黄土地基中微型抗压与抗拔桩对比试验研究

微型抗拔桩是西北黄土地区光伏电站的一种典型锚固基础,为研究微型桩在抗压与抗拔条件下位移与受力性状的异同,在黄土地基进行了不同尺寸的抗压桩与抗拔桩的单桩竖向静载试验。试验结果表明:相同荷载作用下,抗拔桩的桩顶位移和位移增长速率均大于抗压桩,考虑桩顶上拔量得出的极限承载力低于按规范进行试验得出的结果,因此,在确定抗拔桩的极限承载力时应考虑桩顶上拔量;两种试桩桩身轴力随埋深分布曲线相似,即存在一个向下传递的过程;抗拔桩桩身中上部侧阻达到极限后会随着荷载的增加出现减小的趋势;抗拔桩桩端侧阻存在弱化现象,抗压桩桩端侧阻则存在强化现象。研究结果对黄土地区光伏电站微型抗拔桩锚固基础的设计与施工具有重要的参考意义。     

基于离散单元法的抗拔桩承载特性研究

采用基于离散单元法的颗粒流数值模拟方法,构建竖向抗拔单桩的数值分析模型,利用室内模型试验结果标定细观力学参数,在此基础上研究桩径、土体孔隙率、桩土界面摩擦角以及加载速度对抗拔桩承载力的影响规律。研究结果表明:抗拔桩极限承载力约为相同直径抗压桩极限承载力的一半,其侧阻力发挥机制与抗压桩存在差异,抗拔桩极限承载力随桩径增加而快速增加,桩径的增加有利于激发更大范围土体参与承担上拔荷载;密实状态砂土中抗拔桩极限承载力对于孔隙率变化较之松砂更为敏感;桩土界面摩擦特性与抗拔桩承载力呈近似线性关系,高摩擦角条件下桩基呈现更多的整体剪切破坏特征;随着加载速度增加,抗拔桩承载力先增加后减小,存在最合理加载速度值。研究结果可以为抗拔桩设计理论完善和工程应用提供参考。     

等截面抗拔桩力学特性以及对支护结构影响规律研究

通过模拟等截面单桩抗拔的上拔过程,选择了合理的弹塑性接触面模型,得到Q-S曲线、侧摩阻力以及桩身轴力规律,并在此基础上结合实际工程开挖施工过程,在既有的现场测量地质详勘资料的基础上,建立隧道基坑开挖的三维地质模型,并通过有限单元三维数值模拟方法模拟隧道动态开挖全过程,研究了在复杂地质条件下的明挖浅埋隧道抗拔桩在施工过程中的作用,总结了开挖过程中抗拔桩的侧摩阻力和轴力等力学行为特征、变化趋势,得出了抗拔桩不但能很好的控制连续墙的变形,而且也能有效的降低底板的隆起。     

基于静载荷试验的基桩抗拔机理研究

桩土作用机理非常复杂,虽然国内外学者经过了长期大量研究,至今没有形成一套完整的理论。特别是对桩的抗拔性研究的文献比较少,一般认为,上拔过程中荷载与上拔位移量关系曲线上呈明显的峰值,峰后承载能力急剧下降,大变形时仅仅靠基础本身重量和协同拖带的部分土体重量平衡上拔荷载,它远比峰值抗拔承载力要小得多。本文的研究并不针对抗拔桩,只对基桩承载力试验过程中抗拔和抗压试验进行对比分析,希望对以后的研究和工程施工起到一定的借鉴作用。     

砂土中齿桩抗拔特性模型试验研究

为研究齿桩的抗拔承载特性,开展了缩尺模型试验,针对齿部结构的层数与长度变量进行了11组试验研究。结果表明:齿桩相比光面桩表现出更优异的抗拔性能,齿距、齿长与模型桩的抗拉拔承载力都呈现正相关;在一定的弹性承载阶段,模型桩的抗拔承载力随着齿层数的增加呈线性增大;齿长相比于齿层数对模型桩的抗拔承载力和抗拔侧摩阻力均具有较大的影响。试验及分析结果对小改截面桩的研究运用具有一定的借鉴意义。     

嵌岩扩底短桩抗拔承载性能现场试验研究及数值模拟

为研究嵌岩扩底短桩的抗拔承载性能,在现场完成了4根扩底短桩的抗拔静载试验,详细地分析了单桩Q-s曲线,并将现行规范计算的极限抗拔承载力与现场试验结果相比较。在通过PLAXIS 3D软件验证数值模拟结果与现场试验结果吻合的基础上,进一步深入探讨了水平荷载对扩底短桩抗拔承载特性的影响。结果表明:扩底短桩的Q-s曲线呈陡变型,极限状态桩顶上拔位移与桩径之比的平均值为1.94%;现行规范计算结果过于保守,公路规范相比其它规范计算结果与试验结果较为接近;当水平荷载与上拔荷载的比值η分别为10%,20%,30%时,极限抗拔承载力呈线性减小,相比η=0时分别减小8.3%,16.7%,25.0%。研究结果对优化桩基设计有重要的理论意义和工程应用价值。     

引水工程冲孔灌注桩竖向抗拔静载试验探讨

以温岭南排工程为背景，针对工程实际，在桩径均为1000mm的10根冲孔灌注桩中选取2根展开竖向抗拔静力荷载试验，根据试验结果绘制试桩荷载-上拔量关系曲线，对曲线变动趋势特征进行了分析，并对冲孔灌注桩抗拔承载力展开计算。结果表明，为保证冲孔灌注桩桩基具备良好的抗震性能和承载力，控制桩基沉降，静载试验是最直观可靠的试验检测方法。     

沙土中抗拔斜桩承载力特性研究

以沙漠地区某输电塔基础为背景,采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷载传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明,桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限抗拔承载力影响不大,但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承载力进行预估时,应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。     

海上风电机组高承台群桩基础整体协同作用下极限承载特性分析

高承台群桩基础是我国首次提出并获得广泛应用的新型海上风电机组基础结构型式。建立了高承台群桩基础数值模型,通过t-z、q-z和p-y曲线模拟桩土相互作用,以承台转角θ与力矩M关系曲线代表基础整体承载状态,采用基桩现场抗拔承载力测试数据对数值模型进行了验证。并基于上海东海大桥海上风电场示范工程风电机组基础结构,对不同加载方式、压拔承载力比值的基础进行了极限承载性能数值模拟,分析了基础的荷载传递、分配和整体协同作用,揭示了群桩中基桩极限承载性能与群桩基础整体极限承载性能的关系,提出了海上风电机组高桩混凝土承台群桩基础承载力控制标准的建议。     

振冲系泊桩基础成桩试验研究

目前海上风电以单桩或群桩基础为主,基础依靠深插桩体满足风机结构竖向抗拔承载力要求,随着大功率海上风电机组的投产与安装,如何提高桩基础抗拔承载能力成为制约海上风电大规模发展的瓶颈。本文以改进的振冲器为施工器械,结合预应力锚杆关键技术,综合振冲加固与高压旋喷桩的施工工艺形成了振冲系泊桩成套施工技术,提出了振冲系泊桩新型桩基础;开展了现场成桩试验和现场载荷试验,结果显示:运用该成套技术形成的振冲系泊桩桩身完整性良好且具有较强的抗拔性能;进行了有限元模拟仿真,分析了振冲系泊桩承载机理和破坏模式,通过仿真计算知3.5 m桩长的振冲系泊桩在一般黏土地基中的单桩极限抗拔承载力可达450 kN,是相同桩长的圆柱桩的7.5倍。     

砂土中根式抗拔桩模型试验研究

根式抗拔桩是一种在桩身设置根键的新型变截面基础形式,合理的布置根键可以在提高基础承载力的同时降低工程造价。为了提高根式抗拔桩在工程中应用的效率和可靠度,基于模型试验方法,通过对普通抗拔桩和根式抗拔桩的对比分析,开展砂土中竖向上拔荷载作用下2组试桩的承载特性试验,测得不同荷载等级下桩身上拔位移、桩身轴力、桩侧摩阻力,并研究其分布规律。结果表明:根式抗拔桩承载力较普通抗拔桩大约提高57%;桩身轴力在有根键处变化显著,桩身侧摩阻力发挥由上向下传递,并在根键上下处达到极值。因此,在保证根键强度不受破坏和根键易于安装的条件下,尽量将根键位置设置在靠近桩底,是提高根式抗拔桩承载能力的有效方法之一。     

上拔力-水平力-扭矩组合荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩广泛应用于桥梁、水上钻井平台及风力发电基础等工程中,其承载特性十分复杂。为揭示上拔力-水平力-扭矩共同作用下斜桩单桩的承载特性,利用自主设计制作的加载设备,在砂土地基中开展了4根斜桩室内模型试验,研究了桩身倾角、上拔及水平荷载对受扭斜桩桩顶水平位移、扭转角及桩身扭矩、弯矩的影响。试验结果表明：斜桩水平承载力随桩身倾角的增大而增大;倾角及上拔荷载的增大均会导致斜桩极限扭转承载力的减小;斜桩最大弯矩受到桩身倾斜角度及桩顶上拔荷载的影响,随其增加而增加;组合荷载作用下的斜桩存在有效荷载传递深度。     

静载荷试验确定复合地基承载力的安全储备研究

未加载充分的现场静载荷试验不能完全反映地基承载力情况,有可能导致复合地基安全储备过高。结合闽东沿海某工程,在静载荷试验未加载充分的情况下,利用灰色模型预测了单桩和复合地基的极限承载力。同时,定义复合地基承载力极限值与按相对变形确定的特征值之比为K,K是一个反映复合地基承载力安全储备的安全系数。通过统计同地区113组复合地基静载荷试验结果,确定了水泥土搅拌桩复合地基的K值。经过验证,K值同样适用于该工程。因此K具有一定地区性,在根据相对变形确定复合地基承载力特征值后,利用K可以一定程度上预测复合地基承载力极限值,从而为较直观认知复合地基的安全储备提供参考。     

土中中风化嵌岩抗拔桩承载机理研究

根据某工程中风化嵌岩抗拔桩自平衡静载原位试验,对试验数据进行简要分析,结合该工程地质条件,选择合理的岩土力学参数和试验数据,建立了合理嵌岩抗拔桩FLAC^3D数值分析模型。运用所建立的数值模型对3根抗拔桩进行自平衡试验直至破坏,确定了各桩的极限承载力,并且研究了同一条件下不同嵌岩深度对抗拔桩的极限承载力的影响及抗拔桩桩侧阻力、桩身轴力随外荷载的变化情况。研究结果表明:①风化岩石地区建立模型时,岩石剪切模量及体积模量需要按试验换算值折减到1/10左右,才可建立合理的数值模型;②嵌岩抗拔桩的极限承载力主要受嵌岩深度的影响,同一条件下,嵌岩抗拔桩极限承载能力随嵌岩深度、桩长增加而增大,且桩设计时其嵌岩深度不宜太小;③随着埋置深度的增加,桩侧阻力先增大后减小,桩中间侧阻力对极限抗拔承载力贡献最大;④抗拔桩的桩径对极限承载力具有尺寸效应。     

中风化凝灰岩嵌岩桩抗拔承载特性研究

针对某建筑工程地下室抗浮设计问题,为了确定中风化凝灰岩地层嵌岩抗拔桩设计承载力,开展了5根0．7ｍ和0．8ｍ两种直径抗拔桩现场试验。试验结果表明各试桩加载至设计值时均为缓变形,最大位移为6．92ｍｍ～10．67ｍｍ,试验中岩层侧摩阻力未充分发挥,安全富裕较大。通过国内外不同规范方法对5根试桩极限抗拔承载力进行计算发现,理论计算得到的嵌岩桩极限抗拔承载力普遍大于设计值,且国外ＡＡＳＨＴＯ方法和加拿大岩土工程手册方法均明显大于建筑桩基规范,且嵌岩段长度越大,计算结果差异越显著。通过试验和理论计算均表明中风化凝灰岩嵌岩段的极限侧阻力发挥潜力较大,可作为抗拔桩的良好持力层。     

水泥加固风积沙地基杆塔基础抗拔性能模型试验

针对新疆沙漠地区风积沙地基含水率低、承载力低、抗风蚀性差等特点,向风积沙中掺入不同含量的水泥,制作成不同配比的水泥加固风积沙地基,开展了水泥固化风积沙地基杆塔基础模型的抗拔承载特性室内试验。试验结果表明：水泥加固后的风积沙地基荷载-位移曲线特征可分为“陡降型”“缓变型”两种类型;与纯风积沙地基不同的是,水泥固化风积沙地基的破坏机制以张拉破坏为主;水泥固化后,风积沙地基基础体系的抗拔承载力提高明显。针对2%含水率的风积沙试样,当水泥含量为6%时,其构成的地基基础体系抗拔承载能力提高最为明显。研究结果可为输电线路工程中风积沙地基塔位的固化及基础优化设计提供理论依据。     

灰色系统法预测分析抗拔桩单桩变形性能与极限承载力

应用灰色系统理论对中国石油庆阳石化分公司270×104t/a炼油搬迁改造集中加工项目强夯后黄土地基中抗拔桩单桩变形性能与极限承载力进行了预测,并建立了数学模型与实测数据进行对比,具有较高的精度,在同类工程条件下具有较强的适用性。