砂土中抗拔斜桩模型试验研究北大核心CSCD

通过模型试验研究了竖向上拔荷载作用下长径比为30时斜桩的承载变形和荷载传递性状,并与同条件直桩的性状进行了比较。结果表明,在相等桩顶竖向上拔荷载作用下,斜桩竖向上拔量大于直桩竖向上拔量;斜桩桩顶竖向上拔量随桩身倾角的增大而增加。在桩顶竖向上拔荷载作用下,抗拔直桩与抗拔斜桩桩身轴力上拔量分布具有一定的相似性。斜桩桩身弯矩主要分布在1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大;而最大弯矩所处的深度与桩身倾角无关。抗拔直桩与抗拔斜桩的平均侧摩阻力都是从上部开始发挥并往下传递;随着上拔荷载的增加,桩身上部平均侧摩阻力的数值变化很小,而桩身中下部平均侧摩阻力迅速增长。抗拔直桩与抗拔斜桩端部平均侧摩阻力都表现出弱化现象。     

砂土中抗拔斜桩模型试验研究

通过模型试验研究了竖向上拔荷载作用下长径比为30时斜桩的承载变形和荷载传递性状,并与同条件直桩的性状进行了比较。结果表明,在相等桩顶竖向上拔荷载作用下,斜桩竖向上拔量大于直桩竖向上拔量;斜桩桩顶竖向上拔量随桩身倾角的增大而增加。在桩顶竖向上拔荷载作用下,抗拔直桩与抗拔斜桩桩身轴力上拔量分布具有一定的相似性。斜桩桩身弯矩主要分布在1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大;而最大弯矩所处的深度与桩身倾角无关。抗拔直桩与抗拔斜桩的平均侧摩阻力都是从上部开始发挥并往下传递;随着上拔荷载的增加,桩身上部平均侧摩阻力的数值变化很小,而桩身中下部平均侧摩阻力迅速增长。抗拔直桩与抗拔斜桩端部平均侧摩阻力都表现出弱化现象。     

竖向荷载下斜桩承载变形性状及荷载传递机理试验研究

通过模型试验研究了竖向荷载作用下长径比为25时,不同倾角的斜桩的承载变形及荷载传递性状,并与竖向荷载作用下的直桩的承载变形及荷载传递性状进行了比较。试验结果表明:斜桩的桩顶沉降大于直桩的桩顶沉降,斜桩桩身倾角越大,斜桩的桩顶沉降超过直桩的桩顶沉降越多;斜桩桩身轴力均小于直桩桩身轴力,斜桩桩身倾角越大,桩身轴力沿深度衰减得越快;斜桩桩身弯矩主要发生在桩体上部1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大,桩身最大弯矩出现的位置与桩身倾角无关。斜桩桩侧平均摩阻力的分布与桩身倾角密切相关;斜桩最大桩侧平均摩阻力出现在桩顶下约1/5桩长处。     

考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩p–y曲线

为揭示砂土中上拔荷载对水平受荷斜桩性状的影响规律,开展了9根斜/直桩模型试验,实测获得了上拔与水平荷载共同作用下的桩顶荷载位移曲线及桩身应变,计算得到了桩侧土抗力p及相应的桩身横向位移y,建构了考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩双曲线型p–y曲线,给出了地基土初始反力模量及极限土抗力的确定方法。该p–y曲线能反映水平与上拔荷载共同作用下斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。基于文中建立的p–y曲线,编写程序分析了斜桩的承载变形性状及内力分布规律,研究了桩顶上拔荷载大小、桩顶约束条件对水平受荷斜桩承载性状和内力分布的影响,结果表明:①不论桩顶自由还是固支,上拔荷载增大时,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均减小,而负斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均增大;②相同的水平及上拔荷载作用下,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均小于负斜桩;③相同的上拔荷载作用下,水平受荷斜桩在桩顶固支条件下桩身横向位移、弯矩及剪力较小,而桩顶自由条件下则较大。     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

成层土中抗拔桩与抗压桩的模型试验研究

为研究成层土中单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了长细比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷栽下桩身不同深度的应变.分析表明:抗拔桩桩顶上拔量明显大于抗压桩桩项沉降量,因此抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力;抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性;试验所得桩抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.62;抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身下部侧摩阻力迅速增长;成层土中粘土的抗拔侧摩阻力折减系数大于砂土.     

斜桩在桩土作用影响下的数值分析

通过采用数值模拟手段分析水平荷载作用长径比与下桩身倾角对斜桩的承载变形性状的影响,以此研究斜桩水平承载变形性状。研究结果表明桩身倾角和竖向荷载对斜桩桩-土接触压力的影响主要集中在桩深的上半部分。     

大直径扩底灌注桩抗拔承载力试验研究

通过现场对2根等直径桩和2根扩底桩进行竖向抗拔静载荷试验得出U-δ曲线、桩身轴力曲线和桩侧摩阻力分布图.分析U-δ曲线得到等直径桩和扩底桩的极限抗拔承载力和上拔量,得出扩底桩单桩抗拔承载力明显高于等直径桩,且在相同荷载下扩底桩上拔量小于等直径桩的结论.对桩身轴力和桩侧摩阻力进行分析,得出等直径桩和扩底桩桩身受力特性.扩...     

深基坑开挖对扩底抗拔桩承载性能的影响

有限元数值模拟研究表明,基坑开挖土体回弹在扩底桩桩身引起较大的轴力,桩身的中性点位置靠近扩底端。在考虑基坑开挖影响时,桩身的真实轴力远较未考虑基坑开挖影响时大,且轴力的最大点并非在桩顶加载部位,在设计时应充分注意到这一特点给予桩身足够的配筋量。与轴力相应,在基坑开挖后,桩侧表面即存在较大的摩阻力;若忽略该部分摩阻力的存在,将导致对上拔荷载作用下桩侧摩阻力估计的较大偏差。承受上拔荷载后,扩底桩桩端阻力承担了37%左右各级荷载的增量,体现了扩底端在抗拔荷载作用下的有效性。     

膨胀土地基载体桩承载力特性数值分析

为研究载体桩在膨胀土地基中的承载变形性状,基于极限平衡原理,推导出了载体桩的抗拔承载力公式.考虑含水率对地基土弹性模量的折减影响,应用有限元模型分析了下压和上拔荷载下载体桩的承载特性随土体含水率的变化规律,结果表明随着膨胀土含水率的增加,载体桩的极限抗压和抗拔承载力下降均较明显,含水率相同的抗压桩承载力大于抗拔桩.不同含水率条件下,桩身轴力均随着深度的增加而减小,抗拔桩在桩端处有轴力急剧减小的现象,且含水率越高减小的幅度越小;抗压桩的极限侧摩阻力沿桩深度先增大后减小,含水率越高其最大值越靠近桩中部,抗拔桩的极限摩阻力沿桩长逐渐增大,在桩端处有突增的现象,含水率越高突增的幅度越小.     

塑料套管现浇混凝土桩倾斜对承载性能影响的模型试验研究

 通过模型试验研究竖直桩与倾斜角度为5°,8°,10°和15°倾斜桩的承载性能,分析倾斜对塑料套管现浇混凝土桩(以下简称TC桩)单桩承载力、桩顶沉降、桩身水平位移、桩身弯矩、桩身轴力及侧摩阻力和端阻比的影响。模型试验结果表明：(1) 当TC桩倾斜度不大于8°时,对承载力和桩顶沉降影响不明显,对于倾斜10°,15°的桩,承载力明显降低;(2) 倾斜桩桩身水平位移和弯矩主要发生于1/3桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增加而增大;(3) 竖直桩及各倾斜桩的侧摩阻力随深度的增加呈先增大后减小的趋势,随着倾角的增大桩极限侧摩阻力的平均值略有增大,侧摩阻分担比较大;(4) 端阻力和端阻比基本随荷载的增加而增加,随倾角的增加而减小。采用Origin软件应用Sigmoidal函数拟合,得出模型桩极限承载力随桩体倾角的计算公式,并根据现场实测数据,给出现场应用时修正系数的取值范围。     

上海地区静钻根植桩承载特性现场试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，具有低噪声、无挤土、少排泥等优势，可应用于高层建筑、桥梁等工程中。基于现场抗压和抗拔静载试验及桩身内力测试，分析了上海地区静钻根植桩的竖向承载变形特性以及桩身轴力和侧摩阻力分布。研究结果表明：静钻根植桩在上海典型地层条件下具有较好的适用性，抗压试桩和抗拔试桩的承载力均大于规范估算值，采用目前的承载力计算方法有一定的安全储备；抗压试桩在加载初期，桩身轴力可以直接传递到桩端，在极限荷载下桩端（扩大头）承载力约占总荷载的25%；静钻根植桩极限侧摩阻力主要与土的特性和埋深有关，上部土层（埋深30m以上）接近规范建议的预制桩侧摩阻力上限值，下部土层（埋深30m以下）较规范建议的预制桩侧阻上限高约14%~28%。     

黄土地基中抗拔桩与抗压桩对比试验研究

通过对4根相同桩长、桩径、位于同一场地的灌注桩在竖向的拔力和压力作用下的对比试验,研究分析黄土地基中的抗拔桩和抗压桩的承载能力和位移特性,并对抗拔桩桩周地表的变形进行分析。结果表明,在相同的桩顶荷载作用下,抗拔桩桩顶上拔量大于抗压桩桩顶沉降量,当抗拔桩的上拔荷载大于1 100 kN后,侧阻力迅速退化。随着荷载的增加,抗拔桩上部侧摩阻力变化较小,而在桩身下部,侧阻增长较快。抗拔桩在2 900 kN的上拔荷载下,在距试桩中心3.667倍桩径处,地表仍有0.2 mm的隆起变形。     

微型桩杆塔基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验研究表明:微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;二次注浆有利于提升微型桩抗拔承载力,在进行微型桩抗拔承载力计算时应考虑二次注浆的提升作用;群桩基础中布置斜桩可采用10度倾角;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数可取0.7进行计算。     

抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明：抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6～10作为群桩距径比的推荐范围。     

嵌岩旋挖扩底抗拔桩工程应用研究

 对于单轴抗压强度在14.4 MPa以下风化程度不同的泥岩、泥质砂岩互层的特殊地质条件,按照现行设计规范,抗拔桩基础往往难以找到合适的终孔地层,利用旋挖钻机成孔、扩孔施工工艺形成扩底抗拔桩解决上述问题,并根据现场原型试验,对嵌岩旋挖扩底抗拔桩承载规律进行研究。根据桩顶静载试验和桩身应变测量试验数据,分析抗拔桩的桩身开裂、桩身变形规律。分析后认为,嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要由桩侧摩阻力、扩大头抗拔力提供,桩侧摩阻力是逐渐发挥作用的,计算桩的极限抗拔力时不宜考虑全部的桩侧摩阻力,扩大头抗拔力在整个抗拔力中占较大比例。嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要受桩顶位移控制。极限承载力是桩顶位移达到极限值(即容许上拔量)所对应的承载力,而不是抗拔桩真正所能发挥出来的最大承载力。当上部结构对抗拔桩桩顶位移比较敏感时,宜采取措施控制桩身变形,而不是单一提高桩的极限抗拔承载力。     

锚桩法静载试验群桩相互作用解析分析

建立了基于弹性理论法的抗拔单桩解析计算模型,以及考虑试桩与锚桩相互作用的群桩计算模型,利用该计算模型讨论不同地层中抗拔桩桩身变形和内力分布规律,进而分析锚桩法静载试验中地层条件、桩间距等因素对试桩竖向抗压刚度和变形的影响。计算结果表明,桩土刚度比越大,桩-土界面摩阻力和桩身轴力曲线沿深度变化越小,相应桩身上拔位移量越大。土体模量大的地层中桩身轴力衰减最快,浅部土层性质对单桩抗拔承载力起重要作用。试桩、锚桩与地基相互作用可导致锚桩法静载试验中试验桩抗压刚度比真实情况偏大,对静载试验结果修正后能得到与实际情况更为接近的试桩曲线。     

不同组合下高喷插芯组合桩抗拔承载特性试验研究

基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,采用砂雨法施工,对4种不同组合形式的高喷插芯组合桩(JPP桩)进行了抗拔承载性能对比试验研究。结果表明:1)JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍。2)极限荷载下,组合段所提供的总侧摩阻力中,下组合最高。3)在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值并趋于稳定,然后桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥。4)侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式。     

变截面嵌岩抗拔桩承载特性现场试验及数值模拟分析

铁塔下部多是采用桩基础,在我国西南山区实际工程应用中,一般须将桩体嵌入岩层,但由于基础需承受一定的水平荷载,对桩体直径设有限制,从而使设计偏于保守。文章在此基础上创新地提出变截面抗拔桩,通过现场极限载荷试验并结合数值模拟分析对其承载特性进行了研究,得出:对桩体嵌入岩层中的变截面抗拔桩,岩层提供的侧摩阻力对抗拔桩承载力提供主要的支持,且对抗拔力的增益效果与等截面桩接近;抗拔桩桩体进入岩石后,对比等截面桩,变截面桩桩身侧摩阻力的跳跃性增强,最大侧摩阻力一般发生在桩体进入岩石后1m内的位置,之后侧摩阻力大幅下降。侧摩阻力跳跃性的变化会直接影响桩身侧摩阻力的发挥,从而导致抗拔桩承载力的下降;利用有限元软件,实现了对桩径变化这一因素进行单一变量控制,得出在强风化岩层段,变截面桩桩身侧摩阻力要明显大于等截面桩;变截面桩在中风化岩层段侧摩阻力的发挥受上部侧摩阻力跳跃性变化的影响,有一定降低。     

微型抗拔桩基础受力特性研究

目前微型桩基础在锚定、抗拔方面的研究非常匮乏,为确定其作为戈壁滩光伏电站抗拔基础的效果,进行了现场单桩抗拔静载荷试验,并在试桩桩身布置钢筋应力计,桩头处测量上拔位移。研究结果表明:轴力和侧摩阻力沿桩身的变化规律不仅与桩周土层性质有关,还与桩顶荷载大小有关,且轴力和侧摩阻力均存在一有效桩长H。土体与桩体之间的阻力和钢筋与桩体之间的阻力大小决定了微型桩的破坏模式:当前者小于后者时,破坏形式为桩周土体隆起,并出现径向和环向的裂缝;当前者大于后者时,破坏模式为钢筋被拔出,桩体混凝土出现裂缝。在试验条件下,微型桩的极限抗拔承载力与极限抗压承载力之比取ζ'=0.58较合适,建议取ζ'=0.58作为本地区同类型微型桩的计算参数。