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。     

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。     

上海软土地基抗拔扩底桩设计初探

结合上海铁路南站南广场地下工程,通过扩底桩的现场原型静荷载试验,对上海软土地基抗拔扩底桩承受上拔荷载时的荷载传递机理进行了分析,并对其极限抗拔承载力的设计方法进行了探讨。     

桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

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。     

扩底抗拔桩试验分析与抗拔承载力计算方法

为了了解扩底抗拔桩的抗拔机理和抗浮特点，进行扩底抗拔桩和等截面抗拔桩的试桩试验。试验表明，扩底抗拔桩可以大幅度提高桩的抗拔能力。通过试验，分析了扩底抗拔桩抗浮作用机理，得到了扩底抗拔桩的上拔规律。根据作用机理，结合已有公式，探索出扩底抗拔桩单桩极限抗拔承载力设计的计算方法，从而进一步为扩底抗拔桩在软土地区中的应用提供借鉴。     

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。     

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...     

大直径扩底灌注桩抗拔承载力试验研究

通过现场对2根等直径桩和2根扩底桩进行竖向抗拔静载荷试验得出U-δ曲线、桩身轴力曲线和桩侧摩阻力分布图.分析U-δ曲线得到等直径桩和扩底桩的极限抗拔承载力和上拔量,得出扩底桩单桩抗拔承载力明显高于等直径桩,且在相同荷载下扩底桩上拔量小于等直径桩的结论.对桩身轴力和桩侧摩阻力进行分析,得出等直径桩和扩底桩桩身受力特性.扩...     

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.     

上海世博500kV地下变电站超深抗拔桩的设计与分析

上海世博500kV大容量全地下变电站地下建筑直径(外径)为130m,地下结构埋置深度34m,正常使用阶段采用桩端深度达82.3m的钻孔灌注桩作为抗拔基础。与浅埋的地下工程相比,该深埋地下结构抗拔桩设计面临的特殊问题是如何反映如此大体量深层地下开挖卸荷对抗拔桩承载特性的影响,主要表现在:深埋地下结构抗拔桩地面试桩开挖段侧摩阻力的扣除;开挖卸荷后桩周土体围压减小对桩基承载力削弱的影响;开挖卸荷基底隆起对桩产生的预拉力。介绍了上海世博500kV地下变电站工程超深抗拔桩的设计,采用现场试验与有限元方法针对上述深层开挖带来的特殊问题进行初步的研究与探讨。理论分析表明,深层开挖对抗拔桩承载性能产生了显著的影响,承载力发生较大削弱且产生较大的预拉力。该抗拔桩的设计采取了相应的对策。     

西宁火车站地下空间抗浮桩抗拔承载力试验研究

抗拔桩的应用愈来愈广泛。在进行抗拔桩设计时,通常是以桩的抗压侧摩阻力乘以折减系数λ_i(抗拔系数)作为抗拔侧摩阻力去计算桩的抗拔承载力。但由于抗拔系数λ_i的影响因素较多,取值区间较大,可能造成抗拔侧摩阻力的不准确性。利用原型试验测试抗拔桩的极限承载力是最直观、最准确方法。本文选择三根试桩进行破坏性静载试验,最大加载量为8 000 kN,得到抗拔桩的极限承载力,为设计提供客观参考。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三种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,提出了适合该地区的抗拔桩极限承载力预测模型。     

抗拔群桩承载力的简化计算

抗拔群桩极限承载力是抗拔桩设计的主要内容之一,然而相对于抗拔桩单桩的极限承载力研究而言,国内对抗拔群桩极限承载力的理论研究相当有限,现有分析方法大多采用等效墩法预测抗拔群桩的极限承载力。等效墩法虽然计算方法简单,然而不能合理考虑桩-桩相互作用对群桩承载力的影响,因而有一定的局限性。本文采用边界元法分析群桩的极限承载力,该方法能较好的考虑桩-桩间的相互作用对群桩承载力的影响。在此基础上,本文对抗拔群桩的影响因素进行了详细分析,分析结果表明抗拔群桩效率系数随桩的距径比的增加而增大,随长径比的增大而减小,随桩数的增加而减少。由于边界元法计算过程较为复杂,本文通过回归分析方法给出了预测抗拔群桩承载力的经验公式,从而简化了抗拔群桩承载力的计算,便于应用于实际工程。通过与模型试验结果进行对比,对比结果表明本文提出的两个预测抗拔群桩承载力的分析方法可以较好的预测抗拔群桩的极限承载力,计算结果与实测结果较为相近。     

上海铁路南站阳光屋面系统力学性能及试验研究

聚碳酸脂板在国内外屋面工程中逐渐得到应用.上海铁路南站屋面系统采用三层构造,中层的聚碳酸脂板是屋面系统成功与否的关键.计算及试验表明,屋面板材的强度和变形与边界条件密切相关,工程中,屋面板材边界介于完全固定与简支之间的状态,板材端部加强筋可以明显改善板材力学效应,端部飞翼既有利于系统防水又有利于板材边界固定.上海铁路南站屋面工程取得成功.     

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%。     

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

基于"m"法的深基坑支护结构三维分析方法

结合工程实例,提出了一种可以考虑土体、支撑系统、挡土墙三者共同作用的基坑支护结构三维简化分析方法.基于“m“法的基本计算理论,将地基土体考虑成坑内的土弹簧单元和坑外的水土压力,并建立支护结构和土弹簧的三维有限元模型来分析支护结构的内力与变形.应用该方法分析了上海铁路南站北广场深基坑工程的支护结构,计算结果与实测值基本吻合,并且可以从整体上把握结构的受力特性.     

考虑上拔力作用点位置影响的抗拔桩变形分析

上拔力作用点位置对抗拔桩摩阻力分布有决定性影响,是分析抗拔桩荷载变形机理的关键性因素。根据试验资料,将抗拔桩离散成作用点以上的上部承压桩和作用点以下的下部抗拔桩,两者在上拔力作用点所在截面满足荷载平衡条件和位移协调条件,由此可建立反映上拔力作用点位置影响的抗拔桩分析模型,该模型采用荷载传递法求解,得出了不同上拔力作用点下摩阻力分布、桩顶荷载位移、作用点所在截面荷载位移解析解。理论解表明,上拔力作用点以上和以下的桩体都存在临界桩长现象。文章还提出了最优上拔力作用点概念及其计算方法,对实际工程具有重要的指导意义。     

考虑多年冻土蠕变特性的抗拔桩 非线性有限元分析

 结合青藏铁路多年冻土区钻孔灌注抗拔桩现场载荷试验,依据场地多年冻土地温实测资料、物理力学参数以及冻土类型,考虑多年冻土蠕变特性,对冻土区钻孔灌注抗拔桩进行非线性有限元分析。桩–土体系有限元分析采用三维十节点四面体等参单元,桩–土相互作用采用面–面接触单元;同时,假定桩–土体系本构模型服从Drucker-Prager屈服准则。通过数值模拟计算结果与抗拔桩现场载荷试验的对比分析,结果表明,考虑冻土蠕变的分析结果与试验值较为接近,不考虑冻土蠕变时,当外载荷较大时桩顶上拔位移的计算值要比试验值小43%左右,但外载荷较小时两种计算结果差别不大。因此,考虑冻土蠕变的分析方法更比较符合多年冻土区钻孔灌注抗拔桩的实际受荷特点。     

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。