预应力管桩的水平承载力性状分析

通过设计计算分析,结合单桩水平静载试验结果,研究预制管桩的水平承载性状,讨论确定预制管桩的单桩水平临界荷载和极限荷载,确定土抗力参数m值,提出管桩水平承载力设计的有关建议。     

双曲线模型预测单桩竖向极限承载力的研究

通过对2种不同桩型单桩竖向静载试验的研究,采用双曲线模型对单桩竖向极限承载力进行拟合预测分析。研究表明:(1)利用双曲线模型拟合荷载-沉降曲线,拟合的相关系数平均值为0.98627,拟合程度良好,拟合曲线与实测的曲线吻合程度较高。(2)对荷载-沉降曲线为陡降型的桩,用折减系数法来预测单桩竖向极限承载力,研究出预应力混凝土管桩和预制钢筋混凝土方桩的折减系数平均值分别为0.847和0.821,可供工程应用参考。     

预制管桩静载试验分析与桩基优化

通过预制管桩静载试验曲线确定承载力特征值,分析了建筑物结构与地层情况,并结合管桩极限承载力与静力压桩机最终压力的关系确定预制管桩桩长,以实现桩基的优化。     

预制装配式住宅桁架节点极限承载力研究

研究预制装配式住宅桁架节点极限承载力测试方法,得出预制装配式住宅桁架节点极限承载力。将钢管预制装配桁架放置在万能试验机上,然后对其进行横向局部承压荷载试验,并直接从万能试验机上读取荷载值。经过预制装配式住宅桁架节点极限承载力测试得出结论,预制装配式住宅桁架节点极限承载力范围为160～255 kN。合理的桁架节点设计和装配工艺可以显著提高预制装配式住宅的承载能力。     

塑料套管混凝土桩荷载-沉降特性现场试验

塑料套管混凝土桩(以下简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。以TC桩软基处理的交通运输工程为依托,对TC桩单桩和复合地基进行了静载试验以了解TC桩的荷载-沉降特性。试验结果分析表明:TC桩单桩和复合地基的荷载-沉降曲线中无明显陡降且沉降量较低,现有规范难以确定其极限承载力,故引入了5种单桩极限承载力的经验判定方法和复合地基极限承载力经典计算公式,并提出了3条TC桩单桩极限承载力的基本判定原则,表明在实测荷载-沉降曲线的基础上,Chin法较适合判定TC桩单桩和复合地基的极限承载力。     

高强预应力混凝土管桩承载特性研究及实际工程应用

高强预应力混凝土管桩(PHC管桩)以其独特的优点越来越广泛地应用于实际工程建设中,然而,由于土塞效应的存在,PHC管桩的实际承载特性更复杂。论文系统地给出了PHC管桩的荷载传递机理和承载受力特性,并结合泰兴人才公寓项目进行PHC管桩工程实例分析。研究结果显示:由于土塞的作用,增加了桩土的摩阻力,使得单桩的承载力更大。通过对PHC管桩的竖向静载Q-S曲线分析发现,PHC管桩的沉降量随着荷载值的增加不断增大,当加载至3 200 kN时,基桩的沉降量为19.01 mm。计算得到PHC管桩的单桩竖向承载力标准值满足试验单桩的极限承载力。     

混凝土开口管桩竖向承载力的经验参数法设计模型

混凝土开口管桩的竖向承载性状因为土塞涌入而与闭口管桩存在区别,在利用预制桩单位极限侧阻和端阻建议值预测单桩竖向承载力时,应根据混凝土开口管桩的特点加以修正。沉桩后的土塞率指标综合反映了土质、桩尺寸和沉桩方式等因素的影响。利用该指标并结合实测数据分析,可以围绕土塞效应使用半解析半经验方法计算桩端承载力,可以描述开口管桩与一般预制桩的挤土效应差异并进行桩侧承载力修正,还可以在一定程度上体现静压桩与打入桩的承载力差异。分析显示,桩基规范和勘察报告一般倾向于提出偏保守的单位极限侧阻和端阻建议值,因此按经验参数法设计模型计算的单桩极限承载力有可能小于实测值。设计模型的优化依赖于更多开口和闭口管桩试验的对比研究。     

软土地区大直径中掘扩底法管桩承载性能现场试验分析

基于软土地区大直径中掘扩底法管桩静载荷试验,分析软土地区大直径中掘扩底法（简称中掘法）管桩承载特性,研究成果表明：在等桩径等桩长条件下,中掘扩底法管桩的单桩极限承载力较常规锤击法管桩低10%左右,但较钻孔灌注桩可提高30%以上;中掘法管桩桩顶荷载沉降曲线均呈现缓降型,单桩竖向桩基极限承载力应根据桩顶沉降量确定;在桩顶达到极限承载力时,中掘法管桩桩端阻力有明显提高,桩端阻力可占桩顶荷载40%~50%,呈现为端承摩擦桩,竖向承载能力得到明显提高。文中研究成果可为软土地区大直径中掘扩底法管桩的理论研究和工程应用提供参考价值。     

深厚软土超长预应力高强混凝土管桩轴向受力性状的试验研究

通过在管桩的钢筋笼里面添加带应变计的附加钢筋,对珠海保税区深厚软土地基中超长预应力高强混凝土(PHC)管桩进行了轴向静载试验和桩身轴力的测试,探讨了深厚软土地基中超长PHC管桩的竖向承载特性和荷载传递机理。结果表明在深厚软土地基中,超长PHC管桩表现出端承摩擦桩的承载性状,因此应当选择压缩性较小的土层作为持力层;超长PHC管桩的桩端土刚度对桩侧摩阻力的发挥有极大的影响,提高桩端土刚度对桩侧摩阻力有明显的增强作用;适当地增加桩长可以提高桩基的极限承载力;在长细比较大的超长PHC管桩设计中,除了从极限承载力和桩顶沉降来考虑外,还应该注意桩身强度的影响;同时,在沉降计算中,要充分考虑桩身压缩引起的沉降。该试验方法和试验结果对今后PHC管桩的研究和设计应用具有重要的指导意义。     

加筋挡土墙的极限高度探讨

借鉴载荷试验法确定地基承载力的思路:沉降s急骤增大,荷载-沉降(p-s)曲线出现拐点为极限承载力值。再根据安全系数和挡墙极限高度与地基承载力的关系,分析了挡墙极限高度与挡墙厚度、地基土强度和地下水位的关系。为探索挡土墙能够建多高这个问题提供了一个新思路。     

PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法

目前在实际工程中适用于计算管桩在水平荷载作用下的方法较少,且常用的m法和p-y曲线法也存在问题,对此提出一种PHC管桩单桩水平承载力的p-y曲线与有限层耦合计算方法。通过理论分析,阐明PHC管桩单桩在水平荷载作用下承载力的合理性;基于试验提出PHC管桩水平极限承载力的预测方法;通过比较不同计算方法得出的极限荷载值,证实p-y曲线与有限层法相耦合的计算方法能较准确地模拟水平荷载作用下PHC桩的工作特性。     

软土中注浆桩与非注浆钻孔桩受力性状分析

通过现场静载试验,对比分析了非注浆桩和后注浆桩的受力性状。现场试验表明,非注浆桩的荷载-沉降曲线为陡降型,后注浆桩的荷载-沉降曲线为缓变型。粉砂层中注浆桩极限承载力约为非注浆桩极限承载力的1.33倍。对于非注浆桩和注浆长桩来说,桩身压缩占桩顶沉降比例较大,在进行长桩设计时,要充分考虑桩身质量对桩顶沉降的影响。     

增强型预应力管桩荷载沉降特性及模拟分析

为研究增强型预应力管桩的竖向承载特性,将其纵向凸肋按截面积计入桩体刚度,而环向凸肋对桩侧土的作用通过桩肋侧阻提高系数来反映;基于双曲线模型的荷载传递法,对外径相同的普通光圆型预应力管桩与增强型预应力管桩的模拟计算结果和现场静载荷试验结果进行对比分析,并采用该方法分析了环向凸肋部外径、环向凸肋间距和环向凸肋下部宽度等桩型参数对增强型预应力管桩荷载-沉降曲线的影响。结果表明:计算得到的增强型预应力管桩的极限承载力值和沉降值与实测值均比较接近,普通光圆型预应力管桩计算的极限承载力值较接近实测值,但沉降值较实测值偏小。为获得较好的承载性能,环向凸肋厚t与桩体外径D p的比值应控制在0.15~0.2;环向凸肋间距L w应不大于1.5m;环向凸肋下部宽度L3w应不大于4t。     

PHC管桩单桩抗压和抗拔对比试验研究

为对比分析PHC管桩单桩抗压与抗拔条件下的承载性能,开展了河漫滩地质条件下的3根PHC管桩单桩抗压和3根PHC管桩单桩抗拔静载荷对比试验,并在基础施工过程中进行了高应变法跟踪检测初打和复打监测。结果表明:PHC管桩单桩抗压和抗拔荷载-位移曲线呈现出不同的变化规律,抗压荷载-位移曲线为"缓变型",抗拔荷载-位移曲线为"陡变型"。河漫滩场试验条件下600AB(130)型19m桩长的PHC管桩型下压极限承载力和位移为1650kN和7.14mm,抗拔极限承载力和位移为826.7kN和8.78mm。桩侧下压和抗拔平均极限侧阻力值分别为46.1kPa和23.1kPa,抗拔侧摩阻力折减系数为0.501,土阻力恢复系数为1.55,单桩竖向抗压承载力动静对比系数为1.23。试验结果供PHC管桩设计和施工参考。     

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。     

预应力混凝土管桩结构抗拉强度的试验研究

以PC-AB500(100)型预应力混凝土管桩为例，对预应力混凝土管桩桩身抗拉强度、管桩钢接头焊缝抗拉强度及填芯混凝土抗拉强度进行了试验研究。通过对三种试验情况所得结果进行分析，提出了管桩抗拉承载力设计值和管桩抗拉极限承载力以及相关的计算公式。     

内配钢筋钢管混凝土构件轴心受拉性能研究

为研究内配钢筋钢管混凝土构件的轴拉性能,通过对9个试件进行轴拉试验,获得了试件的荷载-位移曲线,荷载-应变曲线和轴拉极限承载力等试验数据。结果表明:钢管混凝土构件在受拉荷载作用下,由于内部混凝土对外钢管环向收缩的约束作用,使其极限承载力相比空钢管提高约10%,内配钢筋在构件达到轴拉极限承载力时屈服。在试验基础上提出了用于分析轴心受拉构件的有限元模型,模型的计算结果与试验结果吻合较好。通过对比国内外相关设计规范规定的内配钢筋钢管混凝土构件的轴拉极限承载力的计算式,提出了该类型构件的轴拉承载力计算式,并将公式计算值与试验值进行了对比。对比结果表明:提出的轴拉承载力计算式与试验结果吻合较好。     

利用荷载～沉降曲线确定地基承载力的方法探讨

以载荷试验得到的荷载~沉降数据为基础,分析了4种数据归一化方法对荷载~沉降曲线拐点位置的影响,探讨了由荷载~沉降曲线求解极限承载力的3种方法,求解了其拟合参数的概率统计特征。研究表明:采用双曲线模型可以较好地拟合载荷试验得到的荷载~沉降数据。根据荷载~沉降曲线,采用拐点法、沉降法及参数法求得的承载力依次增大,求解极限承载力较好的方法是沉降法。若想准确得到荷载~沉降曲线的拐点位置,应首先对荷载及沉降同时进行归一化,然后进行曲线拟合。采用双曲线模型拟合荷载~沉降曲线时,两个拟合参数间存在较强的负相关性。     

现代地基设计理论的创新与发展

主要介绍了依据现场原位压板载荷试验而建立的一套地基设计的新理论。地基设计中地基沉降计算与地基承载力合理确定的问题是土力学中的经典问题。现代土力学理论虽然发展了土的本构模型和现代数值计算方法,解决了非线性等复杂的计算难题,但实际工程设计中,目前采用的仍是传统的半理论半经验的方法,这是土力学理论创立近百年以来都没很好解决的一个问题。问题的根本原因是什么?应如何破解?本文认为对于结构性的硬土地基,传统理论依据室内土样试验求参数,由于取样扰动等的影响,这样得到的参数不能反映原位土的特性,从而使依据这些参数计算的结果与实际结果差异大。为解决这个难题,依据现场原位压板载荷试验曲线建立了切线模量法的计算模型并反算出模型的3个土体参数:初始切线模量E_t0,黏聚力c和内摩擦角φ。该法所需参数少,物理意义明确,参数来源于现场原位试验,避免了取样扰动影响,精度可靠,可以计算基础沉降的非线性直到破坏的全过程。对于地基承载力,提出了用切线模量法计算实际基础的荷载沉降的p–s曲线,根据p–s曲线依据强度和变形双控的原则确定最合适的地基承载力的方法,实现变形控制设计,解决了以往直接由压板载荷试验曲线确定承载力存在的尺寸效应问题。对软土地基的沉降计算,在Duncan-Chang模型基础上,用压缩试验的e–p曲线构建了非线性沉降的实用计算方法,并建立了用压缩模量E_s1-2求e–p曲线的方法,这样只用压缩模量E_s1-2即可进行非线性沉降计算。由于一般饱和软土的E_s1-2为2~4 MPa,变化范围小,参数简单而较为可靠,从而使方法易于应用。该项研究为破解土力学的百年难题提供了新的思路,值得进一步发展完善,为现代地基设计提供更科学的新方法。     

高性能异型预制桩与水陆两用施工装备成套技术研发及应用

项目组针对传统混凝土预制桩存在抗拔、抗水平承载力低及预制桩焊接接头质量难以保证等不足,易给建设工程埋下质量安全隐患,开展了高性能异型预制桩与水陆两用施工装备成套技术研发.采用室内模拟试验、数值分析和工程实践验证等方法,在新桩型研发方面,研发了螺锁式无端板预应力混凝土异型预制桩、纤维增强复合筋材与预应力钢筋混合配筋的新型复合配筋管桩等新桩型;在理论和设计方面,提出了异型管桩的竖向极限承载力和沉降计算公式;结合现场测试成果,提出了一种基于静力触探试验指标的开口异型混凝土预制桩承载力设计计算方法;在施工装备方面,研发了一种能够同时在陆地、水域、沼泽地等区域行走施工的新型水陆两用自行式打桩机.研究成果已在建筑、交通、水利、能源等多行业近千项工程中得到成功推广应用,经济社会环境效益显著.