直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载性能数值试验研究

山地区域高压线铁塔基础施工具有难度大、周期长、成本高、机械化施工程度低等特点。为提高塔基基础施工效率,本文提出了一种新型的塔基基础形式——直斜组合高压旋喷桩。利用有限元软件PLAXIS 3D对直斜组合高压旋喷桩基础的竖向承载性能及桩身内力演化规律开展数值试验研究。研究结果表明：1)斜桩倾角相同时,桩身弯矩变化规律基本相同,其最大弯矩值位于桩顶附近且随桩长径比的增加而减小;2)竖向荷载作用下,直桩的轴力大于斜桩;3)桩长径比相同时,直斜组合高压旋喷桩基础抗压承载力随斜桩倾角(0°、10°、20°)的增大而呈非线性递增关系;直斜组合高压旋喷桩基础竖向承载性能较好,值得推广与应用。     

板连式斜直组合微型桩加固边坡工作性状数值分析

为对斜直组合微型桩加固边坡中微型桩的工作性状进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件对斜直组合微型桩进行三维数值模拟,研究斜桩倾角对组合结构的力学响应及其对边坡加固效果的影响。结果表明：在相同条件下,随着桩身倾角的增大,桩身变形及桩身水平位移呈现先增大后减小再增大的变化趋势。当桩身倾角为10°和20°时,桩身变形(水平位移)分别达到最大值和最小值。同时,各桩桩身水平位移最大值出现的位置(距桩顶的距离)随着桩身倾角的增大而逐渐增大。总体而言,随着桩身倾角的增大,边坡潜在滑面由浅变深。不同桩身倾角组合结构加固下边坡的塑性区分布范围不同,当桩身倾角为20°时,发生剪切破坏的塑性区单元分布范围较小。为较好发挥斜直微型桩组合结构加固边坡效果,建议将组合结构中前排与后排的桩身倾角设置为15°～20°为宜。     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验

旋挖挤扩灌注桩即在桩身上通过旋挖挤扩技术形成多个承力盘,承力盘的存在扩大了承载面积,能有效提高桩的抗拔承载力.由于承力盘位于桩身,在桩身位移较小的条件下,承力盘就能发挥较高的承载力.在室内模型箱的中密砂土中进行了2×2的两盘DX群桩抗拔模型实验,对比了2D、2.5D和3D(D为盘径)3种不同桩间距的模型群桩的抗拔承载力与位移的关系,探讨了不同桩间距对承力盘抗拔承载力的影响,分析了群桩抗拔机理.根据实验结果,可以发现承载力发展很快,初始阶段承载力上升速度很快,在小位移时承载力就能达到较大值.总体上桩间距越大,各基桩在承受拉拔荷载作用时的相互影响越小,群桩承载力越大.但2.5D桩间距的群桩承载力与3D桩间距群桩承载力接近,在兼顾抗拔效果和承台面积时,2.5D的桩间距比较合理.     

输电线路微型桩基下压承载力特性的模型试验

小型钻孔灌注的微型桩是输电线路的一种新型环保基础形式,具有布置灵活且节约材料等优点。本文设计并制作2个微型单桩、1个群桩基础的室内试验模型,开展桩基下压承载力特性的试验研究,考察单桩及群桩基础的荷载-变形特性,探讨微型桩基础的承载力计算理论,并与试验结果进行对比。研究结果表明:微型单桩承载力计算值与试验值相差较大,群桩基础抗压承载力的理论计算值与试验值吻合较好,说明群桩中的承台及群桩效应对提升桩基承载力有贡献。     

砂土中抗拔群桩承载力的分析与计算

为了通过模型的方法预测砂土中抗拔群桩承载力,对抗拔单桩承载公式中的参数C进行了改进,并对此参数提出了一个预测公式。当抗拔单桩承载力未知时,不能逆分析C值,可以用预测公式计算C值。基于此推导了m×n型等距抗拔群桩承载力计算公式。结合2组模型试验的数据,验证了不同桩距、长径比和桩型下抗拔群桩承载力计算公式的合理性以及群桩效率和桩距的关系,并与其他3种计算方法的结果作比较。结果表明,4种方法都能很好地预测抗拔群桩承载力,但在预测长径比较小的群桩时,改进方法的预测结果更加接近试验值;在其他参数不变的情况下,群桩的效率随着桩距的增大而增大。     

水平受荷倾斜群桩模型试验及受力机理研究

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用，其水平承载能力和桩周土体行为受到关注．设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验，针对6桩承台，对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形，相较于群直桩，同向10°、对称10°和对称20°的倾斜群桩水平承载力分别提高了13.3%、28.3%和75.0%，桩顶最大水平位移依次减小了21.3%、35.6%和53.9%，倾斜群桩的桩身内力较小，侧摩阻力较大，桩顶土体水平位移最多减少了48.9%，桩底土体竖向位移最多减小了56.4%．建立了承台-倾斜群桩-土体在水平荷载作用下的精细化有限元模型，进一步分析了足尺条件下不同布桩方式倾斜群桩与土体的相互作用．直桩抵抗水平荷载的作用主要由土体沿桩身法向抗力提供，而倾斜群桩在水平荷载下产生较大的侧摩阻力，且斜桩侧摩阻力水平分量在抵抗水平荷载中发挥重要作用，对称20°倾斜群桩中侧摩阻力水平分量占比高达35%，所以其水平荷载能力更强，显著提高结构的抗侧刚度．承台与桩连接方式的改变没有影响其受力模式，刚接时桩顶存在负弯矩，更有利于减小桩身弯矩和桩顶位移．合理布置的倾斜群桩可以在水平荷载下发挥显著作用...     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

输电线路杆塔基础微型桩原型试验研究

针对微型桩在输电线路杆塔基础中的应用问题,采用现场试验方法,通过对软土地基中微型桩单桩、群桩的抗拔、水平、抗压现场试验,研究其载荷-位移特性、施工工艺等,以期为微型桩在输电线路中的应用提供设计依据。试验结果表明:二次注浆工艺能明显提高微型桩单桩的极限承载力,带钢管的微型桩能显著增强其抗倾覆能力。     

高承台支桩群桩效应模型试验

设计缩尺模型试验,通过改变桩间距、支部位置、支部数量的模型桩试验与等截面桩试验的对比分析,研究砂土中高承台支桩的群桩效应。试验结果表明,含有支部结构的模型桩,其Q-s曲线多呈缓和形态,其具有优异的承载性能及抗沉降表现;桩间距对支群桩的影响不明显,支群桩的承载力随着支数、支层数的增加而增大,其沉降呈现减小的趋势,支层数的影响最为明显;在弹性阶段,支群桩的桩端阻力、支端阻力与支群桩的沉降位移呈线性正相关;支群桩的各桩桩侧的支部结构有效的分担部分荷载份额,其边桩优先比中桩发挥作用;支桩的群桩效应系数η基本接近于1,其各桩的承载力基本等同于单桩承载力。     

根键布置方式对根式基础竖向承载性能的影响

文章通过现场试验和数值分析探讨根键布置方式对根式基础承载性能的影响；建立池州长江公路大桥根式基础的数值计算模型，与现场堆载试验得到的荷载-位移曲线进行对比，验证数值模型的正确性；通过分析桩顶荷载-位移曲线、桩身轴力和桩侧摩阻力，探讨根键水平布置方式、根键布置位置和相邻根键层间距对根式基础竖向承载性能的影响。结果表明：相比于传统桩基础，根键梅花形布置和等角度布置时，桩的承载力分别提高65.28%、46.71%,根键能够增大桩侧摩阻力和减小桩端阻力；根键梅花形布置能够减弱应力重叠，充分发挥根键承载潜力；根键布置在下部时，相对于布置在上部和中部，桩的承载力分别提高34.51%、14.69%,同时根键布置在下部能够减小桩端阻力；根键层间距较小时，根键端部形成环形剪切面，此时根键无法发挥作用，随着层间距增大，根键间相互影响逐渐减弱，根键趋近于独立承载。     

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.     

板式中型桩复合基础抗拔承载力发挥特性数值分析

通过山西黄土地区现场载荷试验资料反演数值计算参数,在验证数值计算方案合理性的基础上,探讨了桩长、桩径、板基埋深和桩基布置形式等因素对上拔荷载作用下的板式中型桩复合基础承载力发挥的影响。结果表明:桩径、桩长、埋深及布桩数目的增加均可有效地提高复合基础整体承载力,但板基础及单桩承载力的发挥程度并未显著提高;对于2×2群桩基础,板基础承载力发挥系数可取0.70~0.80,单桩承载力发挥系数可取0.70~0.90;对于3×3群桩基础,板基础承载力发挥系数可取0.60~0.75;单桩承载力发挥系数可取0.65~0.76。计算结果可为板式中型桩复合基础在黄土地区工程应用中的承载力确定提供参考依据。     

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。     

桩端采空区对嵌岩桩承载力的影响

针对桩端采空区对嵌岩桩的设计(如承载性能和长期服役性能)提出的挑战,以杜家山特大桥采空区嵌岩桩为原型,进行缩尺模型试验,研究采空区到桩端不同距离以及采空区是否注浆的单桩承载力。计算比例参数,并选择合适的试验材料进行模型构建;通过多级荷载试验,获得采空区到桩端不同距离以及注浆后桩顶沉降、桩基础轴力、桩端阻力和桩侧摩阻力的变化特征;并对比分析了无采空区嵌岩桩的承载特征。结果表明,随着采空区到桩端距离的减小,桩端持力层的承载能力减小,不利于模型桩的承载力;注浆后,桩端持力层的承载能力明显增加,导致模型桩的桩顶沉降显著减少,承载能力显著提高。     

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。     

斜坡地形输电线路原状土基础抗拔的稳定性

采用剪切法及滑移线场理论,假定斜坡地形条件下掏挖原状土基础土体破裂面为对数螺旋面,推导出在斜坡地形条件下土体极限抗拔承载力简化计算公式.与现有的平地条件下基础抗拔力的研究成果对比,分析证明简化公式的合理性.运用简化理论公式分析,定义土体破裂面扩展影响系数,得知随着斜坡倾角β的增加,基础两侧土体的抗拔承载力降低,高坡侧土体破裂面向桩身方向移动,低坡侧土体破裂面向桩身外侧移动.随着基础埋深的增加,抗拔承载力显著提高,基础两侧土抗力的不均衡性并没有显著改善.倾角β在0°~20°时,基础两侧土抗力均衡性较好.     

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.     

桩长对单桩沉桩阻力和承载力特性影响的模型试验

静压桩的应用越来越广泛,为明确桩长与沉桩和承载力特性之间的关系,基于室内模型试验,对砂土中不同桩长的模型桩沉桩全过程进行了分析研究。采用振弦式压力计、微型土压力盒和高精度位移计对沉桩时的压桩端阻力、卸载后的桩周土压力和桩体回弹量进行测量,揭示了桩长与单桩沉桩和承载力特性的关系。试验结果显示,利用端阻计有效测得沉桩过程中的压桩端阻力,在600mm深度范围压桩端阻力随沉桩深度和桩长的增大而近似线性增大的特性。微型界面土压力盒对桩周土压力的测量揭示了随桩长的增大卸载后的桩周土压力逐渐趋近于被动土压力,但在某一深度位置卸载后的桩周土压力随沉桩深度的增大而降低的变化规律。采用高精度位移计较准确测得卸载过程中的桩体回弹量,得到了桩体回弹主要发生在竖向与桩长有关,并且回弹量相对较小,约为桩长的0.35%。此外,桩体加载过程中沉降随加载变化的速率与桩长相关,桩体的极限承载力随桩长增大而非线性增大。研究结果对于进一步明确桩长对沉桩特性和桩体极限承载力特性的影响机理具有重要工程意义     

钙质砂地基中群桩基础荷载传递特性研究

为研究钙质砂地基中群桩基础承载过程中的性能特征,开展不同桩距条件下群桩基础静载试验.得到不同桩距条件下群桩的Q-S曲线和S-lg t曲线,测得3d、4.5d、6d(d为桩径)群桩在静载条件下的极限承载力F_u,研究各个桩段的桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力的变化趋势.研究结果表明：群桩的Q-S曲线为缓变型,S-lg t曲线为渐变型,桩基承载变形大致分为稳定、渐进以及破坏3个阶段,相较于3d群桩,4.5d、6d群桩沉降发展更缓慢,F_u更高;同等桩距下,钙质砂地基表现出比陆源砂地基更强的群桩效应,钙质砂地基中群桩最佳桩距应在4.5d～6d之间.该研究为群桩在钙质砂地基中的应用提供数据支撑和理论参考.