泉州市区PHC桩竖向抗拔极限承载力预测

根据泉州市区6根现场试验桩的实测资料,对PHC桩上拔荷载-桩顶位移曲线进行拟合分析。基于1stOpt操作平台,选用Levenberg-Marquardt结合Universal Global Optimization-UGO的拟合方法,选用双曲线模型、幂函数模型和双曲线幂函数组合模型对6根现场试验桩的拟合。结果表明双曲线幂函数组合模型的拟合精度最高,相关系数R超过0.9999,基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为-0.48%至0.55%;相对于试验报告给出的单桩竖向抗拔极限承载力为1400kN,根据拟合曲线预测的结果均有不同程度的提高,最高达59.13%。     

描述PHC桩抗拔荷载-位移曲线的Weibull数学模型

为加深对PHC桩的认识和推广它的应用,基于3个场地中共11根现场试验PHC抗拔桩的实侧资料的优化拟合,对PHC桩的一些抗拔性状进行了研究。针对抗拔PHC桩的承载特性,选用了Weibull 数学模型描述PHC抗拔桩的上拔荷载-上拔位移曲线,对11根现场试验桩的拟合表明,Weibull 模型的拟合精度高,相关系数 为0.98877~0.99963,平均0.99782;该模型对抗拔PHC桩的拟合效果比指数模型、双曲线模型的都要好;基于该数学模型的PHC桩上拔荷载的计算值与实测值的误差一般为 ;基于Weibull 模型的拟合曲线,某两工程中PHC桩上拔荷载达到极限状态时的上拔位移量一般在5mm~17mm之间;基于Weibull 模型的拟合结果,对PHC桩抗拔荷载与抗压荷载、PHC桩与钢管桩进行了比较。结果表明,本文选用的Weibull 数学模型针对抗拔PHC桩上拔荷载-上拔位移曲线的拟合是较为精确的和可靠的,PHC桩是一种较为优越的桩型。     

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。     

静压闭口变截面管桩承载性状模型试验研究

为了对比研究静压闭口阶梯型变截面与等截面管桩的荷载与沉降量的关系,在室内基坑中分别对3根变截面管桩和2根等截面管桩进行单桩静载试验。试验结果表明：当桩身体积相同时,变截面管桩较等截面管桩在提高竖向极限承载力和减小桩顶沉降量方面具有明显的优势。通过对荷载-沉降曲线进行回归分析,结果发现,可用指数函数描述荷载与沉降量的关系。根据拟合函数得到的计算值与实测值基本一致,说明用指数函数描述荷载与沉降量的关系是可行的。     

顶拉抗拔桩轴向荷载-位移曲线的解析拟合方法

针对顶拉抗拔桩试验的数据处理问题,采用荷载传递解析法和实测数据拟合,提出一种顶拉抗拔桩轴向荷载-位移曲线的解析拟合方法。该方法首先假定桩侧土符合双折线硬化模型,推导出一组顶拉抗拔桩在轴向荷载作用下荷载-位移曲线的解析解;然后通过实测数据,对桩侧土的传递函数曲线进行拟合,得到抗剪刚度系数、弹性极限位移等计算参数;最后利用解析解得到完整的顶拉抗拔桩荷载-位移曲线。将该解析拟合方法的计算荷载-位移曲线与实测曲线比较,两者的吻合度较高。该方法能够准确地反映顶拉抗拔桩在轴向荷载作用下的荷载-位移特性,也可用于计算层状地基中顶拉抗拔桩的荷载-位移曲线;与荷载传递位移协调法相比,无须实测各土层的传递函数,计算更加简单快捷。该方法为预测同场地不同桩径、桩长的桩基性状提供了一种理论计算手段。     

全螺旋预制桩抗拔承载特性的数值分析

对全螺旋预制桩的抗拔承载机制进行了ABAQUS有限元数值模拟,分析了不同距径比S/D的单桩极限承载力和桩身轴力分布,对抗拔过程中土体塑性变形趋势进行了讨论。结果表明:荷载-位移曲线模拟值与实测值基本吻合,证明了模型建立的正确性;塑性区域主要集中在螺旋叶片上部并向四周扩展,最终在相邻叶片间形成连续贯通的塑性破坏面;土体镶嵌在螺旋叶片中产生的嵌合力改变了桩的作用方式,使桩身轴力随深度变化的非线性趋势不明显;极限承载力随S/D的增大而先增大后减小,当S/D取2.5时为最优距径比,抗拔极限承载力达到最大值。     

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。     

机械连接竹节桩竖向承载力分析

介绍了机械连接竹节桩结构构造特点、机械连接方式及桩身与承台的连接方式。对比分析机械连接竹节桩和普通预应力管桩的抗压和抗拔承载力,通过现场的静载荷试验所得的荷载-沉降曲线,可以看出机械连接竹节桩的抗压和抗拔承载力相较于普通预应力管桩均有提高,其中抗拔承载力提高更为明显。对比同种桩型不同桩长的竹节桩的抗拔承载力,分析桩长对于抗拔承载力的影响。     

一种单桩荷载—位移曲线数值计算方法的探讨

提出了一种利用荷载传递的双曲线模型计算单桩荷载－位移曲线的方法。该方法将桩划分为若干计算桩段,充分利用工程地质资料可以较好地计算出单桩荷载－位移曲线,并求得单桩极限承载力。计算结果与实测值比较吻合。     

利用完整和非完整荷载-位移曲线确定抗拔桩的极限承载力

基于6根浅覆盖层嵌岩桩的现场破坏性试验,采用3种预测模型对完整的荷载-位移曲线进行定量分析和预测.通过位移控制法(DCM),折减系数法(RCM),最大曲率法(MCM),临界刚度法(CSM)4种方法进一步确定了极限抗拔承载力的预测值,并与实测值进行了比较.通过分析抗拔刚度变化率与位移之间的关系,提出了一种利用非完整荷载-...     

西宁火车站改造工程桩基抗拔极限承载力的试验及模型研究

地下工程中承载力的确定对地下工程的施工与设计有着重要意义,但受荷载装置、试桩费用、工程进度等条件限制,许多桩未能加载至破坏状态,不能直接得到极限承载力等重要参数.以西宁火车站改造工程的抗拔试验为例,根据静载试验得到的Q-S曲线,运用MATLAB软件采用最小二乘法分别拟合出3种抗拔极限承载力预测函数模型的参数,并提出三项式模型适用于该地区的抗拔桩极限承载力预测模型.     

层状地基中考虑桩端应力扩散的单桩沉降计算

针对现行单桩沉降计算方法没有考虑桩端应力扩散效应的问题,基于虚土桩模型,提出一种考虑桩端应力扩散效应时层状地基中的单桩沉降计算方法.在土层处于弹性状态下,桩侧土采用双折线模型,桩端土采用虚土桩模型并考虑应力扩散效应,利用荷载传递法,推导出层状地基中考虑桩端应力扩散效应时的单桩沉降计算公式.进一步讨论了该方法中弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、桩端土厚度和应力扩散角等参数对单桩沉降的影响.结合工程实测数据,对比了该方法计算的荷载-沉降曲线、由规范方法得到的荷载-沉降曲线和实测曲线,结果表明:考虑桩端应力扩散效应时单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较为吻合,实际工程应用优于规范法.     

基于HS模型的预制混凝土管桩抗拔承载性能研究

桩基的性能对工程质量有着直接的影响,提升桩基的抗拔承载性能是非常必要的.通过构建HS模型,利用PLAXIS 3D有限元软件进行数值模拟,分析不同的单桩参数、布桩数量、桩距以及水平荷载等对预制混凝土管桩的抗拔承载能力产生的影响,并针对实际工程与MC模型进行对比.研究结果表明,HS硬化土土体本构模型在分析预制混凝土管桩基础抗拔承载特性上比MC模型更为准确,桩群桩距为5d是最优桩距,并且在工作荷载正常的条件下水平荷载对桩基的性能影响较小,但是随着后期加载会在一定程度上降低抗拔承载能力.     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。     

水平荷载下劲性复合管桩的承载特性研究

在水泥土搅拌桩中插入预制混凝土管桩(PHC管桩),形成一种新的劲性复合桩(SCP桩).为分析SCP桩的水平承载特性,采用混凝土塑性损伤模型,利用ABAQUS软件建立了SCP桩-土共同作用三维数值分析模型.对比分析SCP桩和PHC管桩在水平荷载作用下的荷载-位移曲线、桩身位移与弯矩、桩侧土水平抗力等,得到桩周水泥土桩加固对PHC管桩水平承载特性的影响,研究了水泥土桩设计参数对SCP桩水平承载特性的影响规律.结果表明:水泥土桩加固后,PHC管桩的水平极限承载力提高了40%,桩身最大弯矩减少20%;当水平荷载介于50~150kN时,桩头位移减小30%~67%;增大水泥土桩桩径和提高水泥土强度可显著增强SCP桩水平承载力;当水泥土桩桩长超过4.0m后,继续增加桩长对SCP桩水平承载力提高效应不大.     

挤扩支盘桩与普通桩抗拔承载力对比试验研究

在人防工程中,采用桩基础是常用的抗浮措施之一.挤扩支盘桩在抗拔方面具有优良的性能,近年来在地下工程中得到较为广泛的应用.根据某人防工程挤扩支盘桩和普通桩的单桩抗拔静载荷试验结果,以两种桩型的Q-s曲线和Q-Δs曲线为基础,分析了在特定土层中挤扩支盘桩的局限性,并根据两种桩抗拔承载力经验公式计算结果与实测结果的差距,提出了其承载力计算公式的修正建议.     

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。     

水泥土桩荷载传递性状的数值分析

根据位移协调理论,采用荷载传递函数法分析了竖向受荷下相关因素对水泥土桩荷载传递规律的影响。桩侧传递函数采用双曲线模型,以桩身轴力为迭代变量,进行迭代计算。为验证本文分析模型的有效性,对工程实例进行了数值计算,计算得到的水泥土桩荷载-沉降曲线与工程实测曲线基本吻合,尤其对于荷载水平较低的情况计算值与实测值误差更小。研究表明:较高的荷载水平能使桩体下部侧摩阻力充分发挥;增大弹性模量能使桩更容易将荷载传递到较深的土层中;侧摩阻力随长径比的增大而减小;而内摩擦角对水泥土桩荷载传递的影响不大。该研究结果对桩的设计和承载力的计算具有重要意义。     

复合配筋混凝土预制方桩抗弯性能试验

为解决普通混凝土预制方桩抗裂性能差、预应力混凝土管桩水平承载力低和变形延性差的现状,创新研发复合配筋混凝土预制方桩.通过3种常用桩型9根方桩试件足尺度抗弯性能试验,研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗弯承载力、变形延性及破坏特征等方面的差异.结果表明:施加预应力显著提高了方桩的抗裂性能,桩身混凝土裂缝分布范围小且更均匀,裂缝数目更少,开裂弯矩更大;方桩试件的极限抗弯承载力试验值远大于规范公式计算值,施加预应力比未施加预应力方桩试件的极限抗弯承载力减小15%左右,变形延性降低约30%;复合配筋混凝土预制方桩试件的破坏形式如下:受拉区非预应力钢筋首先屈服,受拉区预应力钢筋被拉断,最后受压区混凝土被压碎.     

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.