注浆螺纹抗拔桩室内模型试验与承载机理分析

为探讨一种新型注浆螺纹桩的抗拔承载机理，进行了室内模型试验，用以研究等截面圆桩及不同螺纹间距的注浆成型螺纹桩的荷载-位移曲线和侧阻力的分布规律。采用三维有限元分析方法，探讨了桩周土的塑性行为。结果表明，与等截面圆桩相比，螺纹桩中螺纹与桩周土的相互咬合作用增大了桩侧摩阻力，其侧摩阻力的增幅自上而下近似为等值，使得螺纹桩抗拔承载力得以大幅度提高；抗拔承载力与桩体螺纹间距与桩径的比值（即距径比）密切相关；存在某一最优螺纹距径比，使得抗拔承载力最高。三维有限元分析结果表明，随距径比值增大，桩侧土体塑性区先不断增大后逐渐减小，距径比为1时塑性区范围最大，此时相邻螺纹间形成了贯通的破坏面。针对注浆螺纹抗拔桩提出了最优螺纹间距，可为该桩型的优化设计提供依据。     

竖向受荷螺杆桩承载变形特性模型试验

采用基于数字图像相关技术的室内模型试验方法,对竖向荷载作用下螺杆桩的承载特性、桩周土体变形渐进发展规律开展研究。研究结果表明:螺杆桩Q-S曲线呈缓降型,螺杆桩整体承载力较等直径单桩提高近30%。螺杆桩桩周土体变形可以分为3个区域,即直杆段竖向变形区、螺纹段剪压变形区以及桩端孔穴扩张变形区。直杆段位移影响范围与等直径单桩基本一致;螺纹段位移影响范围约为2D,而等直径单桩约为D;桩端土体水平位移分布宽度明显大于等直径单桩,竖向位移沿深度方向渐进衰减。     

竖向荷载作用下螺杆灌注桩受压承载机理的试验研究

螺杆灌注桩是一种上部为圆柱形、下部为螺丝形的组合式灌注桩,由于具有承载力高、节约材料、文明施工程度高等特点,在工程中得到广泛应用。螺杆灌注桩由于其特有的施工工艺及截面形式,使得其承载机理不同于等截面灌注桩。通过室内模型试验,采用图像处理技术直观地得到螺杆桩和直杆桩的破坏形态,进而对其承载机理和承载力计算进行探讨,并采用现场试验进行验证。模型试验和现场试验表明,螺杆桩的单桩承载力高于同直径的等截面桩,螺纹段的侧阻力与等截面桩的侧阻力相比明显提高。螺纹段和直杆段的极限侧阻力产生机理有所不同。对于螺纹段,在极限状态下,由于螺牙的机械咬合作用使得螺牙以及螺牙之间的土体作为整体与周边土体产生剪切位移,螺纹段的极限侧阻力表现为周边土体的抗剪强度,破坏面为连续的拱形,拱形截面的平均直径大于螺牙的外径;对于直杆桩,在极限状态下,侧阻力表现为桩体与桩周土体的摩擦阻力,破坏面为桩周的圆柱面。根据试验结果,给出螺杆灌注桩单桩极限承载力的表达式,并给出相关参数的取值建议。     

螺纹桩的静承载特性试验研究

通过室内相似模拟试验,对比分析了螺纹桩与直孔桩承载机理的差异,结合极限承载力与沉降控制两个方面对螺纹桩的距径比进行了优化设计。研究了螺纹桩桩身轴力及侧阻力在加载过程中的发展规律。研究表明,螺纹桩比直孔桩具有更好的承载能力和沉降控制能力,且存在一个最优距径比,使得承载能力和沉降控制能力最优,当距径比取1.5~2时最为合理。螺纹桩主要依靠桩侧阻力进行承载,随着外荷载的增加,侧阻沿桩身自上而下依次达到极限状态。     

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。     

混凝土灌注螺纹桩设计参数的应用研究

采用静载试验及数值计算相结合的方法,分析混凝土灌注螺纹桩桩周土体应力分布情况、螺齿宽度、螺距等桩型参数对螺纹桩承载性能的影响,得出对螺纹桩承载性能的影响规律,以优化桩型设计参数。通过对工程造价的比较,表明螺纹桩与直桩在相同承载力下,造价大大降低。     

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。     

浅谈螺杆桩螺纹段长度对承载力的影响

螺杆桩的承载力是由直杆段的侧阻力、螺纹段的抗剪强度和桩端的端承力组成。因螺杆桩有螺纹段,与同等条件下的完全侧阻力桩相比,承载力高很多。螺杆桩螺纹段长度对承载力的影响起到了关键因素。通过ANSYS有限元模型,考虑不同的工况条件下螺杆桩的受力情况及桩身应力分布情况,探寻螺纹段长度与桩总长的最优比值,为螺杆桩的设计提供依据。     

多节钻扩混凝土桩扩径体间距对桩周土体位移影响试验研究

多节钻扩混凝土桩是一种新型的变截面桩,深入研究竖向荷载作用下多节钻扩混凝土桩桩周土体位移分布对准确掌握多节钻扩混凝土桩的承载特性具有重要意义。通过室内原状土小比例半截面桩模型试验,采用数码相机实时记录桩周土体在荷载作用下的变化规律,结合数字图像处理技术,获得桩周土体的位移规律和发展情况。试验结果表明：在破坏过程中双扩径体桩与单扩径体桩的桩周土体位移发展情况存在相同点,扩径体间距对双扩径体桩最终的破坏形式有较大的影响;荷载作用下,桩周土体的竖向位移较水平位移更加明显,并随着与桩体的距离和埋深的增加而逐渐减小;竖向位移和水平位移都随着扩径体间距的增大而呈现出逐渐减小的趋势。     

螺杆锚桩竖向拉拔试验对桩周土影响范围的试验研究

螺杆锚桩可适用于多种土层地质,其具有承载力高、装配式安装、工作效率高等诸多优点,在岩土工程中受到越来越广泛地应用。但螺杆桩变截面的独特设计使其在承载机理与受力特点等方面比普通桩型更加复杂,对其受荷状态下对周土的影响规律尚缺少关键的试验验证,这进一步限制了螺杆桩更广泛的工程应用。本文基于番禺某试验基地对两根不同桩径的钢螺杆锚桩进行竖向承载力抗拔试验,采用现场原位试验方法,对比分析不同位置地表沉降特性及旁桩位移特点,研究螺杆锚桩在静载试验中受荷状态下对周边地表与旁桩的影响情况及力学规律。研究结果显示:螺杆锚桩桩径与对桩周边地表的影响呈正相关,且施加的上拔荷载越大,桩径的影响越明显;随着试验荷载的增加,旁桩的竖向位移和水平位移均增加,最大影响范围在5倍桩径(D)以内;周边地表距锚桩由近至远呈现先隆起后下沉的力学规律。本文研究为螺杆桩在工程中尤其是静载试验锚桩的推广应用提供了工程实例与试验方法。     

螺纹桩承载机理及承载力计算方法

螺纹桩是一种全新的带螺牙的混凝土灌注桩。根据理论分析和试验研究,当螺纹桩螺牙间距较小时,受力时螺牙带动周围土一起移动,类似多节扩孔桩受力;当螺纹桩承载力达到极限时,桩身沿螺牙外侧的圆柱面破坏,承载力为桩侧提供的承载力及桩端阻力。通过整理目前螺纹桩承载力的几种计算公式,对几种它们的优、缺点进行分析。为方便设计计算,在传统直杆桩承载力计算方法基础上提出了一种螺纹桩承载力计算新的方法,对计算方法中螺纹桩等效侧阻较干作业钻孔桩侧阻的增强系数进行了理论分析,最后结合实际工程进行统计分析,并提出工程设计中增强系数的经验取值。     

基于太沙基极限平衡理论的螺纹桩承载力计算

基于太沙基极限平衡理论,对螺纹桩极限承载力进行理论推导,提出螺纹桩两种破坏模式下临界螺距的确定方法和螺纹桩极限承载力计算方法,分析了不同参数对螺纹桩承载力的贡献。研究结果表明:螺纹桩破坏模式由临界螺距H_cr决定,螺距大于临界螺距时为螺牙独立破坏模式,小于临界螺距时为圆柱剪切形破坏模式;螺纹桩螺牙改变了桩体的承载方式,对比同外径圆桩承载力约提高40%,在达到极限荷载时,螺牙提供的承载力约为总承载力的85%;影响螺纹桩螺牙承载力的主要土体指标为黏聚力c、摩擦角φ以及埋深,而滑动区土体自重因素对螺牙承载力的贡献并不明显;当考虑抗剪强度提供的竖向力时,螺纹桩的极限承载力最大提高20%左右。     

应力释放效应对抗拔桩承载力影响分析及应用

抗拔桩受力时,桩身径向微量收缩,桩周土体侧向应力释放,桩侧摩阻力降低。文章将桩对土的卸载作用导致摩阻力降低值与不考虑该作用时摩阻力之比,定义为单桩抗拔承载力折减系数J_s。定义土体的回弹模量与压缩模量之比为土的压缩回弹比λ_j。利用极限平衡状态方程,针对刚性桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩与钢管桩,分析了不同的土体压缩回弹比λ_j所反映的应力释放程度对承载力的影响。结合外径1.7 m,长81.3 m,壁厚25 mm的大直径超长抗拔钢管桩静载荷试验进行验证。结果表明压缩回弹比λ_j能很好反映土体应力释放对承载力的影响,是抗拔桩侧阻力低于抗压桩的主要原因,承载力计算值与实测值相符,其精度远高于现行规范方法,可供工程实践与科学研究参考。     

湿陷性黄土场地双向螺旋挤土灌注桩成孔挤密效应与极限承载力试验研究

为深入研究大厚度自重湿陷性黄土地区双向螺旋挤土灌注桩成孔前后桩周湿陷性黄土挤密范围和挤密效果,揭示双向螺旋挤土灌注桩破坏特征和极限承载力,在兰州榆中某高阶地开展现场双向螺旋挤土成孔试验与静载试验。基于各地规范中双向螺旋挤土灌注桩桩侧极限阻力修正系数和兰州各典型地层现场实测数据,提出了甘肃地区不同土类桩端极限阻力标准值。结果表明:桩周土体地表隆起量与径向水平位移随距离成孔中心越远呈减小趋势,径向影响范围为3D(D为桩径),竖向影响范围为地表以下25 m; 在2D范围内对桩周土体的物理力学指标有明显改善,桩心距越小,挤土成孔对桩周土体的物理特性影响越明显; 同等工况下双向螺旋挤土灌注桩的单桩极限承载力相比长螺旋灌注桩提高25%,且都呈现缓变型破坏特征。     

考虑破坏模式的水泥土桩承载力计算与研究

根据现场试验桩体破坏模型,通过简化得到假定的滑动面,借助该滑动面上桩体和桩周土的极限平衡条件,推导出水泥土单桩极限承载力公式。以济南市绕城高速公路工程为例,用本文推导水泥土单桩承载力公式与传统承载力公式的计算结果与现场试验结果进行比较,研究结果表明:本文承载力公式考虑了桩的现场破坏模式、桩土的受力分析、桩周土对桩承载力提高作用等影响,经工程实例验证,其结果比较相符,具有一定实际意义。并通过计算分析可得:从单桩承载力角度上考虑水泥土桩存在有效桩长,水泥土桩承载力的关键在于浅层桩身强度。研究结论可为类似工程的设计施工提供借鉴。     

滚压成型灌注螺纹桩承载性能研究

采用静载荷试验及数值计算相结合的方法进行了螺纹桩承载性能的研究.分析了螺齿宽度、螺距等桩型参数对螺纹桩承载性能的影响,对外径相同的直径桩与螺纹桩的承载性能进行了静载荷对比试验研究.螺纹桩单桩极限承载力较相同桩外径的直型桩极限承载力稍高,螺齿宽度对螺纹桩的极限承载力影响非常明显,随螺齿宽度的增加螺纹桩的极限承载力增大;螺距对极限承载力影响也较为明显,随螺距的减小,螺纹桩的极限承载力增大.螺纹桩在低荷载水平下,桩侧阻力沿桩身均匀发挥,桩端阻力较小,随荷载水平的增大,桩端阻力大幅提高,并提出螺纹桩承载力的计算公式.     

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。     

黄土地基中大直径超长桩受力特性的非线性有限元分析

基于通用有限元软件ANSYS对黄土地基中大直径超长桩受力特性进行探讨,通过改变桩长、桩径和桩土模量比等因素对其承载性能与沉降变形特性进行了研究。结果表明:黄土地基中大直径超长桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,没有明显拐点,且改变桩长、桩径和桩土模量比等因素对其曲线形式影响较小。桩长、桩径和桩土模量比的改变对其极限承载力的提高和减小沉降的能力有所不同,因此在设计超长桩基时需综合考虑桩土模量及合理的长径比。     

桩周土开挖状态下钢管桩稳定性研究

既有建筑物地下增层时,需利用桩基础支撑上部结构,才能开挖下面的土方。随着桩周土开挖,桩的稳定性会相应降低。设计一可拆卸式模型箱,开展大比尺钢管桩受压稳定性试验。试验结果表明,随着钢管桩开挖比的增加,桩周土对桩身的约束逐渐减弱,桩的极限荷载也逐渐降低。随着钢管桩回转半径的增大,桩的长细比减小,桩的极限承载力相应提高。随着钢管桩初始偏心距的增大,桩的极限荷载明显变小。设置水平支撑后,钢管桩的极限荷载明显提高,设置在桩身中部比设置在桩顶效果更明显。提高支撑刚度后,极限荷载进一步增加。考虑桩的受压稳定性影响因素,提出钢管桩受压极限承载力的计算方法。将文中提出的计算方法得到的桩身极限荷载与试验结果相比可知,其基本变化规律是一致的。轴心受压时,计算值与试验结果平均偏差为10%;偏心受压时,计算值与试验结果平均偏差为8%。