后张法预应力混凝土工字型桩力学性能试验

参照有关规范、理论及试验标准,对后张法预应力混凝土工字型截面桩进行抗弯、抗剪力学性能试验,通过分析2根受弯试验桩和2根受剪试验桩在受荷过程中裂缝的开展情况,测出工字型桩抗裂弯矩、抗弯承载力、抗剪承载力实测值;同时为完善预应力工字型桩力学性能理论公式,将试验结果与预应力工字型桩力学理论计算结果进行对比,分析两者是否存在较大的偏差。结果表明:工字型桩力学性能理论计算结果与试验结果基本上一致,差异较小,可以作为工字型桩力学性能理论计算公式;预应力工字型桩相比同等类型的矩形桩和方桩在力学性能、工程应用方面均具有一定的优势,发展前景良好。     

预应力工字型围护桩接头的抗剪性能

预制桩为标准化长度,合理可靠的拼桩接头可促进预制围护桩的推广应用。采用翼缘L型钢板-钢连接板-高强螺栓的接头形式连接预应力混凝土预制工字型桩端,通过剪切试验研究了该接头的剪切破坏模式及抗剪承载能力,并建立有限元模型对接头的剪切破坏过程进行了数值模拟,在试验验证的基础上,采用有限元分析方法研究了混凝土强度、连接钢板强度、预应力混凝土(prestressed concrete,PC)钢棒数量对桩接头抗剪承载力的影响。研究结果表明:考虑塑性损伤的三维精细化数值模拟结果与试验结果吻合较好;随着剪切荷载的增加,接头处顶、底部的连接钢板及顶部PC钢棒先于其他部位屈服;改变混凝土强度和顶部的纵向PC钢棒数量,可显著改变接头的抗剪承载力;而改变连接钢板屈服强度,对承载力影响并不明显。     

桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析

采用数值方法建立了桩端后注浆灌注桩桩土体系分析模型,并对某工程注浆前后的钻孔灌注桩的承载性能进行了数值模拟,结果计算值与实测值较吻合,验证了该方法的有效性.按照该模型模拟单桩静载试验,对均质土层中的后注浆钻孔灌注桩的承载性能进行了模拟分析,结果表明:注浆量以及注浆体强度对承载力的影响存在一定范围;桩长的变化也影响注浆量对承载力的贡献;桩侧翻浆高度以及桩侧摩阻力提高对承载力影响显著;承载力随着桩侧翻浆高度和侧摩阻力的提高而线性增加.     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

基于滑坡稳定性的锚索微型桩组合抗滑结构分析

为了给锚索微型桩组合抗滑结构的设计提供技术支持,对其开展理论研究非常必要.讨论了组合抗滑结构的工作机理,建立了锚索-微型桩-岩土体协同工作的计算模型,采用有限元法进行了求解.基于MATLAB平台开发了面向对象的分析软件,通过微型桩试验验证了分析方法和计算程序的有效性.最后结合算例,采用提出的计算方法对无锚索和不同直径锚索的微型桩抗滑结构进行了分析,并与数值模拟进行了对比,两者吻合较好.结果表明:锚索微型桩结构具有良好的承载性能,桩体弯矩、剪力和水平位移分布趋势相似,其值均为后桩最大、前桩最小,而轴力为后桩最大、中桩最小;随着锚索直径增大,锚拉力增大,边坡水平位移明显减小;滑坡推力作用下组合结构发生压弯变形,设计时前桩和中桩按拉弯验算,而后桩按压弯.提出的计算方法可为抗滑结构的设计提供理论依据.     

微型桩抗拔承载特性的数值模拟分析

开展微型桩抗拔承载特性的现场载荷试验,通过建立微型桩三维有限元数值分析模型。在利用现场载荷试验资料反演有限元计算参数和验证有限元模型合理性基础上,探讨桩长、桩径、二次注浆和水平荷载等因素对微型桩抗拔性能的影响规律。结果表明:三维有限元模型适于微型桩的抗拔承载特性分析,接触系数Ri为合理模拟不同注浆施工工况提供了有效途径,数值模拟得到的相关结论对优化抗拔微型桩设计有积极的指导作用。     

藏族民居砌体材料物理力学性能试验研究

选取阿坝藏族自治州理县境内的黄泥与石材,参考国家标准试验方法,进行黄泥与石材物理力学性能试验研究,将试验结果与数值分析结果进行对比。结果表明:黄泥土粒主要由砂粒组成,级配良好;黄泥抗压强度为0.408 MPa,弹性模量为231 MPa,石材抗压强度为67.92 MPa;黄泥砂浆弹性阶段承载力模拟值略高于试验值,但极限承载力基本保持一致,石材弹性阶段与弹塑性阶段模拟值均与试验值保持一致,数值分析结果与试验结果吻合较好。试验研究结果可为砌体材料力学性能数值分析方法提供理论基础。     

城市隧道同时侧穿桩基和下穿既有隧道变形分析

为研究城市隧道同时侧穿桩基、下穿隧道的受力与变形规律,依托大连东港商务区220 kV电力隧道主体施工工程,通过单桩水平位移方程与经验参数修正公式、Peck公式相结合,对桩基、既有隧道变形进行理论分析和计算,并采用数值模拟试验和现场实测验证。分析了电力隧道开挖对桩基位移及受力的影响规律,研究了既有隧道的沉降变形。研究结果表明：桩基水平位移及桩端沉降均随电力隧道施工的进行不断增加;随着桩身深度增加,桩身轴力先增大后减小;随着隧道与桩间距增加,桩身轴力先增大后趋于稳定;桩身弯矩在不同深度内均随隧道与桩距离增大而增大,但增幅较小;既有隧道的存在也会对桩基产生变形影响;数值模拟得到的既有隧道最大沉降位移为7.34 mm。数值模拟结果与理论计算及现场实测结果一致。研究结论为同时穿越的类似工程提供参考。     

建筑构件热阻计算方法

针对空心砌块平均热阻理论计算方法的简单近似性,分析了其计算结果的不确定性,提出用CFD数值模拟、采用有限体积法的计算方法分析建筑构件的热工性能.并分别运用热流计法与热箱法对某内插保温层混凝土空心砌块进行热阻测试,以检验理论计算方法与数值模拟计算方法的准确性.通过理论计算、数值模拟及试验验证分析得到:采用理论计算方法分析建筑构件热工性能具有不确定性,所得结果与热流计法和热箱法的试验结果误差分别为36.6％和33.8％;采用CFD数值模拟方法计算结果误差分别为0.3％和2.4％,表明该方法对建筑构件热工性能的计算不仅能够满足精度要求,还具有应用范围广、结果直观等优点.     

抗拔桩单桩承载特性试验及数值模拟

目的研究抗拔桩单桩承载特性,分析桩基础在上拔荷载作用下摩阻力的发挥和桩身轴力的特点,从而验证数值模型的合理性.方法通过数值模拟软件对理想加载条件下的静载荷试验进行数值模拟,并对数值计算与现场实测的荷载-位移关系进行对比,同时对抗拔桩的桩身内力测试结果进行分析.结果数值模拟与现场静载荷试验所得到的抗拔桩的荷载-位移关系符合较好,但是具有一定的误差,六组试桩桩顶位移的实测结果与模拟计算结果的误差最大值为2.43 mm,最小值为0 mm;桩身轴力自上而下逐渐减小,桩底处轴力大小接近0 kN,支盘效应导致轴力发生突变,突变位置在桩顶以下5.5 m左右;桩侧摩阻力分布遵循"两头小,中间大"的分布规律,且上拔荷载越大,桩侧摩阻力发挥的越充分.结论该模型的建立与参数的选取是合理的,对抗拔桩的工程设计与计算具有一定的参考价值;对桩身轴力与桩侧摩阻力发挥特点的分析可以为工程设计计算提供理论依据.     

泥岩地基中动力打入桩竖向承载特性现场试验

为深入研究泥岩地基动力打入桩的竖向承载特性,开展了泥岩地基打入桩单桩竖向抗压静载试验,分析了试桩的沉贯与承载特性,探讨了地下水对试桩承载性能的影响,基于静载试验结果,对比分析不同理论预测模型的单桩极限承载力计算值,评估了模型的适用性。结果表明:试桩的极限承载力与打桩能量有关,不同的打桩能量对桩周泥岩造成不同程度的扰动损伤,进而影响试桩的承载性能;对比桩周泥岩遇水与试桩破坏情况,发现桩周泥岩浸水软化与否,与桩的破坏无直接关系;对比不同模型的极限承载力预测结果,认为双曲线模型更适合本试验场地泥岩的性质,预测曲线变化趋势和实测值吻合度较高;指数模型预测值与实测值产生较大差异的原因为试桩在最后一级荷载的非正常破坏,泥岩地基打入桩受超孔隙水压力、软硬互层及打桩过程扰动的影响,单桩承载力在很大程度具有不稳定性。     

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。     

泥岩地基动力打入桩承载特性研究进展

泥岩地基中的锤击打入桩,经常出现承载力异常问题,不能满足设计要求,需要补强处理,造成材料浪费和工期拖延,严重影响着工程建设。迄今为止尚未查清出现问题的原因,成为当前迫切需要解决的理论和技术难题。泥岩作为一种特殊的软岩,因其浸水易软化、受挤压易变形等特点,在荷载作用下易发生承载力不足的现象。本文归纳了现阶段泥岩地基锤击打入桩承载力不足的原因,明确了泥岩的基本工程性质,结合青岛地区泥岩桩的工程实例分析了泥岩中打入桩的工作机制和破坏模式,总结了动力打桩造成的泥岩损伤、泥岩桩的室内模型试验以及数值模拟等方面的研究进展,最后对泥岩地基动力打入桩的承载力问题进行了梳理,指出了目前研究存在的不足;同时,考虑到未来泥岩地区的发展及桩基工程的实际需求,针对泥岩的现场取样技术、泥岩桩的室内试验及数值模拟等方面提出了未来的发展方向。     

隔离桩对堆载下群桩下拉荷载的屏蔽效应

目前关于隔离桩对堆载下群桩负摩阻力及下拉荷载屏蔽效应的研究甚少,我国规范也未对隔离桩的设计参数给出建议。定义下拉荷载屏蔽效应系数这一概念;建立考虑桩-土作用的三维有限元模型,通过数值计算结果与模型试验数据的对比,验证数值模型的准确性。以群桩效应系数和下拉荷载屏蔽效应系数为评价指标,研究隔离桩对堆载下基桩负摩阻力与下拉荷载的屏蔽效果,分析隔离桩桩长、边长、与最外侧基桩间距3个因素对屏蔽效果的影响规律,对隔离桩的设置给出参考。研究成果可为堆载时群桩负摩阻力的消除及隔离桩的优化设计提供参考。     

截面型式对钢桩水平受荷的影响特征

目前针对异形截面桩的研究主要集中在现浇混凝土桩的竖向承载力承载特性,而对异形截面薄壁钢桩的水平向承载特性研究较少.基于数值模拟,研究3种不同截面桩型(空芯圆桩、空芯方桩及X形桩)、两种不同长径比(桩基嵌固深度与桩外径或宽度的比值)的钢桩水平承载特性.研究表明,对于半刚性桩,方桩、X形桩等异形截面桩的承载力比圆桩高,两者的承载力要比圆桩分别高9%和11%;对于柔性桩,方桩承载力比圆桩和X形桩均高约15%.在此基础上,通过对比桩身变形、最大弯矩等,探讨不同截面桩型的优缺点,得到3种桩型的力学特征之间的经验关系,以便于实际工程设计中参考.     

海上风机变径单桩基础水平承载特性数值分析

为研究海上风机变径单桩基础承载性能,通过有限元分析软件ABAQUS建立变径桩数值模型,开展变径单桩水平承载性能的数值模拟研究,分析其相对于通长单桩基础的承载性能优势,并针对变径段尺寸进行参数分析.结果表明:变径桩极限承载力较通长桩存在明显提高,相同水平荷载作用下,变径单桩基础桩身位移明显减小,其水平承载能力要优于通长桩...     

红黏土边坡防护生态轻型桩几何参数优化

为降低公路边坡因水土流失引发的病害,实现红黏土边坡的生态防护,对生态轻型桩进行定义并设计。分析当地大气影响急剧层深度,结合有限元模拟,确定生态轻型桩尺寸,对生态轻型桩几何参数进行优化。结果表明：生态轻型桩深度与土的湿度系数有关;孔径相同时,孔深与边坡坡度成正比关系、坡度相同时,孔径与孔深成反比关系,进而得到生态轻型桩的几何参数设计方法;吕梁地区红黏土边坡生态轻型桩几何参数为深度1.2m,孔径10cm,孔深80cm。为公路边坡生态轻型桩的尺寸设计及优化,提高行车安全,实现边坡生态防护提供理论依据。     

长螺旋钻孔压灌混凝土桩承载特性分析

长螺旋钻孔压灌混凝土桩作为一种深基础,在具备桩基础优点的同时还具备其他特有的优点。通过工程实例,考虑到黄土地区地质条件的特殊性。采用MIDAS/GTS软件开展对长螺旋钻孔压灌混凝土桩承载特性的研究,通过数值分析得到长螺旋钻孔压灌混凝土桩相对于其他桩型在位移、应力方面变化特征,进而分析长螺旋钻孔压灌混凝土桩相对于其他桩型所具备的优势。结果表明:GTS很好地模拟了试桩的静载分级加载过程,只是计算值比试验值略微大一点。随着桩顶施加荷载的加大,这种误差的影响也就越来越小了;在相同桩径和地质条件下,长螺旋钻孔压灌混凝土桩承载力要比圆形状高很多。     

等截面抗拔桩的变形分析

采用Cooke提出摩擦桩的荷载传递物理模型，导出抗拔桩的荷载与位移关系的理论解，并把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，扩大了Cooke法的适用范围，提高了单位位移量的计算精度，为抗拔桩的设计提供了理论依据，可供工程设计应用参考。