基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验,其中一组试桩有效桩长19 m,另一组试桩有效桩长30 m,试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中,两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试;其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明,扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成,首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力;当上拔荷载进一步增大后,扩大头开始逐渐发挥作用,并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下,有效桩长为19,30 m的试桩,扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分,极限状态下,其可占扩大头抗力的70%左右。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性现场试验研究

依托国网路平―富乐500kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩,对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明,对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩,嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载,而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大,处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩,桩长较短时,扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高,扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩,其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上,根据工程实际适当提高。     

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。     

砂岩地层扩底桩抗拔承载特性现场试验研究

为确定砂岩地层扩底桩抗拔承载特性,依托国网路平—富乐500 kV双回线路工程,对嵌岩抗拔桩进行现场静载试验,得到该嵌岩扩底桩的侧阻与轴力作用特征,进而提出嵌岩扩底桩极限承载力的简化计算法。分析表明:嵌岩扩底桩的上拔荷载-桩顶位移曲线为陡变型,增加桩长可以有效提高极限抗拔承载力;但底端扩大头的作用随着桩长的增加有所减弱,端身荷载承担比由69.9%逐步降至31.4%;短桩底端扩大头从加载初期即承担上拔荷载作用,而嵌岩长桩的扩大头则不一定,对于其应慎重采用底端扩大头;当桩身强度高于桩周岩体时,试桩等截面段的抗拔承载力由桩周岩体的抗剪切强度提供,其极限侧摩阻力可以等效为桩周岩体的抗剪切强度。     

扩底抗拔桩承载性能试验研究

进行了扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩2种桩型的对比试验,共测试了6根扩底抗拔桩,包括19m和29m桩长各3根,3根桩侧注浆抗拔桩,桩长亦为19m,桩径与扩底抗拔桩相同.试验结果表明,扩底抗拔桩的单桩承载力更高,比桩侧注浆桩提高了17％,采用旋挖成孔工艺保证了扩大头的挤土效果,扩大头的存在使桩身的拉力和变形向下传递,更好发挥桩身强度.     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性研究

近年来扩底桩用于建筑物抵抗上拔荷载作用的情况日趋增多,而对扩底抗拔桩的理论研究远跟不上工程实践的发展。分析了扩底抗拔桩的抗拔机理和常用的破坏模式,在合理假定的基础上给出了一种扩底嵌岩桩极限抗拔承载力的计算模式,该模式包含侧摩阻力、桩自重以及扩大头抗拔力对总抗拔承载力的贡献。结合南京绿地广场紫峰大厦工程中两根扩底嵌岩抗拔桩的自平衡法极限抗拔承载力试验结果,进行了该模式计算值与实测值的对比分析,吻合程度较好。     

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。     

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。     

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。     

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.     

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%。     

桩侧注浆抗拔桩的试验研究与工程应用

为研究桩侧注浆抗拔桩的性能,结合上海白玉兰广场工程开展了9组桩侧注浆抗拔桩现场足尺试验,其中3组试桩采用了双套管技术,将工程桩桩顶标高以上桩身与土体隔离开,以使试桩与工程桩的实际受荷状态更接近。基于试桩结果,首先比较了常规和采用双套管两种试桩荷载位移曲线的差异;其次研究了注浆后桩侧摩阻力的发挥及与规范推荐值的比较;采用指数函数拟合本次试验结果并预测试桩抗拔极限承载力。背景工程最终采用了桩侧后注浆抗拔桩,相比于常规等截面桩大幅提高承载力,并节约混凝土用量和减少泥浆排放量,具有较好的经济及环保效益。     

扩底桩抗拔承载性状研究

基于Abaqus软件,建立桩土有限元模型研究了扩底桩在上拔荷载作用下的承载性状。结果表明:扩底桩达到抗拔极限承载力时,桩底与土体产生了分离,扩底桩抗拔承载时的桩身轴力在扩大头的上下出现突变,扩大头承受了桩的大部分荷载,塑性应变主要发生在扩大头附近的土体中。     

软土中注浆与未注浆抗拔桩受力性状对比试验研究

在杭州萧山一工地未注浆与注浆试桩抗拔静载试验的基础上,发现抗拔桩经过桩端后注浆可显著减少桩端位移,极限抗拔力至少提高25%,最大桩身拉伸量占桩顶上拔量的91.5%。注浆与未注浆桩的桩身轴力都随深度逐渐减少,桩端轴力始终为0;浆液上返高度16.9m范围内注浆桩侧摩阻力有较大幅度的提高,最大提高幅度为83.3%;在利用浆液上返高度公式计算注浆抗拔桩竖向增强体高度和考虑桩身自重的基础上,提出桩端后注浆抗拔桩承载力的估算公式。通过反分析计算,未注浆桩抗拔折减系数的取值范围为0.65～0.80,注浆桩侧阻力增强系数的取值范围为1.33～1.83,计算方法与结果可供初步设计与实际工程使用。     

等截面抗拔桩承载变形特性离心模型试验及数值模拟

抗拔桩的承载变形问题正受到越来越多的重视。对抗拔单桩的承载变形特性进行了离心试验研究和数值模拟研究。通过做离心模型试验,分析抗拔桩在竖向上拔荷载作用下的Q–s曲线、桩身轴力曲线,然后通过建立桩土接触模型,进行数值模拟,将结果与离心试验结果进行对比。通过上述两方面工作,可以看到抗拔单桩承载变形特性呈现如下性状,抗拔力在起始阶段随上拔位移呈线性增长,随着上拔位移进一步增大,抗拔力出现非线性增长的特性,然后突然出现拐点,上拔位移迅速增大,抗拔力达到极限,抗拔桩破坏。     

软土地区扩底抗拔桩承载特性试验研究

扩底抗拔桩在软土地区的研究与工程应用较少。设计出适合于上海软土地区的扩底形状与机具,并采用现场足尺试验对等截面桩与扩底桩的抗拔承载特性进行了对比研究。试验共分两组,两组试桩的桩长与桩径皆不同。每组试桩由一根等截面桩与二根扩底桩组成。试验表明,扩底抗拔桩的荷载变形曲线相对平缓,表现得更有后劲,极限承载力比等截面桩提高50%以上,扩底效果明显。并对扩底抗拔桩的桩顶和桩端变形随荷载发展规律、桩身变形与回弹规律进行了初步探讨。足尺试验初步验证了上海地区采用小角度扩底抗拔桩的可行性,为认识此类扩底抗拔桩的承载特性并推动其在工程上的应用迈出了第一步。     

不同桩长扩底抗拔桩极限承载力的统一计算模式

基于有限元数值模拟分析以及相关文献成果,提出了一个适用于不同桩长扩底抗拔桩极限承载力的统一计算模式.在极限状态下,扩大头处形成椭圆状局部破坏;而等截面段形成幂函数形式的曲线破裂面,幂函数曲线破裂面形状取决于土层及桩型参数.提出扩大头影响高度H1的概念,由扩底抗拔桩足尺试验数据,拟合出一个适合上海等软土地区扩底抗拔桩扩大...