯曲性状。并以此为基础,研究了其竖向承载力特性。由此可得出如下结论：承受竖向荷载的垂直桩弯曲时,其竖向承载力将会大大降低。     

挤扩支盘混凝土灌注桩单桩竖向承载力经验公式的探讨

挤扩支盘桩是从普通混凝土灌注桩衍生出来的一种新桩型。与普通混凝土灌注桩相比 ,它能够大幅度提高单桩承载力 ,具有明显的经济效益。通过对大量的挤扩支盘桩竖向承载力试桩资料的分析 ,提出了新的挤扩支盘桩竖向极限承载力经验公式 ,并验证了该公式的适用性     

刚性桩横向承载力的三维极限分析

根据试验中观察到的土体破坏模式，建立了相应的破坏机构，用上限法对c-φ土中刚性桩的横向承载力进行了三维极限分析。将破坏土体分为3个塑性变形区，假设了满足运动边界条件的合理速度场，建立了求解光滑刚性桩横向承载力上限解的数学模型。通过极限分析发现光滑刚性桩承载力的上限解与差分解相差不大，并利用由有限差分法得到的规律对光滑桩承载力的上限解进行了修正，得到了粗糙桩承载力的粗略解。三维极限分析为计算刚性桩横向承载力提供了一种简便有效的方法。     

黄金分割法评估单桩竖向极限承载力

 在单桩竖向静载荷试验中,由于分析方法的局限性,无法准确确定没有进入破坏状态的桩的极限承载力Qu。提出确定桩极限承载力Qu的新方法：采用指数函数对试桩累积加载和对应桩顶沉降关系进行拟合,在拟合曲线上找到切线斜率等于0.129 mm/kN的一点,该点累积加载Q0设定为Qu的上界,在0～Q0区间内采用黄金分割法确定Qu大小。实际工程应用验证这一方法的合理性。     

DX桩承载力及荷载传递特点的现场试验研究

通过大比例尺的现场模型DX桩静荷载试验 ,对DX桩的承载力机理进行了分析。通过对比同等地质条件下直孔桩与DX桩承载力的差异 ,给出了DX桩的荷载传递曲线 ,分析了DX桩的荷载传递规律 ,为DX桩的承载力设计提供参考     

嵌岩桩的竖向承载力

本文综述国内外对本课题的研究进展,收集分析了150例现场实测研究成果和2例长期原位观测资料,得出嵌岩桩在竖向荷载下桩端阻力分担荷载比(Q_b/Q)随桩的长径比(L/d)而变化的规律,这些规律与通常认为嵌岩桩均属端承桩的传统观念迥然不同。文中分析了形成这些规律的机理,探讨了不同长径比的嵌岩桩可能成为端承桩或摩擦端承桩的必要条件及其适宜的嵌岩深度,认为当不符合所述条件时,桩一般不宜嵌入中等风化程度以上的岩层。最后,根据上述规律提出了用经验参数法合理确定嵌岩桩竖向承载力的计算通式,可供设计参考使用。     

DX挤扩灌注桩竖向抗压极限承载力的确定

提出确定DX挤扩灌注桩极限承载力的两种方法:对试验完整的桩采用s-lgQ法;对试验不够完整的桩先用逆斜率法拟合外推,而后采用s-lgQ法。此外,还提出DX挤扩灌注桩极限承载力的综合评价方法。     

沈阳城区挖孔桩单桩竖向承载力可靠度研究

为采用概率极限状态法设计挖孔桩,引用无量纲随机变量的极限状态方程,结合沈阳城区人工挖孔桩的试桩资料,对其竖向承载力进行可靠度分析;然后采用JC法计算可靠指标,得到沈阳地区建筑地基基础规范中挖孔桩的目标可靠指标和抗力分项系数,并对影响可靠指标的各种因素进行分析。研究结果表明,荷载效应比和荷载组合形式对可靠指标有一定影响,抗力概型分布对可靠指标的影响较大,抗力分项系数受荷载组合型式和荷载效应比的影响较小。