桩在上拔荷载作用下的工程性状研究进展

目前,国内外对桩的抗压性能研究比较多,而桩的抗拔性能的相关报道和研究文献相对较少.目前工程中的抗拔措施主要有压重法、抗浮锚杆、降水抗浮、抗拔桩抗浮等,而抗拔桩抗拔承载力较高,应用比较广泛.目前主要的抗拔桩有等截面抗拔桩、斜桩、扩底桩等,支盘桩作为一种抗拔性能良好的新桩型,目前也有一些研究和应用报道,但对其研究总的来讲还处在起步阶段.根据现有文献的查阅分析,介绍了目前国内外对不同桩型的抗拔性能的研究情况,分析了不同桩型的抗拔机理和抗拔承载力的计算公式,最后得出了一些结论并提出了一些建议.     

斜桩单桩水平静载试验及MIDAS GTS有限元模拟分析

依托浙江某圆形煤场工程,在现场进行斜桩单桩的静载荷试验,利用两根与轴心夹角为9.5°、垂向上呈"八"字形布置的斜桩对顶,在竖向抗压承载力710 KN的恒定竖向荷载作用下,进行水平加荷,得到Q-s及Q-Δs/ΔQ曲线,确定斜桩在竖向抗压承载力作用下的单桩水平临界荷载及极限荷载,并得到斜桩单桩的水平承载力。试验结果表示,斜桩单桩的水平承载力为160~180 KN,约为竖直桩单桩的3倍。同时采用MIDAS GTS有限元软件分别模拟了斜桩单桩和竖直桩单桩的静载荷试验,得到Q-s及Q-Δs/ΔQ曲线,得到斜桩单桩和竖直桩单桩的水平临界荷载和极限荷载,分析曲线得到单桩的水平承载力。模拟结果表示,斜桩单桩的水平承载力约为120 KN,竖直桩单桩的水平承载力约为40 KN,斜桩单桩水平承载力约为竖直桩单桩的3倍。通过静载荷试验和有限元模拟分析,结果表明,桩基静载试验的Q-s及Q-Δs/ΔQ实测曲线和有限元模拟曲线吻合较好,斜桩水平承载力约为竖直桩的3倍。     

黄土地区钻孔灌注桩抗拔承载性状的试验研究

西安黄土地区钻孔灌注桩的抗拔荷载传递机理和承载性状的研究比较缺乏。依据西安某国际文化广场3根试桩的单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了灌注桩在受荷时的轴向拉力传递、侧阻力发挥和桩端阻力特性,通过对试验结果的分析讨论,揭示了该地区土层抗拔侧阻力的取值特点以及灌注桩的抗拔承载特性。     

黄土地区钻孔灌注桩抗拔承载性状的试验研究

西安黄土地区钻孔灌注桩的抗拔荷载传递机理和承载性状的研究比较缺乏.依据西安某国际文化广场3根试桩的单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了灌注桩在受荷时的轴向拉力传递、侧阻力发挥和桩端阻力特性,通过对试验结果的分析讨论,揭示了该地区土层抗拔侧阻力的取值特点以及灌注桩的抗拔承载特性.     

预应力混凝土竹节桩在杭州地区抗拔工程中的应用分析

介绍了一种预应力混凝土异型桩,即预应力混凝土竹节桩。分别从外形、接桩方式、桩顶与承台的连接方式阐述了竹节桩与管桩的主要差异;并通过杭州地区抗拔工程中竹节桩与管桩的抗拔试验,对它们竖向抗拔极限承载力进行了对比研究。试验表明:竹节桩总体抗拔性能优于管桩,其竖向抗拔极限承载力相比管桩平均提高了约52%;且在相同荷载作用下,上拔位移不大于管桩;竹节桩在该区域抗拔工程中的应用,取得了良好的效果。     

黄土地区扩底抗拔桩单桩承载性能探究

为研究扩底抗拔桩的抗拔极限承载力及桩身尺寸对承载力的影响,结合已有文献资料,对抗拔桩的荷载-沉降曲线进行分析判断,并结合规范及经验公式(初始直线斜率法、L1-L2法)对数据进行对比分析,并研究其变形规律:首先得出规范法计算粉质黄土地区抗拔桩极限承载力中桩身周长取值范围,验证了经验公式在实际工程中的实用性;其次,对不同桩长扩底桩的承载力进行研究,在一定范围内发现随着扩底抗拔桩桩长增加,其承载力也相应增加,6号桩长是7号桩长的1.45倍,但6号桩承载力较7号桩提高了2倍;最后利用Midas软件对单桩抗拔性能进行数值模拟分析,验证了数值模拟对桩基抗拔承载性能预测的可行性,为更好地研究抗拔桩提供了一些有效的方法。     

扩大支盘加筋水泥土桩抗拔承载性能模型试验研究

通过室内模型试验,研究扩大支盘加筋水泥土桩的抗拔承载性能。建立桩在上拔作用下的力学分析模型。采用上述模型对上拔力作用下结构的受力性能进行了参数分析,对支盘所处桩身位置、桩身支盘数量、桩身材料对桩的抗拔承载性能的影响进行了分析,研究各因素对支盘桩的承载力发挥效果的影响,分析各因素对桩的桩顶位移和内力的影响规律。     

静钻根植竹节桩抗压与抗拔承载特性分析

静钻根植竹节桩是利用静钻根植工法将预制竹节管桩插入到水泥土中而形成的管桩-水泥土组合桩基。采用有限元软件ABAQUS建立现场抗压试桩与抗拔试桩的分析模型,计算得到的荷载-位移曲线与现场静载试验结果吻合,验证了模型的可靠性,采用数值计算方法,分析了竹节桩的抗压与抗拔承载特性。研究结果表明:软土地区,静钻根植竹节桩的抗压承载性能优于抗拔承载性能;桩身竹节可以使竹节桩与水泥土紧密结合,竹节不直接与土接触分担上部荷载;桩身非扩径段水泥土在荷载作用下只起到传递剪应力的作用,不分担上部荷载;桩顶位移60 mm时,管桩承担抗压桩总端阻的25.8%,承担抗拔桩总端阻的16.6%,均小于水泥土扩大头分担的端阻;竹节桩长度比R_N从0增大到0.375时,抗压桩极限承载力从3 045 kN增大到6 173 kN,抗拔桩极限承载力从1 910 kN增大到2 441 kN;竹节桩长度比从0增大到0.375时,抗压桩与抗拔桩桩端水泥土扩径段承担的荷载也明显增大;当竹节桩长度比从0.375增大到0.625时,静钻根植竹节桩的极限承载力、总侧摩阻力、管桩分担端阻和水泥土分担端阻改善效果不明显。     

纵横向荷载作用下桩的工作性状研究

为了了解承受纵向荷载和横向荷载共同作用的桩的工作性能，通过一系列模型桩试验，分析了水平荷载对竖向承载桩的桩顶沉降变形的影响，以及竖向荷载对横向承载桩的桩顶水平位移和桩身弯矩的影响．此外，运用三维有限元的方法，考虑了土体的非线性(Drucker-Prager模型)力学性能，以及在桩与土界面处设置接触面单元来考虑桩与土的滑移变形和开裂，对模型桩进行了模拟计算分析．试验及模拟分析均表明，竖向荷载对水平承载桩的影响较小，而水平荷载对竖向承载桩的影响是显著的．     

扩底抗拔桩承载变形特性模型试验研究

为了解扩底抗拔桩的承载特性和桩身内力的分布.本文通过室内模型试验研究了长径比、桩身表面粗糙程度这两个因素对扩底桩极限抗拔承载力、桩身轴力和桩侧摩阻力分布的影响,并与等截面桩进行了对比研究.结果表明:(1)当桩身长径比L/d为15和40时,扩底桩能显著提高等截面桩的极限抗拔承载力,提高幅度为30.8%～85.7%.(2)扩底桩抗拔力主要由等截面段桩侧摩阻力和扩大头抗力两部分构成,前者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性减小,后者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性增大.极限状态时,对L/d=15与40的扩底桩,扩大头抗力占总抗拔极限承载力的比例分别为50%和35%.(3)扩底桩在桩端附近的轴力小于等截面桩,且轴力值随加载的增加呈线性增长趋势.(4)扩底桩在桩端附近的桩侧摩阻力由于扩大头的侧向挤土效应而显著大于等截面桩对应位置处的侧摩阻力.极限状态时,前者的值约为后者的3.8倍.(5)当扩底桩达到极限抗拔承载力时,扩底桩在桩端附近处的桩侧摩阻力未达到最值,有进一步增大的趋势.该研究成果可为扩底抗拔桩的桩身结构设计提供有益参考.     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.     

基于灰色理论和Usher曲线的PHC管桩单桩竖向极限承载力预测

针对利用现行规范公式计算PHC管桩的竖向极限承载力值存在结果偏低的问题,根据竖向静载荷文献资料,基于灰色理论GM(1,1)模型和Usher曲线模型预测单桩的极限承载力,并采用MATLAB软件实现预测模型算法.工程实例分析表明:灰色预测模型的预测精度与竖向静载试验数据级数选取、预测距离有密切关系;Usher曲线模型对桩极限承载力的预测精度大大高于灰色模型,此结果可为类似工程地质条件下PHC管桩单桩竖向极限承载力的预测提供借鉴.     

载体桩在某部队礼堂工程中的应用

通过对某部队礼堂基础形式的比选及载体桩的设计计算、桩身质量和单桩竖向承载力的检测,表明载体桩单位体积混凝土提供的承载力大大高于钻孔灌注桩和预制桩,充分满足上部结构承载力和变形要求,具有明显的经济效益和广泛的应用前景.     

砂土中倾斜螺旋桩水平承载性能有限元分析

受限于锚-土间相互作用的复杂性,当前倾斜螺旋桩水平承载特性的相关研究仍不能满足相关工程要求.基于螺旋桩竖直单桩水平承载试验,并通过非线性有限元软件ABAQUS研究了倾斜单桩在水平荷载作用下的承载性能,具体分析了不同倾斜角度对承载特性的影响,主要研究结果如下:(1)在水平荷载作用下,倾斜角度不超过45°,螺旋桩由水平极限...     

仿生牙根桩承载性能透明土模型试验研究

基于仿生学原理并结合哺乳动物下颌磨牙承载力高的特点,提出一种模仿哺乳动物下颌磨牙的仿生牙根桩,仿生牙根桩的承载性能和沉桩时的挤土效应不同于传统底部截面为圆形的锥形或平底桩。结合数值方法和模型试验研究其承载特性及沉桩过程中的桩—土作用,采用DEM离散元方法进行数值模拟研究,发现仿生牙根桩能大幅提高桩底承载力,但易引起土体应力集中。基于数值模拟结果进行模型试验,采用基于透明土模型试验的粒子图像测速技术（PIV）,利用沉桩加载仪和CCD高速工业相机连续拍摄沉桩加载过程中桩周土体在线性激光器下产生的散斑场,得到整个土体的位移场。结果表明：仿生牙根桩对竖向荷载的承载能力超过普通锥形桩1倍左右,引发的桩身拖曳效应与桩底部竖向土体位移更加显著,且在桩中心内凹不太大时,其引发的土体横向位移较小。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根Ф1500mm试桩的竖向与水平静裁荷试验,实测得到了桩的荷载．沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力．位移．时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性．试验结果表明：大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10mm。水平承载力可取900kN．建议采用位移控制设计此类桩基．     

软土地基中组合桩承载性状试验研究

为掌握组合桩(钢筋混凝土桩插入水泥土搅拌桩复合而成的桩)的荷载传递机理、破坏模式和竖向承载力特性,通过对3根14 m长桩的载荷试验和桩身应变的测量,分析了桩身轴力的分布和桩周的侧摩阻力分布及影响组合桩承载力因素.试验得到了组合桩的Q-S曲线、S-logt曲线、桩的极限承载力;试验表明混凝土桩的插入改变竖向荷载的传递规律,形成了从混凝土桩到水泥土再到土的传递模式,更有效地发挥了桩周的侧摩阻力;水泥土的固化效应、混凝土桩的挤土效应和混凝土桩的荷载传递是组合桩高承载力的主要来源.组合桩具有较高的单桩竖向承载力且造价低,在软土地基工程中具有广泛的应用价值.     

长短桩复合地基在工程事故处理中的应用

长短桩复合地基是一种新型的地基处理形式.本文依据具体的工程实例,根据工程基桩承载力差异较大,且单桩承载力严重不足问题,经多种处理技术方案比较,提出在原工程桩间补入C20素混凝土短桩,组成长短桩复合地基方案.经计算满足设计要求,补桩施工完成,经检验,复合地基承载力结果达到设计要求.     

倾斜桩的承载能力及其利用

通过结合某工程事故处理中进行的系列基桩静载试验与分析,确定不同倾斜率的基桩的竖向承载力,并将这一成果应用于处理实践。工程实践表明,科学地确定并利用倾斜桩的竖向承载力将产生显著的经济效益。