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．     

液压挤扩分支/支盘桩承载性能试验研究

为了对液压挤扩支盘桩的工程特性做进一步研究,在黄河三角州地区对普通桩、支盘桩、分支桩进行了静载试验,分析了它们的极限承载力、单方混凝土承载力及桩顶荷载传递规律,结果表明：在相同地质、相同直径条件下,分支桩的极限承载力和单方混凝土极限承载力高于普通灌注桩;支盘桩的承载力和单方混凝土极限承载力高于分支桩;在荷载传递过程中,分支和支盘分担了大部分荷载,桩段只承担小部分荷载。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

竖向荷载对黏土地基中单桩水平受荷性能的影响

为了研究正常固结土(NC)和超固结土(OC)中,竖向荷载作用后,允许土体固结和超静孔压消散的条件下,桩体的水平静、循环受荷性能,开展8组离心模型试验.基于试验结果,开展三维有限元模拟(FEA),揭示竖向荷载对桩体水平受荷性能的影响机理,分析不同竖向荷载作用下,桩体水平初始刚度和极限承载力的变化规律.结果表明,在正常固结土中,施加竖向工作荷载,并允许土体孔压消散,减少了土体的初始应力比,增加了可发挥的土体不排水抗剪强度,提高10%的桩基水平极限承载力和50%的初始桩头刚度;在超固结土中,施加竖向荷载,增加了土体的初始应力比,减少了可发挥的土体不排水抗剪强度,降低了13%桩基的水平静极限承载力和33%的初始桩头刚度.     

CFS桩复合地基承载特性的现场试验研究

为进一步了解水泥粉谋灰钢渣桩(CFS)桩的加固机理,通过现场静载荷试验,研究了复合地基桩土应力比(荷载分担比)随荷载的变化规律,分析了置换率对桩土应力比的影响．采用大面积现场堆放钢坯的方式,模拟运行期间CFS桩复合地基的承载性状,研究了堆载作用下基底的沉降、地基土体深层水平位移、地基土体竖向附加应力分布、临近桩体水平位移及桩前(后)附加应力变化规律;探讨了堆载作用下,CFS桩复合地基—临近桩体的共同作用机理。为完善该复合地基设计理论提供了参考。     

不同桩长对GFRP复合桩竖向承载性能影响研究

目的 探究不同桩长对玻璃纤维增强复合材料（GFRP）桩竖向承载性能的影响。方法分别对普通钢筋混凝土（RC）桩和GFRP复合桩的竖向承载性能进行研究,开展室内模型实验,同时利用有限元软件模拟不同桩长对其竖向承载特性的影响。结果 模型试验中,GFRP复合桩的竖向承载力大于RC桩,在桩顶荷载6 kN时,GFRP复合桩侧摩阻力占桩顶荷载的34.1%,RC桩占24.7%,GFRP材料明显改变了桩身的粗糙程度,使桩身界面摩擦特性增强,从而在较高的竖向荷载作用下,产生较小的端阻力。有限元软件模拟中,与RC桩相比,GFRP布与土体的摩擦系数比混凝土与土体的摩擦系数大,有利于GFRP复合桩侧摩阻力的发挥,相同桩长的GFRP复合桩端阻力占比明显低于RC桩。对比桩长5,10,15 m,RC桩,侧摩阻力值占桩基极限承载力的35.69%,42.44%,50.54%,GFRP复合桩的桩身侧摩阻力分别占桩基极限承载力的42.44%,63.09%,75.69%,表明GFRP复合桩是通过增加侧摩阻力来提高竖向承载力的,且桩长越长,GFRP复合桩承载性能提升越明显。结论 相同桩长的GFRP复合桩竖向承载力明显高于RC桩;...     

上覆软黏土层对桩-筒复合基础承载性能的影响

中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层，这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响，基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型，分别对桩-筒复合基础施加单向荷载(V、H、M)和复合荷载(H-M),研究上覆软黏土层厚度对各向极限承载力、桩-筒复合基础中各结构荷载分担比以及初始刚度k_init的影响。结果表明：桩-筒复合基础各向极限承载力随着上覆软黏土层厚度的增加而减小，当上覆软黏土层厚度等于筒结构入土深度(b=6 m)时，桩-筒复合基础的竖向极限承载力降低了12.86%,水平极限承载力降低了46.55%,抗弯极限承载力降低了34.86%;桩-筒复合基础的初始刚度k_init随着上覆软黏土层厚度的增加而减小。海上风电桩-筒复合基础的设计应充分考虑上覆软黏土层对承载特性的影响。     

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。     

津滨轻轨基础托换桩基承载力的自平衡试验

津滨轻轨基础托换工程采用了直径2.0m、桩长90m的大直径超长钻孔灌注桩,且该桩位处于北方地区软土地基环境.受津滨轻轨高架桥的限制,桩基施工净空仅有7m.采用自平衡测桩技术,对该工程托换桩基极限承载力进行了原位测试.试验在桩端附近位置安设荷载箱,测试荷载箱上部和下部的承载力,根据测试数据并进行荷载转换,从而得出试验桩基的极限承载力.试验同时分析了各土层的实际摩阻力和桩端阻力.数据显示桩端承载力较低,桩端阻力仅为其承载力的5.7%,原位试验验证了桩基承载力满足设计要求.     

红黏土地层静压管桩承载机理及复压效果分析

为了研究红黏土地层静压管桩沉桩过程中桩身轴力、位移及桩周土体摩擦力的变化规律,揭示红黏土地层管桩承载力机理和群桩上浮影响,采用自行设计的可视化模型箱,开展管桩在红黏土地层中的静压和复压模拟试验.结果表明:以硬塑红黏土或可塑红黏土土层作为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈陡降型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的比值分别为94.9%、96.0%,为摩擦型桩;以基岩为持力层时,单桩静载Q-s曲线呈平缓型,桩侧摩阻力占桩顶荷载的51.1%,可归为端承摩擦桩.在压桩过程中,桩体会因压缩而产生相对于土体的位移,桩侧产生一个抵抗桩体向下运动的桩侧摩阻力;因桩侧摩阻力的存在,会将桩顶荷载传递到桩周土层中,使得桩身轴力和桩身压缩随深度增加而递减;当桩顶荷载增大时,桩体进一步被压缩,桩侧下部土体的摩阻力得以充分发挥.同时,复压能能有效消除群桩压桩引起的管桩上浮影响,可有效改善因挤土上浮而导致的桩体承载力不足.     

支盘桩的非线性有限元分析

为了分析支盘桩在不同工作条件下的工作性能及桩土相互作用机理,采用ANSYS软件,借助不同的土体力学参数,对支盘桩进行了非线性有限元数值模拟研究.计算表明,支盘分担了大量上部荷载,并且其分担的比例跟所施加的荷载及土体的弹性模量有关;支盘桩塑性区的贯通是由下向上发展的;桩顶土体水平位移向轴,从桩体第一个支盘附近起,桩周土水平位移背轴;荷载达到一定值时,支盘会与其上部土体发生脱离.     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

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。     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑性-土相互作用的基础上，根据桩-土侧向变形协调及竖向变形相等的条件，应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力-应变关系，得出了桩体材料屈服时桩-土应力比的计算式；利用摩尔-库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时，桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式，讨论了桩-土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系，研究结果表明，用碎石桩加固软土地基，加固效果较好；但用碎石桩来加固土的变形模量大于8MPa的地基，加固效果不明显，对于碎石桩加固的软土地基，应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算。     

大直径钻孔灌注桩的竖向承载性能

为了分析大直径钻孔灌注桩的承载性能,对2根直径分别为2.2m的钻孔灌注桩开展自平衡试验,将试验结果与原位测试结果进行对比分析.通过对测试结果的分析发现,注浆后荷载箱的向上及向下荷载-位移曲线的变化更加缓慢,当桩端位移为20mm(1%D,其中D为桩径)左右时,端阻达到极限状态,未注浆桩和注浆桩的极限端阻分别为2 834、3 561kPa.桩身侧阻随着桩土相对位移的增大呈先增大后保持稳定的趋势,淤泥质粉土层、黏土夹粉砂层、圆砾混卵石层的侧阻在桩土相对位移为1.5~3.0mm时达到稳定.注浆能够提高桩端以上一定深度的桩身侧阻,圆砾混卵石层中侧阻的提高幅度约为18%.荷载箱上下的侧阻随位移的变化模式不同,未注浆桩和注浆桩的转换系数的取值分别为0.92、0.91.桩的极限侧阻与不排水剪切强度呈线性关系,且桩的极限侧阻与不排水剪切强度具有较好的拟合度.圆砾混卵石层中极限侧阻与动力触探(63.5kg)击数有一定的相关性.     

多年冻土区高压电塔热桩基础稳定性研究

通过数值方法对多年冻土地区高压电塔热桩基础的稳定性进行了研究.分析了冻土活动层完全冻结和融化时,设计荷载作用下热桩基础的位移变化,并与普通桩基础进行了对比.计算结果表明:在春分日(活动层完全冻结)桩顶水平位移为0.02mm,竖向位移为0.13mm,秋分日(活动层完全融化)桩顶竖向位移为0.31mm,最大水平位移为5.16mm,均小于设计允许值.春、秋分日的热桩荷载位移控制比值的最大值分别为:0.82,0.02均小于1.0,表明水平荷载是杆塔基础设计的控制荷载.在相同荷载条件下春分日热桩桩顶水平位移为普通桩的8%,竖向位移为普通桩的62%,秋分日则分别为普通桩的7.9%和1.4%,可知在冻土地区热桩基础的稳定性明显高于普通桩基础.     

水平荷载作用下单桩的改进m法

关于桩受水平荷载作用的计算,m法运用较为广泛.由于m法是弹性地基法,当桩体位移过大时,不考虑土体的塑性特性,易造成大的误差.在m法计算桩受水平荷载作用的基础上,考虑桩的位移过大而造成土体的屈服,假定土体为理想弹塑性体,在桩体位移达到一定值时,土体对桩的作用力不再随位移的增大而变大.对m法进行了改进,且编制了改进法计算程...     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

多层住宅新型复合结构在竖向荷载作用下的试验分析

通过对用于多层住宅的一榀新型复合结构模型在竖向荷载作用下的试验,研究了复合结构在正常使用阶段和承载力极限状态时梁柱及支撑的各截面应力、裂缝、变形和破坏形态.结果表明,一榀五层复合结构,在梁柱截面为250 mm×250 mm、支撑截面为120 mm×120 mm、承载面积为4.2 m×4.2 m的情况下,荷载达到一般住宅竖向荷载标准值及设计值时,梁的裂缝和挠度远小于混凝土规范限值.复合结构在竖向荷载作用下的破坏形态为梁铰机构体系;并建议梁的高度取实际跨度的1/14～1/10.     

圆钢管RPC轴压短柱有限元分析与承载力计算

圆钢管RPC柱可为大跨、高层与高耸建筑、重载工程建设提供性能优越的竖向构件.现有圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式适用于直径不大于152 mm的钢管RPC柱,对大直径钢管RPC柱,计算值偏大.为研究大直径圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式,利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC轴压短柱分析模型,完成了134种钢管RPC轴压短柱受力全过程分析,研究了RPC相对约束应力与钢管位移曲线的关系,揭示了套箍系数、核心RPC强度等对其荷载-位移曲线的影响规律.结果表明:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%,延性更好.相同截面尺寸的圆钢管RPC柱,随核心RPC轴心抗压强度降低,其横向变形系数增大,钢管对核心RPC的约束作用增强.基于试验和数值分析结果,提出了直径达560 mm圆钢管RPC轴压短柱极限承载力计算公式.