基于FLAC~(3D)的大直径钢管桩竖向承载特性分析

为研究不同桩径对大直径钢管桩竖向承载性能的影响,选取某海上风电钢管桩基础,采用FLAC3D软件对其进行分析,研究2.0~5.0 m直径钢管桩在加载过程中桩身内力的变化情况,揭示了2.5 m直径桩基的竖向承载性能发挥特点和桩-土相互作用情况;得出当直径小于4.0 m时,桩径的增大对钢管桩竖向承载力的影响较大,对桩侧土体正应力、桩外壁与内壁侧模阻力随桩径变化影响不明显;当桩径大于4.0 m时,承载力提高效果不甚明显,而桩-土相互作用出现一定差异,最后将承载力计算结果与规范所得结果进行对比,指出现有规范的局限性.     

单桩竖向极限承载力的确定及应用

城市建设的飞速发展及高层建筑的拔地而起对桩基础设计提出了更高的要求。在桩基础检测过程中,确定单桩竖向极限承载力是其中的一个必不可少的环节。本文主要介绍了单桩竖向极限承载力的确定方法,并应用具体实例进行计算,为桩基础的设计提供了重要的信息。     

隧道开挖对既有受荷桩竖向承载特性的影响

目的研究黏土中隧道开挖对既有受荷单桩基础竖向承载特性的影响,分析桩基础竖向承载特性变化.方法采用位移控制有限元方法模拟隧道开挖对桩基础竖向承载特性的影响.结果隧道开挖导致既有桩基础发生显著沉降,但在不同初始荷载水平作用下,对单桩极限承载力最终值影响较小.轴力增量呈S型分布,在桩基础下部产生摩阻力,上部产生负摩阻力;桩端土体中超孔隙水压力在隧道开挖过程中逐渐增大.结论隧道开挖对既有受荷桩竖向承载力最终值影响不大,但是对桩身沉降影响很大.城市地铁隧道开挖对既有建筑桩基础承载特性影响的研究成果,为盾构施工后桩基础承载力分析提供参考.     

超长单桩竖向承载力影响因素有限元分析

为了解超长单桩基础的承载性状,利用大型有限元分析软件ANSYS,对超长单桩的承载性状进行参数仿真分析。详细分析桩长、桩径、桩身弹性模量和土变形模量对超长桩基础的荷载-位移曲线的影响规律。研究得出:超长桩的长径比不应超过80,桩身弹性模量和土体变形模量的增加都会提高超长单桩的竖向承载力。     

海上风电大直径开口钢管桩竖向承载力CPT/CPTU计算方法

为了评估已有基于静力触探试验(CPT)或孔压静力触探试验(CPTU)的桩基竖向承载力计算方法对海上风电大直径开口钢管桩的适用性,基于现场CPTU实测数据,采用文献中5种CPT和5种CPTU桩基竖向承载力计算方法,得到了江苏某海上风电场2根Φ2.0 m大直径开口钢管桩的竖向承载力,并从桩端、桩侧和总承载力3个方面与现场静...     

钢管混凝土复合桩竖向承载特性离心模型试验

为研究水域环境中的钢管混凝土复合桩的竖向承载特性,选取钢管埋深和钢管挤土区土体模量为变量,通过离心模型试验方法,研究钢管埋深为8、12、16、20cm时和挤土区模量为1.1E、1.2E、1.3E、1.4E、1.5E(E为非挤土区土体模量)时钢管混凝土复合桩的竖向承载特性,得到了钢管混凝土复合桩的荷载(P)-位移(S)曲线、桩身轴力曲线及桩侧摩阻力曲线。研究结果表明:钢管埋深在12cm范围内增大时,能明显提高钢管混凝土复合桩竖向极限承载力,超过12cm后继续增大钢管埋深,仍能提高钢管混凝土复合桩竖向极限承载力,但增幅已不明显,钢管埋深从8cm增大到20cm时,钢管混凝土复合桩竖向极限承载力影响度从3.1%增大到6.7%;随着钢管挤土区土体模量的增加,钢管混凝土复合桩钢管段侧摩阻力逐渐变大,钢管挤土区土体模量从1.1E增大到1.5E时,钢管混凝土复合桩竖向极限承载力影响度从3.1%增大到5.1%。提出的适用于钢管混凝土复合桩的竖向承载力计算公式及工程建议,可为水域环境中钢管混凝土复合桩的设计与施工提供可靠的理论依据与技术支持。     

竖向抗压桩承载机理与受力特性分析方法

桩基础具有竖向承载力高,基础沉降小,调节不均匀沉降能力强等优点,成为大型建构筑物的主要基础型式。桩基承载力与沉降分析是桩基设计中的主要内容。本研究基于桩身布设钢筋应力计的单桩现场静载试验结果,分析了竖向抗压单桩荷载-沉降关系、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力和桩端摩阻力发挥特性等,总结了不同桩侧和桩端荷载传递模型,明确了荷载传递模型中各参数的意义和取值方法。以桩侧和桩端荷载传递双曲线模型为例,考虑群桩中各基桩间的相互作用,提出了群桩中各基桩的双曲线荷载传递函数,结合荷载传递法形成了考虑桩-土体系渐进变形的桩基承载特性迭代计算方法。     

冻土桩抗压承载力特性的有限元模拟与分析

在模型试验的基础上,利用Ansys有限元软件,对不同温度冻土和融土中单桩的竖向承载力进行了分析,得出了冻土温度对单桩承载力的影响,以及在冻融条件下单桩承载力的变化,为西部大开发中冻土地区桩基础的设计与施工提供了理论依据与方法指导.     

工字型桩与方桩竖向承载性能对比分析

结合河南大学学术交流中心原方桩基础工程,提出了一种新型工字型桩,采用有限元法建立了三维有限元模型,对比分析了方桩、等截面面积的工字型桩、等截面周长的工字型桩的极限承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力强度等情况.结果表明:工字型桩相对于方桩其极限承载力主要由桩侧阻力提升而显著提高,其桩端阻力强度略微降低.在相同混凝土用量情况下,工字型桩相对于方桩可提高极限承载力20%左右;在相同承载要求情况下,采用工字型桩相对于方桩可减少混凝土用量15%左右.在软土地区,工字型桩可以提供较高的竖向承载力,节省混凝土用量,具有一定的推广应用价值.     

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。     

基于相似理论的管桩模型实验研究

在工业与民用建筑及交通工程地基中,做《规范》下限规定的有限数量桩的静载试验不能完全反应管桩基础在不同地质条件下的承载性能.增加试验桩数又需要耗费大量资金和时间.为缓解上述矛盾,用量纲分析法,推导了相似判据,并应用到管桩模型实验当中,获得了模型实验的相关参数;通过材料配合比实验优化了模型管桩材料配合比;发明了一套模型管桩钢模板及加载装置,并阐述了使用方法;将所有室内实验成果应用于长沙市开福区学府华庭建设小区管桩基础项目当中,进行了管桩模型实验,获得了模型管桩基础荷载-沉降曲线,并由此推导了现场管桩试验的承载力;对模型管桩的侧阻和端阻进行了测试和讨论,效果良好,期望能给工程界参考并得到推广.     

小口径钢管支撑桩施工平台在钻孔灌注桩施工中的应用

根据某工程的实际情况及水文地质条件,选用了小口径钢管支撑桩海上施工平台的设计方案,利用同济大学3D3S结构软件时平台受力模型作有限元分析,保证平台满足单桩极限竖向承载力要求及整体稳定,并对照大口径钢管支撑桩方案分析了其经济效益,对同类条件下钻孔灌注桩施工平台有借鉴作用.     

桩基础沉降计算方法及相关的理论分析

桩基础是现阶段广泛使用的主要基础形式之一,桩基础焕发着旺盛的生命力,合理使用桩基既能有效地控制建筑物沉降变形,又能够提高建筑物的性能,从而确保建筑物的长期安全使用,所以有必要通过系统学习掌握桩基础的设计施工方法。桩基的竖向承载力和竖向沉降是桩基受力性状的两个重要方面,两者既有联系又有区别,本文重点介绍桩基的竖向沉降的计算方法。     

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。     

土岩深基坑微型钢管桩承载性能试验研究

为研究土岩深基坑中超前支护微型钢管桩在不同工况下的承载性能,依托青岛某土岩结合地层基坑工程项目,以1根双排钢管桩的内排桩作为试验桩进行现场试验。通过在桩身表面两侧对称安装应变片,采集各种开挖深度及锚索或锚杆锁定工况下的钢管桩桩身应变值,探讨微型钢管桩弯矩的分布及变化规律。试验结果表明,在试验过程中22个应变片全部存活,所用应变片安装方法具有可行性和可靠性;随基开挖深度的增加,桩身弯矩整体上呈不断增大的趋势,沿深度呈上大下小的分布规律;锚索和锚索的锁定,能够显著减小桩身弯矩,可见双排微型钢管桩结合预应力锚索和锚杆在土岩结合地层基坑中具有较好的支护效果,试验结果可对土岩地层微型钢管桩的设计、施工提供参考依据。     

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基础;变径桩基础中底部桩径和变径段埋深高度对水平承载力影响较为明显,增大底部桩径与减小变径段埋深均能提升桩基的极限水平承载能力,但变径段长度对变径桩基础水平承载能力影响很小。可见变径单桩水平承载性能优于通长桩,研究成果可为深厚砂土地质下的海上风电单桩基础设计与结构优化提供参考依据。     

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.     

沉桩方式及桩型对湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性的影响

北部湾沿岸地区湛江组结构性黏土具有触变性,导致该土层中桩基时效性明显,不同沉桩方式及桩型的模型单桩对湛江组结构性黏土中桩基承载力时效性影响显著。以湛江组结构性黏土为地基,设计不同沉桩方式、桩型的模型单桩进行桩基静载实验,并对1倍桩径范围内桩周土的孔隙水压力进行监测。得到不同沉桩方式、不同桩型的模型单桩承载力及桩周土的孔隙水压力随休止时间的变化规律。结果显示：1)湛江组结构性黏土中单桩竖向极限承载力均随休止时间的增加而逐渐增大,且单桩竖向极限承载力增大的速率表现为前期增长快,后期增长慢;2)孔隙水压力消散规律与单桩竖向极限承载力增长规律基本吻合;3)湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性可以用经验公式表述,在同一均质土层中不同沉桩方式、不同桩型的承载力时效性采用不同的时效性相关系数计算;4)不同沉桩方式对单桩承载力时效性影响差别较大,当桩型相同时,静压桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度比振动桩大。5)单桩竖向极限承载力时效性与桩型有关,当沉入方式相同时,圆桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度最大,管桩次之,方桩最小;     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能,在搅拌桩内插入钢管,构成钢管-水泥土组合桩,利用ANSYS有限元软件分析钢管长度对组合桩承载力的影响。结果表明：钢管-水泥土组合桩的主要受力构件为钢管,钢管的荷载传递作用可以克服水泥土搅拌桩桩身材料的缺陷。钢管长度l=8m时,与l=6m的钢管-水泥土组合桩相比,极限承载力提高了32％,钢管长度l〉8m时,对提高组合桩的极限承载力贡献不大。     

海上风机复合单桩基础水平承载力数值分析

近年来海上风电发展迅速,装机容量不断增大,传统单桩基础受荷负担加重,故以单桩基础和安装在桩体外围的桶型基础(摩擦轮)组合而成的复合桩基础被逐渐采用,以保证风机服役期间的安全稳定。为研究复合桩基础承载性能,通过ABAQUS有限元软件开展复合桩基础水平承载性能的研究,分析其相较于传统单桩基础的承载力优势,并进一步进行优化设计。结果表明:相同受荷情况下,复合桩基础由于摩擦轮的存在,桩身泥面处位移和桩身弯矩均大幅减小,水平承载能力明显优于单桩基础;复合桩基础中摩擦轮直径和高度对其水平承载能力影响较明显,但其厚度对复合桩基础水平承载能力影响有限。可见复合桩基础承载能力明显优于单桩。