桩周上覆荷载作用下抗拔桩弹性变形解析解

抗拔桩在实际工作过程中,桩周土体表面存在荷载作用,会对抗拔桩的桩土相互作用特性产生影响。采用桩侧剪切位移传递法与弹性理论相结合,考虑桩周土体表面上覆荷载作用,推导出抗拔桩的桩顶位移、桩身轴力以及桩侧摩阻力随桩身分布的弹性解析解。在此基础上,通过一个实例利用解析解分析上覆荷载作用对抗拔桩位移、轴力以及摩阻力分布的影响。结果表明:桩周土体表面上覆荷载增大了桩上部的侧摩阻力,可有效增大抗拔承载力。与模型试验结果进行对比,发现给出的解析解可较好反映抗拔桩在实际工作状态下的荷载-位移关系(小于极限荷载的40%),可为后续研究提供参考。     

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。研究表明：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。     

静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验,研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能.对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析,并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算.试验结果表明:受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响,静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力;抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值;采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时,需要考虑土层的极限深度(或极限竖向有效应力),当土层深度超过极限值时,采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值.     

黏土中倾斜螺旋桩的水平承载性能数值模拟及理论研究

为研究黏土中螺旋桩倾斜单桩的水平承载性能,基于非线性有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型.通过数值模拟结果与已有螺旋桩软土地基抗拔试验及砂土地基水平承载试验的对比分析,验证了该数值模型的准确性与可行性.探讨了不同倾斜角度下叶片数量和首层叶片埋深对螺旋桩水平承载性能的影响规律.结果 表明:叶片数量对倾斜螺旋桩的水平承载性能影响不大;倾斜角度增大,首层叶片埋深影响逐渐变小,但总体上首层叶片埋深越深,倾斜螺旋桩的水平承载性能越差,当埋深达到4倍叶片直径的深度后,水平承载性能基本不再变化.基于数值模拟结果提出了不同倾斜角度下螺旋桩水平极限承载力计算中锚片所承担部分的计算公式.随着倾斜角度增加,叶片在螺旋桩中的抗倾覆作用逐渐向抗拔作用转变,所提出的水平极限承载力计算公式较为可靠.     

扩径桩抗压抗拔性能的颗粒流数值模拟

在地下水位以下较深的地下工程中,常采用扩径桩来承担结构今后受到的浮力．为了研究承担竖向受压荷载对抗拔桩今后承担上拔荷载的承载力的影响需要开展研究．采用二维颗粒流分析程序PFC2D对载荷试验中同一扩径桩先受压后抗拔进行了数值模拟分析．通过研究扩径桩在单纯承担上拔荷载和先受压、后受拔的过程中不同受荷阶段桩时步．位移曲线、桩土颗粒排列变化、颗粒位移的变化及荷载～沉降（上拔量）的对比分析,得出桩在下压和上拔到达极限荷载时的破坏性状,并与现场试验结果进行了对比．对先承担竖向受压然后抗拔的桩,与直接承担上拔的桩相比较,得知桩下压过程中桩周土体结构的破坏对桩随后的抗拔承载力有较大的影响．     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

沉桩挤土对预制抗拔桩承载力影响的模型试验研究

为研究砂性土中沉桩挤土对预制抗拔桩承载特性的影响,开展了预制抗拔桩在非挤土、单桩挤土条件下的室内模型试验,对比分析了挤土程度、桩长及桩间距等因素对模型桩的抗拔承载力、桩顶位移及挤土范围等方面的影响。结果表明:在砂性土中不同挤土条件下,预制模型桩的极限抗拔承载力与桩长呈正相关关系;在单桩挤土试验中,试验桩极限抗拔承载力显著大于非挤土条件下对应的数值,且随着桩间距的加大,挤土强度削弱,试验桩的极限抗拔承载力随之减小,并逐渐接近非挤土条件下的承载力数值。     

纵向和横向荷载下微倾单桩变形和内力的弹塑性解

为提高工程中桩身侧向变形较大时纵向和横向承载单桩的设计及计算水平,考虑桩身初始微倾斜及土体的弹塑性,采用矩阵计算法得到地基水平抗力系数为常数时桩身侧向变形和内力的解及桩身最大位移、最大弯矩及其所在位置的计算方法。研究结果表明:解的计算值与模型试验值较吻合;当桩顶自由时,桩身最大位移、最大弯矩及土体屈服后桩身最大弯矩距地面的距离均随桩身初始倾角的增大而增大;桩身初始微倾斜对桩身侧向响应的影响随纵向荷载的增大而增大;桩身最大位移、最大弯矩及桩身最大弯矩距地面的距离均随纵向荷载的增大而增大,且其变化速率随纵向荷载和桩身初始倾角的增大而增大,因此,土体的弹塑性、纵向荷载及桩身初始微倾斜等对桩身侧向响应的影响不容忽视。     

倾斜岩面桩桩端竖向承载力计算方法

针对倾斜岩面上的嵌岩桩桩端承载力计算方法不明确的问题,基于滑移线理论计算方法,建立倾斜岩面桩桩端承载模型,研究其桩端竖向承载机理,提出倾斜岩面桩桩端承载力的滑移线理论解析解,并给出验证算例。在此基础上,研究在不同岩面倾角下桩端承载力和滑动面倾角与嵌入比的关系,并分析岩石抗拉强度与极限嵌入比和最大承载力的关系。研究结果表明:倾斜岩面嵌岩桩存在极限嵌入比;岩面倾角越大,对倾斜岩面嵌岩桩桩端承载力和假定滑动面倾角的影响越显著。     

大直径嵌岩桩桩端极限承载力计算方法

为更加准确获得大直径嵌岩桩桩端极限承载力,假定桩端岩体整体连续滑裂破坏、桩周岩体剪切破坏、桩周岩体微裂纹断裂破坏3种可能的极限状态,基于岩体二维、三维Hoek-Brown(H-B)破坏准则、岩体微裂纹Ⅰ-Ⅱ型复合判据,提出4种大直径嵌岩桩桩端岩体极限承载力的计算方法.引用现有实测数据对所提出的计算方法进行对比分析和验证,结果表明所提出的4种计算方法均比较接近实测值,尤其是基于Ⅰ-Ⅱ型复合判据的桩周岩体微裂纹断裂的桩端极限承载力计算结果与实测值最为接近.进一步研究了大直径嵌岩桩的尺寸效应,研究表明,桩端极限荷载与嵌岩深度及桩径密切相关,嵌岩桩桩端极限荷载随嵌固深度的增大而增大,而随桩径的增大而减小.4种计算方法中基于Ⅰ-Ⅱ型复合判据的桩周岩体微裂纹断裂计算方法与现场实测规律更加相符.     

竖向荷载作用下倾斜桩的承载力特性

针对桩身整体倾斜且无初始弯曲应力的倾斜桩,采用室内模型试验对竖向荷载作用下不同倾斜程度的桩进行了研究,发现模型桩在倾斜度不大于4%时,在相同的竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降比竖直桩小且倾斜桩的竖向承载力不比竖直桩低,但当倾斜度达到8%时,相同荷载下桩顶沉降大于竖直桩沉降且因桩身发生弯曲破坏导致加载终止.基于工程实例对桩身整体倾斜的单桩进行了数值分析,得出了与模型试验类似的结论.对特定土质条件和桩条件,存在着基于桩身倾斜度对桩顶沉降影响的沉降影响门槛值和基于桩身倾斜度对桩体破坏模式影响的破坏模式门槛值.当桩身倾斜度在沉降影响门槛值以内或以外时,在相同竖向荷载作用下倾斜桩的桩顶沉降分别小于竖直桩沉降或大于竖直桩沉降.当桩身倾斜度在破坏模式门槛值以内时,倾斜桩的竖向承载力主要由桩身侧阻和端阻决定,桩身弯矩不起控制作用;当倾斜度大于该门槛值时,在竖向荷载作用下倾斜桩的竖向承载力主要由桩体抗弯强度决定,随着竖向荷载的增大桩最终将发生弯曲破坏.土质条件、桩身刚度和强度、桩顶约束条件等均会影响门槛值大小.     

抗拔桩在抗浮工程中的研究进展

随着城市地下空间的大规模开发,基础埋深不断增大,地下水的浮力也随之加大,易导致施工过程中基坑上浮或影响地下结构正常使用。抗拔桩因施工时对桩周岩土体扰动较小,工艺简单,施工便捷,抗浮效果好等优势,被广泛应用于抗浮工程中。目前,抗拔桩的力学特性、承载能力和变形特征等是现阶段抗拔桩在抗浮工程中的研究热点。本文主要从抗拔桩的作用机理、常见的破坏形式及极限承载力等方面进行了归纳分析,梳理了抗拔桩在数值模拟方面的研究进展,提出了抗拔桩在抗浮工程中存在的一些问题,并为抗拔桩在地下结构抗浮领域的未来发展提供了新的思路。     

挤扩支盘桩抗拔承载性能试验研究与数值分析

为进一步探讨挤扩支盘桩的承载性能及桩土相互作用机理,依托输电线路实际工程,开展了挤扩支盘桩上拔现场静载试验及有限元数值模拟,得到了支盘桩单桩抗拔承载性能,分析了支盘桩荷载传递规律、桩周土体变形规律、桩土相对位移变化情况等,探讨了支盘数量、支盘间距及水平荷载对支盘桩抗拔承载力的影响规律。结果表明:同等条件下单盘支盘桩抗拔承载力比等径灌注桩提高15.3%;轴力分布曲线及桩土相对位移在支盘位置发生突变;塑性应变主要发生在支盘上部的土体中;水平荷载的存在能提高支盘桩的抗拔承载力;一定范围内支盘桩的抗拔承载力随支盘数量及支盘间距的增加而增大,支盘间距不宜小于2.5倍支盘直径,在实际工程应用时,应予以考虑,合理确定支盘的数量或支盘间距。     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

CFG桩复合地基承载力经验公式的修正及应用

对CFG桩复合地基在水平和竖向荷载作用下桩、土的受力进行了分析.在经验公式的基础上,考虑了边载对承载力的影响,推导出CFG桩复合地基承载力修正公式,并利用该修正公式计算了某泵站基坑的CFG桩复合地基承载力.计算结果与静载荷试验结果比较表明,该修正公式能准确反映地基承载力的大小.     

基于有效桩长的超长抗拔桩选型优化

针对目前超长抗拔桩选型偏于经验的情况,结合上海软土地区某桩基工程,采用优化双曲线数学模型模拟桩顶位移曲线,并从有效桩长的角度优化超长抗拔桩选型。结果表明：超长桩承载力设计值受有效桩长影响,超过有效桩长的设计是不经济的。软土地区超长抗拔桩的最优选型是桩侧注浆直桩。该研究考虑了桩身发挥深度的影响,可为抗拔桩优化设计提供参考。     

超长桩荷载传递机理有限元分析

在对试桩实测资料进行分析的基础上,采用数值分析方法,研究了深厚软土地区单桩在竖向荷载作用下由短桩至超长桩随桩长增加时的荷载传递性状.结果表明:非嵌岩超长桩Q-s曲线仍可能发生陡降;由于超长桩的桩身压缩量较大,超长桩侧阻与端阻不同步发挥的现象较桩长不大时显著得多,极限荷载和承载力特征值下的端阻比通常均小于10%;在工作荷载下,短桩过渡到超长桩时,轴力主要承担部分由桩身下部逐渐转为桩身中上部,侧阻由三角形分布转为单驼峰分布;超长桩沉降计算中将侧阻简化为三角形分布可能会导致较大的计算误差.