黏性土中倾斜荷载下抗拔桩的模型试验研究

为研究黏性土地基中抗拔桩在不同倾斜荷载情况下的承载机理,开展了抗拔桩室内模型承载试验.对比试验结果表明,抗拔桩承受倾斜荷载时,与竖向承载不同,呈现靠倾斜荷载一侧的桩周土体始终受压,而另一侧土体始终受拉的现象.达到极限时,仅靠荷载一侧桩周一定深度土体破坏,破坏区域在地表大致呈现扇形分布,其范围随荷载倾角增大而增大.此外,极限抗拔承载力随着倾角的增大而增大.在此基础上,依据破坏模式建立了倾斜荷载下抗拔桩的计算模型及桩周土体的破裂面方程,并基于单元体极限平衡分析得出了抗拔桩极限承载力计算公式.与试验结果对比表明,该方法计算值与实测值吻合较好.     

自扩式斜桩的承载性能

通过有限元模拟分析和模型试验相结合的研究方法分析了自扩式斜桩与竖直双桩的竖向承载性能.发现自扩式斜桩由于成桩过程中对土体的强烈挤压作用,其抗压和抗拔性均优于竖直双桩,而且随着自扩成桩夹角的变化,自扩式斜桩的竖向极限承载力亦相应变化,并存在竖向承载实用最优夹角.研究认为自扩式斜桩竖向承栽性能优于竖直桩,又特别适用于构筑物的抗拔需要.     

竖向荷载下软土中碎石单桩破坏模式及承载力计算

采用有限差分法对软土地基中碎石桩单桩竖向受荷破坏全过程进行数值模拟研究.引入考虑体积应变截断的塑性硬化模型模拟碎石桩体,能够较好地反映碎石桩体的非线性剪胀力学行为以及由此引起的桩土相互作用.重点分析了桩体鼓胀变形、桩侧土压力演化以及由此决定的单桩破坏模式与典型荷载沉降曲线.传统单桩极限承载力公式所假设的整体剪切破坏模式仅适用于刚度较大的土体,而在软土中局部剪切破坏模式更为常见.为此,基于弹塑性介质中圆孔扩张理论推导了考虑桩体鼓胀变形及桩周土体刚度的碎石桩单桩承载力计算公式,并通过对比数值解验证了推导公式的有效性.较为系统地研究了软土地基中碎石桩单桩的承载机理及破坏模式,可为进一步研究碎石桩复合地基承载机理打下坚实的基础.     

缩径基桩竖向承载性能的透明土试验研究

基于透明土试验,对1根完整基桩及8根缩径基桩进行了竖向加载试验,研究了缩径基桩的竖向承载性能.利用MatPIV软件对桩周土体颗粒的散斑场进行处理,得到桩周土体变形规律.在此基础上,通过对比完整桩,分析了缩径基桩竖向承载力的变化原因.研究结果表明：缩径对基桩竖向承载力有显著的影响.当缩径长度为桩长10%时,承载力损失可达...     

室内静压沉桩试验桩周土体全过程位移场分析

采用室内半桩模型试验研究了砂土中静压桩沉桩过程,基于DIC(digital image correlation)技术对桩周土体位移发展与相应土压力变化律进行了分析研究.试验采用无标识点方法对桩周土体累计竖向位移发展规律进行了全过程分析,并拟合出了桩周土体位移轨迹,揭示了桩周不同位置土体的运动规律.通过对桩周土体竖向位移与相应位置土压力变化进行联合分析,从土体变形的角度对土压力变化机理进行了解释与证明,实现了力与位移关系的统一.最后对沉桩速度对桩周土体位移的影响进行研究.研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和桩周土体压力的发展规律提供参考.     

竖向受荷螺杆桩承载特性离散元数值模拟

螺杆桩技术已经在多种类型工程中得到了应用,然而由于认识条件的局限和研究对象的复杂,其理论分析仍然落后于工程实践.采用基于离散单元法的颗粒流程序,建立了竖向受荷螺杆桩的数值分析模型,并利用已有试验结果对模型细观参数进行了标定,在此基础上分析了螺距、螺纹段长度和桩径等设计参数对螺杆桩承载特性的影响.研究结果表明:随着螺距的增加,螺杆桩极限承载力呈先增加后减小的发展特征,螺距为(1.0-1.33)D时,螺杆桩具有最佳的承载表现,不同螺距螺杆桩的螺纹段荷载分担比例最高而直杆段最小.螺杆桩极限承载力随着螺纹段长度的增加先线性增长,而后基本保持不变,建议合理的螺纹段长度一般不超过2/3L.桩径增加时,螺杆桩极限承载力呈近似线性快速增长.数值模拟结果可以为螺杆桩设计参数优化和承载力估算方法确定提供理论依据.     

基于Meyerhof理论的临坡地基极限承载力简化分析方法

针对现有临坡地基承载力研究方法中采用竖向均布作用力代替基础埋深影响而不能充分考虑埋深内土体抗剪强度贡献的问题,引入Meyerhof理论.首先,基于临坡条形基础地基的工程特点,通过研究其破坏机理,构建出考虑临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用的单侧滑移破坏模式.然后,在此破坏模式研究基础上,基于Meyerhof理论求解基础埋深内土体抗剪强度影响作用的思路,通过引入刚体极限平衡分析方法,导出了能够反映临坡条形基础埋深内土体抗剪强度作用、基础距坡顶距离、基础两侧埋置深度不同以及基础两侧侧壁与土体摩擦作用影响的临坡条形基础地基极限承载力简化计算公式,较已有研究成果计算方法更简便,更具工程适用性.最后,通过工程实例计算分析并与现有研究分析方法对比分析,表明了本研究方法的可行性与合理性.     

螺距对螺纹桩竖向承载力影响的模型试验研究

采用模型试验方法进行了螺距对螺纹桩竖向承载力的影响研究,结合试验结果进行了螺纹桩荷载沉降关系、承载力的构成、侧阻力分布特征、极限侧阻力以及最优螺距的分析.研究表明,螺纹桩是一种典型的端承摩擦桩,与相同外径的直孔桩相比,其具有更高的承载性能和沉降控制能力;螺纹桩的桩侧阻力随着外荷载的增加而增大,并沿桩身由上而下逐渐达到侧阻极限状态,当全长范围内均达到侧阻极限状态时,螺纹桩由于沉降迅速增大而达到承载极限状态,其极限承载能力主要由极限侧阻力决定;螺纹桩的极限侧阻力随着螺距的增大先线性增大后线性减小,当螺距内径比介于1.20～2.03之间时,侧阻增强系数可达1.9以上,最优距径比为1.36.     

海洋高桩水平承载特性模型试验及有限元分析

开展了水平荷载作用下高桩基础的1 g条件下大比例模型试验研究。根据桩身变形和地基土抗力的测试结果,分析了桩基水平承载特性,研究了水平荷载作用下大直径桩基的桩土共同工作性状。采用PLAXIS 3D岩土有限元软件对高桩水平承载特性进行数值模拟。计算结果与试验结果符合较好,并进一步研究了高桩的水平承载特性的主要影响因素。结果表明:土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力对土体水平承载力有较大影响。增大桩基的埋深和桩径可以提高桩基的水平承载力,但有极限性。     

海上自升式钻井平台桩靴穿刺现象的数值分析

分析多层土条件下,桩靴承载力和孔穴的变化规律,揭示桩靴发生穿刺现象的实质;进一步提出桩靴极限安全深度的概念,系统描述上、下土层强度比、上层土相对厚度、下层土标准化抗剪强度和土体强度非均匀系数等参数变化对桩靴承载力的影响;给出适用于工程使用的上硬下软黏土中桩靴承载力系数的计算方法。研究结果表明:桩靴发生穿刺的深度主要受到上层土相对厚度、上层土强度和上下土层强度比的影响;标准化抗剪强度系数和土体强度不均匀性系数对于桩靴承载力系数极限值的影响都不超过5%,地基土最终承载力与上层土无关,取决于下层软土的强度。     

旋喷搅拌加劲桩抗拔试验及荷载传递分析

介绍了高压旋喷搅拌加劲桩与普通锚杆之间的异同及其工程应用情况。总结了江苏省靖江市某基坑工程旋喷搅拌加劲桩抗拔试验过程和抗拔试验加载-卸载曲线。采用双曲线荷载传递函数对单根加劲桩进行了荷载-位移分析;并与试验结果进行了对比。在荷载传递函数的基础上,提出了单根加劲桩周边土体的变形计算公式、土体剪应力的衰减模式;继而分析了单桩的影响范围,给出加劲桩最小间距确定方法来避免群桩效应。     

对挤扩支盘桩破坏性状的探讨

大量的静载试验和已建工程的经验证明 :挤扩支盘桩具有高承载力 ,明显不同于普通的钻孔灌注桩 ,特别是在承载力可调性方面 ,挤扩支盘桩具有很大的优越性。文章基于静载试验结果 ,研究和探讨了支盘桩的受力特性和破坏性状。研究结果表明 ,挤扩支盘桩在承力方面 ,支盘受力最大 ,约占总荷载的 6 0 %以上 ,沉降量明显低于同等条件下的钻孔灌注桩 ,且端阻力和侧阻力同时发挥。在破坏性状上 ,无论是荷载—沉降曲线还是动测检测结果 ,均说明了支盘下土体的局部剪切破坏是其破坏原因之一。     

大粒径碎石桩在饱和超软土地基中的应用

对广东省西江下游航道整治工程中不排水抗剪强度7~15 kPa的淤泥土地基进行了碎石桩现场试验,得出了采用大粒径碎石桩加固不排水抗剪强度小于20 kPa软土地基的合理施工控制参数:碎石填料主要粒径为5~15 cm;充盈系数为1.4~1.6;密实电流大于50A;留振时间为5~15 s.现场桩径检测、动力触探试验和复合地基大型直剪试验结果表明,采用大粒径碎石桩加固超软土地基是可行的,大粒径碎石桩对增强地基土的抗剪强度和提高软土地基承载力十分有效.     

厚桩承台承载力的试验研究

为探讨厚桩承台的合理设计计算方法，本文完成了７５个厚桩承台试件的模型试验，包括两桩台、三桩台、四桩台及六桩台试件，所有三、四、六桩厚承台试件破坏属于冲剪破坏，两桩台试件中，部分发生剪切破坏，部分发生弯曲破坏。     

软土地基超长PHC管桩的荷载传递机理分析

软土地基中超长预应力混凝土管桩在桥梁和建筑工程中得到了广泛的应用,但超长预应力混凝土管桩的承载机理还不很清楚.土体采用非线性弹性Duncan-Chang模型,桩土界面采用Goodman接触面单元,桩体部分采用Hognestad方程对桩土的相互作用进行非线性有限元分析.结果表明:在有效荷载作用下,桩身变形在弹性范围内,桩底沉降是持力层的压缩变形.     

某古闸结构加固修复可行性研究

为确定某古闸是采取“拆除重建”还是“加固修复”的方案,本文结合相关规范,利用现场检测得到有关参数,通过非线性有限单元法,对该闸进行结构稳定性分析及安全性研究。计算结果表明各工况下闸底板和闸墩混凝土都能满足强度要求,桩基平均受力远小于规范的允许承载力,只有少数木桩受力略大于允许承载力,但仍小于规范的极限承载力,且土基也都满足承载力要求;在考虑桩基与闸底板之间的抗剪强度情况下,闸室具有足够的安全度。基于以上研究成果,提出“加固修复”的建议,节约了工程投资。本闸为具有70余年的松木桩基础,研究结果也具有较好的借鉴意义。     

地铁隧道开挖对单桩竖向承载力影响分析

隧道开挖会引起周围土层产生位移,使桩基产生附加内力和位移,降低桩身承载力,因此,分析隧道开挖对邻近桩基影响具有非常重要的意义。分三步进行分析,首先采用剪切位移法代入桩基平衡微分方程计算出原始状态下桩身的位移、轴力和桩周摩阻力;然后利用两阶段分析法求解给出隧道开挖对邻近单桩承载力的影响,第一阶段采用Loganathan等提出的解析解计算隧道开挖后引起的桩周土体自由位移;第二阶段基于剪切位移法原理,将土体自由位移施加到桩身,求出隧道开挖引起的桩身附加位移、轴力和摩阻力变化量;最后,将开挖前与开挖引起的桩身轴力和桩周摩阻力进行叠加得开挖后桩身轴力和摩阻力。验算桩身轴力以及摩阻力改变后桩身承载力以及混凝土强度。     

土体侧移作用下轴向受荷单桩承载性状数值分析

地下工程开挖引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前还缺乏充分的研究.采用有限差分软件FLAC 3D(fast Lagrangiananalysis of continua 3D)进行分析,讨论轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体强度、桩身刚度以及桩顶不同约束条件下的单桩性状.数值分析表明,在竖向荷载和侧向土体位移耦合作用下,轴向荷载的增加或者侧向位移的变大,对桩身变形和弯矩有着明显的影响,而土体强度、桩身刚度以及桩顶约束条件也会对桩的受力特性产生不同程度的影响,在工程实践中应予以充分重视.     

沉箱-钢管桩逆作法复合基础试验

为研究逆作法复合基础的荷载与沉降关系、桩土荷载分担特性以及钢管桩受力性能,进行了单桩、沉箱及沉箱-钢管桩逆作法复合基础系列模型试验.结果表明:采用沉箱-钢管桩逆作法复合基础,先施工沉箱及部分上部结构,而后续进行钢管桩的压、封桩能充分利用土体的承载能力,压桩前土体与沉箱底板保持严密接触,上部结构荷载全部由地基土承担;压桩后,土体得到了加固,沉降减小,承载力提高;封桩后,继续增加的荷载主要由桩体承担,直至桩达到极限承载能力;由于沉箱的影响,使桩身上部轴力衰减平缓,桩侧摩阻力被削弱,同时使桩身中下部轴力衰减加剧,侧摩阻力发挥得到增强;6倍桩距时,可不考虑群桩效应对逆作法复合基础的影响.     

软土弯剪作用下大直径刚性桩水平承载性能试验

对软土中2根直径为0.90~1.09m、埋深6.47m的钢管单桩进行弯剪作用下的单向单循环快速维持荷载试验,获得桩身弯矩和桩顶位移随荷载的变化情况,探讨了桩周土地基加固对桩的水平承载能力的影响及刚性短柱法的适用性.试验结果表明:桩身弯矩沿埋深呈现先增大后减小的趋势,弯矩最大值出现在0.06~0.15倍埋深处;荷载水平小于0.23时,桩顶水平位移较未加固前减少20%~30%,地基加固提高了桩的水平承载性能,而荷载水平大于0.6以后,地基加固的影响消失;采用刚性短柱法的设计用钢量较实际需求多37%,存在较大安全余量.