重复荷载作用下支盘桩工作性状的模型试验研究

设计了一个室内模型试验来研究支盘桩在重复荷载作用下的承载和变形性能。试验证明:支盘桩在其极限承载力约75%的荷载重复作用下变形增加很小,工作性能十分稳定;支盘桩与普通等直径桩相比,其承载力和抗变形能力十分优越;支盘桩的荷载传递机理是十分复杂的,盘附近土体对桩周的摩擦阻力在不同荷载作用下有时为正有时为负;当两盘的间距在2D(D为盘直径)以下时,桩周的摩擦力对桩的承载力贡献很小,在每次加卸载后土体会建立新的固结平衡状态。文章根据桩周土体土拱的形成和变化情况对上述有关现象进行了分析,还对设计支盘桩时确定合理的桩间距和盘间距提出了自己的观点。     

重复荷载作用下支盘桩受力特性模型试验研究

对一个双盘模型支盘桩在非饱和粉土中进行了5次循环加载-卸载试验。试验证明:支盘桩在小于其极限承载力约0.75倍的重复荷载作用下变形增加很小,工作性能十分稳定;支盘桩与普通等直径桩相比,其承载力和抗变形能力十分优越;支盘桩的荷载传递机理十分复杂,盘附近土体对桩周的摩擦阻力在不同荷载作用下有时为正有时为负;当两盘的间距小于2D(D为盘直径)时,桩周的摩擦力对桩的承载力贡献很小,在每次重复荷载作用下,盘间土体都会经历加压和卸压的过程,卸载后土体会建立新的平衡和物理性质工作状态。研究表明,支盘桩应用于桥梁等承受重复荷载的结构是可行的。     

不同土质中模型支盘桩在重复荷载作用下的 试验研究

 为研究支盘桩在不同土质中重复加载下的工程性状,分别对一个双盘模型支盘桩在粉土和粉质黏土中进行5次重复加载–卸载试验,所加最大荷载小于该模型桩的极限承载力。根据试验结果,分析在两种不同土层中支盘桩的承载力和变形特性,研究两者荷载传递的特点和异同、桩身不同位置压力变化的特点和异同,特别是对桩周土体对桩侧表面产生的摩擦力在不同条件下会出现复杂变化的原因进行分析。还分析离盘不同距离的土体在重复加载过程中的压力变化情况和原因。研究结果表明,不同土质条件对支盘桩的承载力和变形有很大不同,粉土中的工程性状要优于粉质黏土,而不同土层中支盘桩和桩周土体的相互作用机制也是明显不同并且十分复杂。因此要充分认识支盘桩在重复荷载作用下的工程性状和荷载传递机制还要进行大量研究。     

不同土质中模型支盘桩在重复荷载作用下的试验研究

为研究支盘桩在不同土质中重复加载下的工程性状,分别对一个双盘模型支盘桩在粉土和粉质黏土中进行5次重复加载–卸载试验,所加最大荷载小于该模型桩的极限承载力。根据试验结果,分析在两种不同土层中支盘桩的承载力和变形特性,研究两者荷载传递的特点和异同、桩身不同位置压力变化的特点和异同,特别是对桩周土体对桩侧表面产生的摩擦力在不同条件下会出现复杂变化的原因进行分析。还分析离盘不同距离的土体在重复加载过程中的压力变化情况和原因。研究结果表明,不同土质条件对支盘桩的承载力和变形有很大不同,粉土中的工程性状要优于粉质黏土,而不同土层中支盘桩和桩周土体的相互作用机制也是明显不同并且十分复杂。因此要充分认识支盘桩在重复荷载作用下的工程性状和荷载传递机制还要进行大量研究。     

多支盘桩在快速重复荷载下的工程性状研究

设计了室内模型试验,在非饱和粉土对1号等直径桩,2号带有一个支盘的支盘桩,3号双支盘桩各进行6次加载、卸载试验,其中包括4次重复快速加载、卸载试验。通过对比研究来阐明支盘的存在改变了支盘桩的承载性状,提高桩的端承能力,减小支盘桩的沉降,在重复快速荷载作用下,支盘桩承载力有所提高,抵抗沉降变形性能要明显优于等直径桩,并且设有两个支盘的支盘桩的抵抗沉降变形性能要优于只有一个支盘的支盘桩。支盘桩受重复快速荷载作用稳定性好。     

水平荷载下挤扩支盘桩群桩受力特性分析

利用三维弹塑性有限元模型,对水平荷载作用下挤扩支盘桩群桩受力特性进行分析,得出各桩弯矩以及桩土相对位移的变化规律及不同位置、不同荷载作用、不同土体深度时桩周土反力的变化曲线。分析表明:桩弯矩在支盘处因支盘的影响而发生突变,支盘下桩体的弯矩大大减小;后排桩后土体相对位移大于前排桩后土体相对位移;桩基主要通过其桩前土体的作用来抵抗水平荷载,桩前土体最大反力值出现在第一个支盘的端部,支盘对其下一段范围内土体起到"减载"作用。     

支盘桩的抗拔机理及工程应用

在对支盘桩抗拔机理理论分析的基础上,设计了一个室内模型试验装置来研究支盘桩的抗拔承载和变形性能,并与等直径桩进行比较。对等直径桩、单盘支盘桩、双盘支盘桩分别进行了上拔加载试验,证明支盘桩的抗拔承载力远高于等直径桩;同时由于支盘桩在抗拔时和抗压时的承载机理不同,如果设计不合理,设多盘时的抗拔承载力反而会低于单盘支盘桩的抗拔承载力。     

不同土层中支盘桩竖向承载特性试验研究

设计了三组室内模型试验研究多支盘桩在不同土质中的承载性能。对三组试验结果分别进行了以下比较分析:相同的双盘支盘桩当上下盘处在不同土体中的承载性能差异;在不同土体中增加盘体对支盘桩承载力提高的差异;在不同土体中改变双盘桩的盘间距对支盘桩承载力的差异,并分析了造成以上差异的原因。通过以上对比分析,得出了多支盘桩在竖向荷载作用下盘体设在不同土质土层时的荷载传递规律,以及对承载力的影响因素,有关研究成果可为支盘桩的设计计算提供参考。     

支盘桩抗拔承载特性分析

支盘桩是一种新桩型,近年来在工程中得到比较广泛的应用,但对于支盘桩的研究多集中在受压承载特性,其抗拔承载特性的研究成果较少,在理论研究上还不够成熟,因此采用Abaqus软件,考虑了初始应力场,桩土之间的非线性接触以及土体材料的非线性,研究了支盘桩在上拔荷载作用下的承载特性,分析表明:在天然状态下土体对桩体的压力在支盘处最大,支盘桩达到抗拔极限承载力时,桩身轴力在支盘的上下出现突变,支盘下斜面以及桩底与土体产生了分离,塑性应变主要发生在支盘上的土体中;研究成果可为支盘桩的设计提供一定的理论依据。     

盘截面形式对混凝土扩盘桩抗压破坏状态影响模拟分析

由于施工机具的不同,混凝土扩盘桩扩大盘的截面形式会有一定差异,同时也会影响桩及盘周围土体的破坏状态。通过有限元分析,研究了在竖向压力作用下,由于不同承力扩大盘截面形式而导致的桩周土体破坏状态的变化,进而确定盘截面变化对混凝土扩盘桩抗压承载力的影响,进一步完善了混凝土扩盘桩的理论研究成果,为该型桩的设计提供依据。     

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。     

挤扩支盘桩桩土相互作用的模型试验研究

以相似理论为基础,采用原型粉粘土和微混凝土挤扩支盘桩制作相似模型,通过对桩土共同作用模型中支盘桩的承载能力、变形特征、土层的压力变化和桩土阻力及沉降关系的观测,分析了支盘桩支盘的作用特性以及与全桩承载力的关系,为支盘桩的工程应用提供了有价值的参数和实验依据。     

深厚软土中大直径灌注扩底桩受力性状试验研究

通过对深厚软土地基中大直径深长灌注桩及扩底桩的桩孔孔径的实测及静载荷试验下桩身埋设钢筋计的测量,得到了桩身轴力实测资料和静载荷试验数据。基于以上实测资料研究了软土中持力层为粉质黏土、粉砂的大直径深长灌注桩及扩底桩的承载特性和荷载传递机理,重点分析了大直径深长灌注扩底桩与普通灌注桩承载特性及荷载传递的不同点,并得到了扩底桩桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律。研究表明,深厚软土地区大直径深长钻孔灌注扩底桩的侧阻先于端阻发挥,同时其荷载传递与一般的灌注桩不同,扩底桩的桩端扩大部分对承载能力影响较大,不仅影响到桩端阻力的发挥,还影响到桩侧阻力的发挥。这都为今后大直径灌注扩底桩的理论研究和设计应用提供了重要的参考作用。     

组合桩型复合地基桩、土受力特性的试验对比与分析

在剖析单一桩型复合地基基本特点和组合桩型复合地基概念的基础上,采用在承压板下埋设压力盒(计)和传感器的方法,对获得的三元和四元复合地基中桩、土垂直受力特性试验数据进行对比和综合分析,讨论了其性状的影响因素。结果表明:四元复合地基中桩、土应力随总荷载变化的规律与三元复合地基相似,而桩、土分担荷载比和应力比随总荷载变化的规律与三元复合地基差别较大,是桩、土应力增长率决定了这种变化;组合桩型复合地基的p-s曲线呈缓变型,受压后桩间土先达到塑性状态,桩体承受大部分荷载增量,总效应是复合地基变形增大,故组合桩型复合地基应按变形控制设计;组合桩型复合地基的承载力特征值可取压板下桩间土或次桩的分担荷载比–荷载曲线的转折点(或曲率最大点)对应荷载,压板面积与实际加固范围不同时,可据两种面积下试验值与计算值等比关系获得;其性状受桩体粘结强度、桩长、置换率、垫层厚度与材料和时间等因素影响。     

不同土层对支盘桩荷载传递影响的模型试验研究

根据挤扩支盘桩的实际工作性状，设计了一个室内模型试验装置来研究支盘桩在不同土层中的荷载传递规律。试验表明，双盘桩中的两盘无论是设在同一种土层还是不同的土层中，盘底压力的增长与荷载的增加并不成线性关系，同时两盘承载力的发挥也不是同步的。当上下两盘处在不同土层时，两盘的荷载传递规律相差悬殊，处在同一土层时相对比较接近，但在桩达到极限承载力时，两盘并不能发挥相同的承载力。因此，在计算支盘的端阻时不能简单地把其最大承载力相加。另外，本试验还比较了3种不同土层情况下双盘桩的承载力和变形差异。     

极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。