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.     

软黏土中超长桩竖向荷载作用下的三维数值模拟

我国沿海地区,软弱土层较厚,且分布较广,超长桩的使用已经成为必然,然而有关超长桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理及设计方法的研究远远落后于工程实际应用.本文基于ABAQUS大型非线性有限元软件,采用适合于软黏土的剑桥模型,且考虑土的正常固结效应,建立了竖向荷载作用下,桩土共同作用的三维数值模型,考虑了桩土之间产生的滑移和开裂,在此基础上分析了桩长,桩径以及桩身压缩量对超长桩承载性能的影响.     

不同桩体材料超长单桩室内模型试验

对竖向荷载作用下的不同桩体材料超长单桩进行模型试验研究,分析其承载机理和变形特性,研究两种材料超长单桩的荷载-位移特性,桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥性状,桩侧摩阻力和桩-土相对位移的关系以及桩身压缩量。结果表明,桩身材料的性质在很大程度上影响了超长单桩的承载和变形机理,超长单桩设计中应重视桩身材料的选择。     

考虑桩土滑移的超长桩沉降非线性算法

考虑超长桩桩周土体加工软化和加工硬化等不同性状,采用三折线荷载传递模型模拟其竖向荷载下桩侧传递规律,并以理论τ-z曲线描述桩侧界面桩土接触非线性。在此基础上,针对荷载传递过程中桩土滑移现象,对超长桩及桩周土分别建立单元进行离散化处理,根据桩土体系平衡条件得出桩土体系刚度矩阵方程及其迭代求解流程,从而提出了可考虑桩土滑移的超长桩沉降计算非线性分析算法.与现场试桩实测数据对比表明,本文方法计算值与实测值基本吻合,可供工程实践参考。     

考虑桩自重及侧摩阻力影响的超长桩屈曲分析

同时考虑桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重的影响,通过选择合适的桩身挠曲变形函数及桩侧土弹性抗力模式,基于最小势能原理,应用瑞利-里兹法求解超长桩的临界荷载,给出了超长桩屈曲荷载和计算长度的解析表达,最后分析了桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重对超长桩屈曲荷载和计算长度的影响.研究结果表明:桩侧土抗力是影响超长桩屈曲荷载的主要因素,而桩侧摩阻力对超长桩屈曲荷载的影响甚微.当桩身埋置率较低时,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响不容忽视,但是随着埋置率的增加,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响逐渐降低.     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

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。     

管桩水泥土复合基桩抗拔荷载传递规律试验研究

为研究管桩水泥土复合基桩在竖向上拔荷载作用下桩身荷载传递规律,结合现场荷载试验及桩身光纤光栅应力测试,研究各级荷载下桩身轴力、侧摩阻力及变形量的变化特征。经分析得出:管桩水泥土复合桩荷载-上拔量(P-S)曲线变化较缓;管桩主要承担竖向抗拔荷载,在端部上拔荷载作用下,桩身轴力在桩端最大,沿桩身向上逐渐减小,管桩主要依靠桩身下部和中部承担上拔荷载。     

超长摩擦群桩承载性状的试验研究

以东营黄河特大桥超长群桩基础为研究背景,采用室内模型试验的方法对超长群桩基础的承载性状进行了研究。室内模型试验完成了3组群桩模型试验,组成群桩的桩数分别为3根、4根和6根。桩身材料以铝管模拟,桩身变形用电阻应变片测试,以获得桩身不同截面的轴力,进而获得侧摩阻力的分布曲线。桩侧不同深度的土压力以埋设土压力盒的方法测得,从而获得桩周不同深度处的土压力值。试验也对桩顶和桩端位移进行测试,获得了超长桩的荷载-沉降曲线。文章对模型试验过程进行了简捷的介绍,重点分析了试验的结论,揭示桩-土-承台结构相互作用的机理。     

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。