预应力管桩承载力抗拔系数试验分析

通过两组8台现场静载荷试验的成果分析和已有试验成果的比较,研究了采用静压和锤击施工的预应力管桩(采用PHC)在黏土与粉土中的承载力抗拔系数.结果表明,受到桩端阻力与桩侧阻力相互作用的影响,桩端位于承载力较高的砂层时,预应力管桩承载力抗拔系数较小,桩端位于桩端阻力较小的黏土层时,预应力管桩承载力抗拔系数较大.土层抗拔系数受长径比影响较大,长径比大的桩,上部土层抗拔系数可能较大;长径比较小时,下部土层抗拔系数可能较大.研究成果可供建筑抗浮工程优化设计作为参考.     

基于含水量和干密度影响的压实土抗剪强度试验

为准确评价填土强度,对某高填方机场不同深度、不同方位原状土,不同土石比、不同压实度、不同含水量的重塑土进行直剪试验,建立考虑含水量和干密度共同影响的填土强度公式.结果表明:随着含水量的增加,土体抗剪强度降低,黏聚力和内摩擦角均下降,且含水量对黏聚力的影响比内摩擦角大;土体抗剪强度受含水量和干密度共同影响.原状土剪切方位不变时,随着深度的增加黏聚力先增大,之后基本保持不变或略微减小.含水量不变时,黏聚力随着剪切方位角度的增大而增大,内摩擦角相对黏聚力变化不大.重塑土在不同含水量状态下,干密度不同时抗剪强度指标变化差异较大,土石比为4∶6的土样抗剪强度略低于2∶8的土样.     

灌注螺纹桩承载机理与计算方法

通过室内模型试验和数值分析研究了灌注螺纹桩的竖向承载机理.室内模型试验和数值反分析结果表明,灌注螺纹桩承载力取决于土体抗剪强度,承载力达到极限值时,桩周土体出现竖向剪切带.采用数值方法进行了参数分析,研究接触面属性、土体抗剪强度和螺纹桩构造尺寸等不同因素对其承载力的影响,进而分析承载机理及其规律.结果表明,影响螺纹桩竖向承载力的关键因素为土体抗剪强度指标、螺纹桩螺距和螺牙宽度.在此基础上提出了螺纹桩承载计算公式,并用现场试验和数值分析结果进行了验证.     

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。     

桩间土绕桩滑动破坏模式下路堤稳定性分析

针对刚性桩加固软弱地基上路堤稳定性现有计算方法存在的不足,提出了考虑路堤桩间土绕桩滑动破坏模式.基于Tomio土拱效应理论和Bishop圆弧滑动法推导出了该破坏模式下路堤稳定性计算方法,并将该方法与传统复合抗剪强度法对路堤稳定性进行对比.结果表明:传统复合抗剪强度法不能反映桩间土绕桩滑动破坏机理,高估了软弱地基上路堤的稳定性;通过对不同桩体抗剪承载力工况下路堤稳定性分析得到桩体临界抗剪承载力,当桩体抗剪承载力大于临界值时应考虑桩间土绕桩滑动破坏模式对路堤稳定性的影响.     

桩的抗拔承载力预估

在对抗拔试桩资料整理与分析的基础上，详细讨论了抗拔桩粘羊力系数ａ与桩周土不排水抗剪强度Ｃｕ的关系及桩拔、压摩阻比与桩长径比的关系，以及桩周土的土性、桩的类型和施工方法等对它们的影响，并提出了预估桩抗拔承载力的方法。     

寒区冻土层退化条件下桩基础稳定性劣化评价方法

在寒区冻土层季节性退化演变过程和未冻土层存在的情况下,对发生典型冻拔破坏的桩基础进行受力分析,得到季节冻融循环演化过程中各土层桩侧摩阻力的计算公式,并在此基础上,对桩基础抗拔稳定性劣化进行研究,建立寒区深层冻土退化、土体出现未冻土层状况下桩基础发生冻拔破坏的临界承载力数值模型。以工程实例对桩基础的各个土层状况进行分析,在假设土的干容重、冻土的总含水量、地中热流值、冻土的导热系数不变,季节冻融层为强冻胀土条件下,分析桩长范围内各层土厚度随时间的变化以及最大冻深处截面应力随未冻土层厚度与桩长之比的关系,对季节循环演变中土体的冻拔力和桩侧摩阻力进行计算、比较,并对群桩基础的抗冻拔稳定性验算方法进行讨论。研究结果表明:部分多年冻土层退化为未冻土层,将导致桩基础的总抗拔力和临界失稳冻结深度减小。桩侧未冻土层厚度与桩长的比值和临界比值的比较结果可作为桩冻拔稳定性的判断标准。得到的临界承载力模型可以为寒区冻土层演化过程中桩基础稳定性评估提供数值分析依据。     

排桩支护明挖隧道基坑桩侧极限抗力系数研究

为了研究单排桩支护明挖隧道基坑桩侧土抗力系数特性,首先,建立了考虑桩侧土体受力状态的基坑桩侧土压力力学模型和位移模式;其次,根据虚功原理和位移场模式,建立排桩支护明挖隧道基坑桩侧土体功和速度场计算公式,引入极限上限方法,提出了考虑桩-土界面粗糙度系数的排桩支护明挖隧道基坑排桩的水平承载力系数计算方法,将该方法应用于计算实例,通过与已有理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;最后,利用本文建立的方法,分析了桩间距、桩-土接触面系数以及埋置深度对基坑排桩水平抗力系数的规律.结果表明:排桩的水平承载力随着桩距的减小而减小,直到达到一个最小值.排桩的水平承载力系数Np随着桩-土界面粗糙度系数α的增大而增大;当桩-土界面粗糙度系数α一定时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加而增加,当埋置深度率Z/D7时,水平承载力系数Np随着埋置深度的增加趋于定值.     

层状土中单个管桩的竖向振动特性

将桩周土和桩芯土模拟为连续分布的弹簧和阻尼器,通过求解土层的竖向振动得到了Winkler地基模型的刚度系数和阻尼系数.在考虑土体分层特性的基础上运用传递矩阵法建立了管桩桩顶与桩底位移和轴力的关系,通过考虑桩端边界条件得到了层状土中单个管桩桩顶的竖向复刚度.借助数值算例研究了管桩壁厚、桩土模量比、桩芯土与桩芯土剪切模量比、土层厚度和剪切模量等参数对层状土中管桩竖向振动的影响.     

黄土中联合板索基础的抗拔承载力变化规律及其影响因素

 假设黄土为符合Mohr-Coulomb 屈服准则的理想弹塑性材料且锚板为刚性体, 采用有限差分模拟软件FLAC^3D建立三维数值模型, 利用接触面单元分析联合板索基础锚板上拔过程中黄土变形破坏机理, 研究了锚板抗拔承载力的变化规律及其影响因素。结果表明, 锚板的抗拔承载力随着锚板埋置深度的增加呈现近似线性增大, 但当埋深超过临界深度时锚板抗拔承载力趋于定值;增大锚板面积能够提高总承载力, 但单位面积承载力会下降;相同面积条件下, 圆形锚板抗拔承载力最大, 方形锚板次之, 矩形锚板抗拔承载力随着长宽比的增大而逐渐减小;锚板抗拔承载力随土体抗剪强度的增大而增大, 提升地基土体的抗剪强度指标(特别是黏聚力), 能够有效提高联合板索基础的抗拔承载力。     

自升式钻井平台穿刺分析

 自升式钻井平台是近海石油和边际油田开发的重要设备。据统计,穿刺事故占自升式钻井平台总事故的比例超过了50%,造成平台严重损坏和人员伤亡。以Arab drill 19自升式钻井平台和中国某自升式钻井平台的穿刺事故为例,分析穿刺事故发生的原因,说明穿刺事故的危害。采用投影面积法,分析了中国某自升式钻井平台在渤海某井位发生穿刺事故的可能性,结果表明,该平台存在较大的穿刺风险,并预测了穿刺后的插桩深度。对比平台实际插桩深度,预测结果存在较大误差。结合穿刺研究的最新成果,分析两者存在误差的原因：实际插桩过程中,桩靴底部将形成砂土塞,该砂土塞会极大地提高土体的极限承载能力,导致实际插桩深度比预测插桩深度浅。     

阻尼填充墙高性能砂浆阻尼层性能试验研究

设计了一种用于阻尼填充墙的高阻尼砂浆层阻尼层,并对其进行拟静力试验,研究其力学性能.结果表明:与一般砂浆层相比,高阻尼砂浆阻尼层具有更大的耗能与变形能力.当聚灰比在0.38~0.53的范围内,随着聚合物含量的增加,高阻尼砂浆阻尼层的耗能能力和变形能力都有明显的增加,超出了这个范围,提高聚合物含量的效果不大.采用苯丙乳液和丁苯乳液共混且聚灰比为0.45的高阻尼砂浆作阻尼层能取得最大的耗能与变形能力.增大高阻尼砂浆阻尼层的厚度可以提高其水平变形能力,可以较好延缓上部砌体单元与阻尼层之间的滑移,提高阻尼层的耗能能力,但是极限承载力会随着厚度的增加而降低,阻尼层的厚度取为9mm较适宜.     

圆管支撑钢板仓组合剪力墙抗震性能分析

为研究圆管支撑钢板仓组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、钢板厚度、钢板强度、剪跨比、混凝土强度以及墙体厚度为参数,利用ABAQUS有限元进行模拟分析.结果表明:钢板仓组合剪力墙的承载力以及变形能力随剪跨比的增加而降低,随墙体厚度的增加而提高;增加钢板强度、混凝土强度均可提高剪力墙的承载能力,但变形能力减弱;增加钢板厚度,剪力墙的变形能力先升高后降低,但承载能力不断提高,以钢板厚度为5 mm为宜;增加轴压比会降低剪力墙的变形能力,且当轴压比小于0.4时,剪力墙的承载力随轴压比的增加而提高,大于0.4时则相反.同时根据参数分析以及均匀试验设计数据结合叠加法对墙体的抗剪承载力计算公式进行拟合和修正,结果具有95％的保证率.     

强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性

为研究强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用Midas/GTS有限元软件,建立了桩-土相互作用模型,分析了地震动峰值为0.35g时4种类型地震波作用下桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩及剪力等动力响应,并根据计算结果对桩基在强震作用下的安全进行了评价.结果表明:在0～10 m的可液化粉细砂层,桩身加速度峰值迅速增加,并在桩顶处达到最大,桩顶加速度出现峰值的时刻与桩底相比均呈现滞后现象,最大滞后时间为2.14 s;不同类型地震波作用下,在可液化的粉细砂层,Kobe波产生的桩顶位移最大,El-Centro波次之,5010波产生的桩顶位移最小;桩身弯矩峰值均出现在液化层和非液化层分界处,桩身剪力峰值均出现在地下0～10 m的可液化土层之间,Kobe波作用时,桩身弯矩和剪力峰值均最大,El-Centro波次之,5010波最小;地震动强度为0.35g,5010、5002、El-Centro地震波作用时,桩身弯矩及剪力峰值均未超过桩身截面抗弯和抗剪承载力,Kobe地震波作用时,桩身弯矩峰值小于桩身截面抗弯承载力,而桩身剪力峰值超出桩身截面抗剪承载力的68.6％,桩基础桩身强度不满足抗震要求,建议增加桩基础纵向配筋.     

不排水条件下坡上条形基础的承载力

【目的】对不排水条件下坡上条形基础的极限承载力进行研究,分析承载力系数的变化规律,以及土体归一化强度、边坡坡角、基础距坡顶的相对距离等参数对承载力系数的影响。【方法】采用数值模拟和理论分析相结合的方法。【结果】土体归一化强度对坡上基础的破坏模式有直接影响,当归一化强度小于某临界值时,不建议在坡上修建建筑物。研究还发现,坡上基础的承载力受土体和边坡等多种因素的影响,很难从结果中直接整理得到承载力的计算公式。为了得到坡上条形基础承载力的理论解,引入了极限分析的上限解,推导出坡上条形基础承载力系数的计算公式,并对公式进行了合理的简化。将不同参数组合下的数值模拟结果同公式计算结果进行了对比,结果表明,大部分误差在6%以内,尤其是当土体强度较高时,误差较小。【结论】所模拟公式计算结果的准确性较高且使用方便,可用于计算不排水条件下坡上条形基础的承载力。     

湛江组结构性黏土中开口桩土塞效应模型试验研究

在土层中打入开口桩,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的承载能力和沉桩后的工作性状有重要影响。在湛江组结构性黏土中打入开、闭口模型桩,进行了17组现场模型桩试验。通过对实验数据分析,得到了开、闭口桩的承载力以及土塞高度的变化情况与不同桩径、桩厚之间的关系;探讨了土塞增量与桩打入深度之比（IFR）随桩长与内径之比的变化规律,线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比（IFR）与土塞高度与桩打入深度之比（PLR）的经验公式。结果表明：开口桩的承载力较同等规格的闭口桩承载力偏小,减小比例为20%-30%;土塞高度的增量随着桩径以及壁厚的增大而变大;随着管径的壁厚比越大,土塞相对高度越大;试验桩中土塞都是部分闭塞,但随着桩入土深度的继续增加,闭塞效果逐渐增强;IFR与PLR之比基本成线性关系。     

确定循环荷载作用下吸力锚承载力的塑性上限法

塑性上限分析法是计算静荷载作用下吸力锚极限承载力的一种方法,依据塑性上限分析原理,为了计算静荷载与循环荷载共同作用下吸力锚的承载力,建议了一种基于塑性上限分析理论计算静荷载和循环荷载共同作用下软黏土中张紧式吸力锚循环承载力的方法.该方法首先假定在静荷载作用下吸力锚的破坏模式,并依据静力平衡原理计算静荷载在土体中产生的平均剪应力,然后依据循环强度与土体平均剪应力和循环破坏次数的相互关系确定相应的循环强度,将循环荷载对土体的作用转化成土体强度的变化,再假定吸力锚在循环荷载下的破坏模式与静荷载作用下其破坏模式一致,并依照塑性上限分析原理和土体的循环强度计算强度变化后的承载力.为了验证该方法的合理性,进行了1g条件下的吸力锚模型试验,并应用该方法对模型试验结果进行了预测,预测结果与试验结果吻合较好.     

自升式平台插桩过程CEL分析及验证

插桩对自升式平台总体响应和设计影响很大,插桩预测有助于保证平台安全工作和减少刺穿事故。本文采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)研究桩靴在粘土中的插桩性能。土体采用三维减缩积分欧拉单元离散,并定义为von-Mises弹性塑性模型;桩靴简化为刚体,其与土体间的相互作用采用加强沉浸边界法模拟。与Hossain所做的土工离心模型试验对比表明:von-Mises模型可以有效模拟出插桩过程中土体的流动特性,与试验模型所得结果吻合良好;在插桩过程中,土体发生了表面隆起、壁面坍塌、土体回流和局部流动等4种流动失效现象;Skempton方程忽视了土体部分回流对桩靴承载力的影响,在插桩前期预测结果偏大,后期与数值解一致。     

不排水双层粘土地基承载力的强度折减有限元分析

地基极限承载力的理论计算公式只适用于均质土地基,对于两层土强度参数较为悬殊的层状地基的极限承载力,用有限元法计算更为准确和合理.强度折减有限元法是一个计算安全系数可靠的方法,利用这一原理,采用有限元岩土软件Plaxis8.2建立计算模型,先计算单层土的极限承载力,计算结果与Prandtl解比较,误差极小,在精度满足要求的基础上计算不排水条件下双层粘性土地基的极限承载力.经过计算结果的对比,分析上层土厚度和下层土强度对极限承载力的影响.     

软黏土上覆砂层的条形基础承载力分析

【目的】对软黏土上覆砂层的条形基础承载力进行分析,为土层存在软弱下卧层情况下的浅基础设计提供理论参考。【方法】采用理论推导的方法,在扩散投影模型的基础上,根据基础下方砂土层微元体的受力分析,推导出砂层下卧黏土层时条形基础的极限承载力计算公式,并给出了参数取值建议。【结果】根据分析,基础宽度、砂土层厚度、砂土层强度、黏土层强度、荷载扩散角等因素都对浅基础的极限承载力有一定影响,在建立的模型中对这些因素均进行考虑。为验证该模型的有效性,对已有的离心机试验模型进行了计算,得出用推导的公式计算出的极限承载力与离心机试验数据十分接近,模型相对误差均小于10%。【结论】该公式可用于软黏土上覆砂层时的条形基础承载力计算。