大直径钻埋预应力混凝土空心桩承载力的试验

通过室内模拟试验，对大直径钻埋预应力空心桩承载力的桩侧阻力和桩端阻力分别进行模拟研究。分析桩周注浆体与桩体间的摩阻力以及注浆体与土体间的摩阻力，并与桩和土体界面的摩阻力试验结果相比较；研究桩端注浆前后承载力大小及其变化规律。研究结果表明：桩周压浆介质的差异对桩承载力性状影响很大，以填石压浆效果最好；同时压浆填料中含泥量宜控制在5％以内。此研究成果为完善大直径钻埋预应力混凝土空心桩设计与计算理论奠定基础。     

灌注桩桩端后压浆效果的室内模型试验

通过室内模型试验,对桩端后压浆灌注桩进行静载试验以及开挖观察,探讨了加固体的性状以及压浆参数对单桩承载力特性的影响,分析了灌注桩荷载传递特点和桩端阻、侧阻随荷载增加的变化趋势。经试验发现：压浆量、压浆压力以及岩土的可灌性是影响加固体性状的主要因素;浆液上返与桩周土作用形成的复合桩身形式对桩侧摩阻力影响较大,桩侧扩径效果明显处其侧摩阻力提高幅度大;桩端后压浆改变灌注桩承载力特性,常规桩表现出摩擦型端承桩性质,桩端压浆后表现出端承桩特性。     

大直径现浇混凝土空心桩(筒桩)成桩工艺简介

本文介绍了大直径现浇混凝土空心桩(筒桩)成桩工艺,该类新型大直径现浇空心桩(筒桩)作为大荷载建(构)筑物的基础,相比于同等直径的大直径实心灌注桩,可节省大量的混凝土,该桩型具有较大的推广应用价值。     

大直径钻埋预应力空心桩结构承载力计算

对大直径钻埋预应力混凝土空心桩这种新型的桩基础结构进行研究，根据其结构特点，利用以概率统计为基础的极限状态计算方法，在建立相应计算模型的基础上，推导出该桩型在偏心荷栽时正截面极限承载力的计算公式。该公式的建立对现行《公路桥函设计规范》中没有偏心受压荷载下预应力混凝土构件的理论计算公式进行了补充，也为完善大直径空心桩结构的设计计算理论奠定了基础。     

PHC管桩水平承载性状分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对深厚软土地基中预应力高强混凝土(PHC)管桩在水平荷载作用下的受力性能进行了数值模拟.桩土体系采用三维模型,桩身混凝土采用弥散开裂模型,管桩内钢筋采用理想弹塑性模型,桩周土体采用Mohr-Coulomb本构模型.桩土界面利用基于库伦摩擦模型的点面接触形式.桩中混凝土和桩周土体采用三维减缩积分一阶单元C3D8R,钢筋采用三维三节点杆单元T3D3.有限元分析结果与实测曲线比较接近,且基于库伦摩擦本构模型的点面接触形式可以很好地模拟在水平荷载作用下桩土的共同作用.利用经试验验证的有限元模型对不同型号PHC管桩的水平承载性能进行了分析,揭示了PHC管桩的水平荷载传递机理.     

扩径体直径对钻扩混凝土桩桩周土体影响的试验研究

基于室内砂土半面模型桩竖向加载试验,采用VIC-3D非接触全场应变测量系统实时记录荷载作用下桩周土体变形的动态发展过程,结合数字图像相关技术,获取了荷载作用下桩周土体位移场分布特征,探究了扩径体周围土体破坏状态,研究了钻扩混凝土桩扩径体直径对单桩承载力、位移分布规律、压缩区及沉陷区等的影响,并对主要压缩区和主要沉陷区范...     

大直径空心桩承载性能有限元仿真及参数分析

讨论了大直径空心桩承载性能有限元仿真的现状,介绍了桩土相互作用的主要方法,同时对影响大直径空心桩承载能力的几何与物理因素,通过运用ANSYS软件和APDL参数化技术,采用正交试验,进行了参数分析,获得了影响大直径空心桩承载能力的主要因素与次要因素,该结果可为大直径空心桩的设计与施工提供参考.     

大型群桩-软土共同作用性状研究

以某水闸工程为研究对象,应用有限元方法对大型群桩与软土地基共同作用性状进行了研究.建立三维非线性有限元模型,通过改变影响沉降参数和桩体布置方式、桩径、桩端土性质等,分析了群桩沉降性状.结果表明,在实际工程中,桩直径以800~1 000 mm为优,桩端部土体用于持力层的土体弹性模量不宜小于400 MPa.     

现浇X形混凝土桩模型试验

为了对X形混凝土桩荷载传递机理有更深入的认识,以自行研发的大型土工试验模型槽为依托,进行了X形混凝土桩、同外包直径圆形桩的静载荷对比试验.利用埋设在X形混凝土桩中的监测仪器对桩身轴力、桩端阻力以及桩体沉降等进行了直接量测,分析比较了在桩顶竖向荷载作用下X形混凝土桩与同外包直径圆形桩的荷载-沉降曲线、侧阻力及端阻力的发挥、桩身侧阻力的分布等.试验结果表明:X形混凝土桩中出现了类似于H形桩的"半封闭土塞"及X形混凝土桩的桩端阻力承载力系数小于圆形桩的情况,体现了X形混凝土桩截面形状的影响.     

静压单桩施工对道路影响的数值模拟研究

为了进一步认识静压桩施工对周边道路的不利影响,采用三维实体模型,综合考虑了桩、路面与土体的摩擦以及大变形、非线性等因素,使之更加符合实际工程,在无道路和存在5 m宽道路两种情况下,分别进行静力压桩数值模拟,分析了两种情况下土体位移的变化以及存在道路时路面板的位移及应力变化.得到结论:存在道路情况下,地表土体水平位移减小,而深部土体水平位移增大;有路情况下土体竖向位移较无路情况的发生了较大变化;路面板在近桩端下沉,远桩端上翘等.     

中空基础在输电线路黄土地基中的承载特性研究

随着杆塔基础承担的载荷不断增大,黄土地区常用的挖孔灌注桩呈现直径大、埋深大的工程特征,大大削弱了其经济性和环保性。联想到筒桩基础良好的工程性能,结合输电线路自身的行业特点和黄土的土质特性,提出了应用于黄土地区的中空基础。而对于中空基础的理论计算,没有现成的计算公式可以应用。基于单桩基础的内力和承载力理论计算方法,分析了中空基础相应的理论计算方法。利用数值模拟和现场原位试验,阐述了该理论计算方法的合理性,为中空基础的工程应用和设计提供参考;同时,现场原位试验表明中空基础承载力远远大于相应线路的设计值,可在工程中进行试点推广应用。     

短芯PHC管桩水泥土根植桩竖向承载力数值模拟

为研究短芯预应力高强度混凝土(PHC)管桩水泥土根植桩的竖向荷载传递规律,结合现场案例展开数值模拟;分析各级荷载下管桩及水泥土桩身应力与侧壁摩阻力分布特征,研究根植桩的受荷规律和承载力影响因素.数值模拟结果表明:在管桩长度范围内,水泥土对管桩侧阻力的发挥做出了贡献,在管桩桩端处,荷载由管桩向水泥土传递,使得此处水泥土应力应变急剧增加;管桩桩端附近水泥土的侧向变形突增,增加了管桩-水泥土界面的摩擦强度,明显提高了管桩的侧摩阻力;管桩桩端附近水泥土塑性变形集中,是根植桩的一个薄弱环节.此外,水泥土粘聚力的增加能较为显著提高根植桩承载力,但水泥土的弹性模量及摩擦角对根植桩承载性能影响小.为充分发挥根植桩承载力,在进行设计时,宜使水泥土的粘聚力为250 kPa、摩擦角为40°、弹性模量为400 MPa.     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

横观各向同性土中大直径桩的纵向振动分析

桩-土动力特性研究一直是桩基工程领域的重要问题,针对受纵向振动荷载下的横观各向同性土中大直径桩动力特性进行研究。基于横观各向同性材料本构方程,忽略土体径向位移建立轴对称条件下土体的动力平衡方程,结合边界条件求解方程,得到土体的位移和剪切力表达式。根据Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的纵向振动平衡方程,结合边界条件求解得到大直径桩在横观各向同性土中纵向振动的解析解,随后分析了桩土参数对土体、桩顶动力响应的影响。将理论解进行退化分析以及将理论解与数值模拟解进行对比进而验证了该理论解的正确性。     

基于DUNCAN-CHANG模型的刚性桩复合地基沉降变形分析

为研究影响刚性桩复合地基沉降的影响因素,对刚性桩复合地基进行室内压缩试验,基于DUNCAN-CHANG模型利用有限元软件对不同桩长、不同桩径、不同褥垫层厚度和不同桩数(相同置换率)等影响刚性桩复合地基沉降的主要影响因素进行数值模拟.结果表明:随着桩长和桩径的增加,刚性桩复合地基沉降减小,控制桩长比控制桩径对刚性桩复合地基沉降影响效果更加显著,桩侧正负摩阻力的分界点大致在0.4～0.6倍桩长范围内变化,桩土应力比则是在15～17之间变化;当褥垫层厚度较小时,对桩侧摩阻力和桩土之间的受力调节效果不明显,而褥垫层厚度较大时,造成的总体沉降增大,在实际工程中应对褥垫层厚度进行合理设计,建议采用30～50cm.     

基于薄层单元法的单桩挤土效应数值模拟

通常预制桩施工会产生挤土效应, 这会对周围环境产生不利影响. 根据某桩基工程施工的实际情况, 利用大型有限元分析软件Abaqus, 通过在桩土间增加薄层单元的方法对单桩施工的挤土效应进行了数值模拟. 薄层单元的厚度取0.08 m, 其力学性质参数介于桩和土之间. 模拟时, 薄层单元近土侧与土中节点进行位移耦合, 而近桩侧则采用摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)定律来反映桩体和单元之间的接触关系. 通过数值模拟, 探讨了外部荷载作用下抗压桩的变化特点, 得到了桩顶的荷载与桩入土深度的关系曲线, 分析了打入桩施工的有效影响距离和有效影响深度, 对比研究了有限元数值模拟结果与圆孔扩张理论的解析计算结果. 数值模拟结果表明, 单桩施工的水平向有效影响范围大约为5 倍桩径, 竖直向约为2 倍桩长. 数值模拟结果和解析计算结果比较接近. 使用薄层单元法进行打桩挤土效应数值模拟, 符合桩基工程施工的实际情况, 反映了桩土接触面的变形机理与受力状态. 这对桩基工程设计和施工具有一定的参考价值.     

群桩竖向荷载-沉降特性影响因素的数值分析

在采用三维数值模拟法对一群桩试验模型进行分析对比基础上,建立了与实际工程中相近的低承台群桩模型,用数值模拟手段揭示了在上部荷载作用下群桩的荷载-沉降特性,并对群桩基础荷载-沉降曲线的影响因素分别进行了分析与探讨.结果表明:桩长(长细比)、桩距(距径比)、桩土剪切弹簧刚度、桩端土刚度、承台刚度及其设置方式对群桩荷载-沉降曲线影响较大,而桩身刚度的影响不明显.     

地铁隧道施工诱发桩基变形的数值仿真分析

利用数值分析软件ANSYS建立弹塑性有限元模型;考虑位于区间隧道轴线不同位置的邻近桩基及不同桩长情况,对区间隧道施工诱发邻近桩基的变形进行数值仿真试验分析,同时分析隧道开挖后土体与桩体参数等因素对邻近桩基变形的影响。数值仿真试验结果表明：地铁隧道开挖后桩体发生倾倒变形,桩端与洞轴线的相对位置及桩端土性对桩基变形有明显的影响,有桩侧隧道周围向洞内的水平位移比无桩侧的水平位移小,且随桩长增加,两者差别增大。