不同加载位置及角度下裙式吸力基础抗拔特性

裙式吸力基础作为海洋平台的基础可以有效地提高基础承载力和减小其侧移量。基于数值模拟研究了6个荷载作用位置以及6种荷载作用角度影响下,分层土中裙式吸力基础的倾斜抗拔承载特性及土体变形规律。结果表明：裙式吸力基础的倾斜抗拔承载力随荷载作用点深度的增加呈现先增大后减小;不同荷载作用角度下,最大倾斜抗拔承载力时的荷载作用点位于基础顶面以下0.50~0.57倍基础埋深处;在不同荷载作用点处吸力基础的倾斜抗拔承载力与荷载作用角度均呈反比的规律;随着荷载作用角度的增大,极限状态下,基础周围土体滑动面与水平方向夹角也逐渐增大。     

吸力式沉箱组合基础承载特性研究

基于吸力式沉箱基础应用于桥梁工程的背景, 考虑不同数量的沉箱组合和沉箱间距, 通过数值模拟的方法研究了吸力式沉箱组合基础的承载特性, 重点分析了组合基础与单个基础承载性状的差异, 以及连接各沉箱的顶板对基础承载力的贡献。计算结果表明, 沉箱组合基础与单个沉箱基础的荷载-位移曲线类型都相同; 受类似于“群桩”效应的影响, 竖向荷载作用下组合基础中的沉箱承载力不能完全发挥, 但由于沉箱之间的连接顶板可以提供阻力, 所以当沉箱间距较大时组合基础的承载力会大于相应数量单个基础的承载力之和, 且随着沉箱间距的增大而增大; 对于水平荷载作用下的吸力式沉箱组合基础, 其承载力大于相应数量单个基础的承载力之和, 连接顶板底部与土体之间的摩擦和挤压对于组合基础承载力的提高可以忽略不计。     

湛江组结构性黏土中桩基竖向承载性状模型试验

利用原位模型试验研究湛江组结构性黏土中桩基在竖向荷载作用下的承载性状。选取材质和桩径相同、入土深度不同的6组模型桩,采用慢速维持荷载法,在湛江组结构性黏土中进行单桩原位竖向承载模型试验,得到了单桩荷载-沉降曲线、单桩轴力沿桩身分布曲线、单桩侧摩阻力沿入土深度分布曲线。结果表明:在竖向荷载作用下,湛江组结构性黏土中模型单桩荷载-沉降曲线均存在显著陡降,极限状态拐点明显,竖向极限承载力随着长径比的增加而增大;在相同荷载作用下,随着长径比的增加,桩顶沉降逐渐减小且减小趋势逐渐变缓,在较大荷载作用下超长桩荷载-沉降曲线中桩顶沉降的减小速率几乎为零,存在有效桩长;在同级桩顶荷载作用下,单桩桩端阻力占总桩顶荷载的比例随着长径比的增加而逐渐变小,由最大29.8%减小为0.8%;不同入土深度的单桩在极限荷载作用下的桩侧极限摩阻力变化不大,均稳定在40 k Pa左右。     

海上风力发电伞式吸力锚基础承载规律试验分析

为了考察新型海洋伞式吸力锚基础(USAF)在不同载荷环境下的工作特性,通过室内土箱试验设计了3种加载方案:水平静力加载、水平循环加载和静力抗拔试验,在黏质粉土模拟海床中较系统的研究了海洋USAF基础的承载特性和锚土相互作用规律。水平静力加载试验中重点分析了分级加载后锚体荷载位移变化规律,绘制了荷载位移归一化曲线用来判别锚体正常工作状态下的极限水平承载力。水平循环加载下,拟合了土体塑性累积变形与循环周次的关系式,模拟了USAF在波浪低频荷载和一次风暴潮作用后的锚体变位响应。静力抗拔试验中,发现并阐述了锚体在上拔过程中的"分段现象",运用动力学原理建立了一种确定USAF基础最大抗拔荷载的搜索方法,并比较了锚体上拔过程中上拔加速度,主筒负压值与上拔荷载的关系,试验结果对USAF基础的工程具有指导意义。     

上拔力-水平力-扭矩组合荷载作用下斜桩承载特性模型试验

斜桩广泛应用于桥梁、水上钻井平台及风力发电基础等工程中,其承载特性十分复杂。为揭示上拔力-水平力-扭矩共同作用下斜桩单桩的承载特性,利用自主设计制作的加载设备,在砂土地基中开展了4根斜桩室内模型试验,研究了桩身倾角、上拔及水平荷载对受扭斜桩桩顶水平位移、扭转角及桩身扭矩、弯矩的影响。试验结果表明：斜桩水平承载力随桩身倾角的增大而增大;倾角及上拔荷载的增大均会导致斜桩极限扭转承载力的减小;斜桩最大弯矩受到桩身倾斜角度及桩顶上拔荷载的影响,随其增加而增加;组合荷载作用下的斜桩存在有效荷载传递深度。     

输电线路斜掏挖基础在水平荷载作用下的特性

通过数值模拟,分析输电线路倾斜掏挖式基础在水平荷载作用下的荷载挠度特性。计算了垂直、正斜和负斜掏挖单基基础的侧向挠度和内力分布,结果表明在相同的水平荷载作用下,负斜掏挖单基基础比垂直掏挖单基基础能提供更高的抗力,而正斜掏挖单基基础与垂直掏挖单基基础只有较小的抵抗水平荷载的能力。根据输变电线路常用的桩顶自由的四基基础分别采用4种不同的配置形式:全部垂直;前排倾斜、后排垂直;前排垂直、后排倾斜;全部倾斜。通过变化倾斜掏挖基础的倾角表明四基基础全部倾斜以及前排垂直、后排倾斜的基础有较大的水平极限承载力,这2种基础形式中都有负斜掏挖式基础,因此有较大的抵抗水平荷载的能力。     

倾斜荷载下的地基边坡极限承载力分析

为了研究倾斜荷载作用下地基边坡的极限承载力,本文采用有限元数值模拟及理论计算相结合,建立合理的有限元模型并计算相应模型在倾斜荷载作用下地基边坡的极限承载力.结果表明:地基边坡在失稳破坏前,等量增加倾斜荷载,其安全系数减小幅度随着地基边坡角度的增加逐渐变缓;通过有限元数值模拟以及理论计算公式都可以得到倾斜荷载下地基边坡的极限承载力大小,并且两者的误差较小,鉴于计算简易程度可得,利用有限元数值计算地基边坡的极限承载力更加简单;地基边坡在倾斜荷载作用下,随着边坡角度的增加,其极限承载力逐渐减小,并且坡角越大减小幅度越大.     

倾斜荷载下大直径长桩的承载特性研究

基于数值分析与荷载传递相结合的方法,利用FLAC3D软件对倾斜荷载下大直径长桩的承载特性进行了研究。结果表明：荷载倾角不同,基桩承载特性不同;存在一临界角,在荷载倾角从小于临界角变化到超过临界角过程中,桩的承载特性由以竖向为主转化为以水平向为主,本研究的工况,临界角约20°。通过与前人的研究成果对比分析,发现Koumoto倾斜系数和Meyerhof包络线半经验公式都不能准确估算临界角所对应的极限承载力。     

沙漠风积沙地基扩展基础抗拔现场试验研究

通过在新疆、宁夏和内蒙古典型沙漠地区完成的现浇混凝土和装配式2种扩展基础在上拔、上拔与水平力组合工况下的25个现场试验,获得了风积沙扩展基础抗拔荷载-位移曲线,并确定了各试验基础的抗拔极限承载力。按照"土重法"计算原理,得到了反映沙漠风积沙地基抗拔承载性能的极限"上拔角"。经统计分析,得到沙漠风积沙极限"上拔角"标准值为16.8°,该值考虑了沙漠风积沙的区域特征、基础型式与尺寸、荷载工况等因素,可为沙漠地区输电线路杆塔基础的工程设计提供依据。     

黄土地基中微型抗压与抗拔桩对比试验研究

微型抗拔桩是西北黄土地区光伏电站的一种典型锚固基础,为研究微型桩在抗压与抗拔条件下位移与受力性状的异同,在黄土地基进行了不同尺寸的抗压桩与抗拔桩的单桩竖向静载试验。试验结果表明:相同荷载作用下,抗拔桩的桩顶位移和位移增长速率均大于抗压桩,考虑桩顶上拔量得出的极限承载力低于按规范进行试验得出的结果,因此,在确定抗拔桩的极限承载力时应考虑桩顶上拔量;两种试桩桩身轴力随埋深分布曲线相似,即存在一个向下传递的过程;抗拔桩桩身中上部侧阻达到极限后会随着荷载的增加出现减小的趋势;抗拔桩桩端侧阻存在弱化现象,抗压桩桩端侧阻则存在强化现象。研究结果对黄土地区光伏电站微型抗拔桩锚固基础的设计与施工具有重要的参考意义。     

倾斜荷载作用下吸力桶承载性能分析

以砂土地基中吸力桶为分析对象,建立能够考虑主应力方向旋转的本构模型,通过数值分析方法进行积分,在不同荷载倾斜角度条件下研究等效塑性应变分布及土体主应力方向的旋转变化,分析倾斜荷载对吸力桶承载性能的影响。研究结果表明:等效塑性应变主要在桶壁外围和桶端下部等区域集中分布,桶体内部土体处于弹性变形状态;荷载倾斜角度对竖向荷载-位移关系的影响比较微弱,对水平荷载-位移关系的影响则比较显著;土体主应力方向在变形初期的旋转非常显著,随着倾斜角度的增加,主应力方向的旋转逐渐显著;当竖向位移在(0.05～0.10)D范围时,主应力方向达到稳定状态,不再旋转。     

沙土中抗拔斜桩承载力特性研究

以沙漠地区某输电塔基础为背景,采用数值模拟方法探讨不同倾角及其他条件对斜桩荷载传递及其承载力的影响。有限元分析结果表明,桩身倾角不大于10°时,倾斜角对单桩的极限抗拔承载力影响不大,但会在桩身产生一定的弯矩以及在桩顶产生一定的水平位移。桩顶设置承台有助于减小斜桩的水平位移和桩身的弯矩。对倾角较大斜桩的抗拔承载力进行预估时,应该对桩顶以下一定范围内的的桩侧摩阻力予以折减。抗拔桩桩端侧阻力总体呈现弱化现象。     

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。     

粗颗粒盐渍土地区掏挖基础抗拔承载力特性及数值模拟研究

根据哈密南—郑州±800 k V特高压直流输电线路的工程条件,对粗颗粒盐渍土地区掏挖基础抗拔承载性能进行数值模拟分析,研究了盐渍土层厚度、盐渍土层状态、基础深径比及水平荷载与上拔荷载比值对抗拔承载力的影响规律。结果表明:掏挖基础抗拔承载力在盐渍土层盐分结晶时随盐渍土层厚度增大而增大,盐分溶蚀时随盐渍土层厚度增大而减小。抗拔承载力随深径比增大持续增大,临界深径比约为4.5;随着深径比增大,盐渍土层状态对基础抗拔承载力的影响逐渐减弱;超过临界深径比后,结晶状态抗拔承载力与融化状态趋于一致。盐渍土层盐分结晶状态下的水平荷载影响系数高于溶蚀状态。     

对称双斜桩基础水平承载力模型试验研究

对称双斜桩基础是斜桩基础用于建筑物（构筑物）基础的基本形式。通过桩身对竖向的倾角分别为0°,5°,10°,15°,20°的模型试验,研究水平荷载作用下对称双斜桩基础的承载力特点,并采用比例系数的方法分析了双斜桩基础承载力与双直桩基础承载力之间的比例关系。研究发现：随着桩身倾角的增加,对称双斜桩基础的水平承载力逐渐增加,但其增加幅度逐渐减小;该试验条件下,斜桩与直桩水平荷载承载能力的比例系数从0°,5°,10°,15°,20°分别为1,2.2,2.3,3.0,3.5。     

嵌岩扩底短桩抗拔承载性能现场试验研究及数值模拟

为研究嵌岩扩底短桩的抗拔承载性能,在现场完成了4根扩底短桩的抗拔静载试验,详细地分析了单桩Q-s曲线,并将现行规范计算的极限抗拔承载力与现场试验结果相比较。在通过PLAXIS 3D软件验证数值模拟结果与现场试验结果吻合的基础上,进一步深入探讨了水平荷载对扩底短桩抗拔承载特性的影响。结果表明:扩底短桩的Q-s曲线呈陡变型,极限状态桩顶上拔位移与桩径之比的平均值为1.94%;现行规范计算结果过于保守,公路规范相比其它规范计算结果与试验结果较为接近;当水平荷载与上拔荷载的比值η分别为10%,20%,30%时,极限抗拔承载力呈线性减小,相比η=0时分别减小8.3%,16.7%,25.0%。研究结果对优化桩基设计有重要的理论意义和工程应用价值。     

水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究桩基在水平荷载H、竖直荷载V组合荷载作用下的承载机理。研究结果表明:在相同位移条件下,桩基的水平承载力随着桩基施加下压荷载的增加而减小;在相同水平荷载作用下,桩头水平位移随着施加的下压荷载值增大而增大;桩基受到的下压荷载越大,桩头转角(桩身倾斜程度)越大;桩基在承受水平、竖直组合荷载作用时,二者是相互影响的,在设计过程中必须要注意水平荷载H和竖直荷载V的组合作用。     

单桩竖向抗拔承载力离心模型试验研究

结合某海上风电场桩基工程中的大直径超长钢管桩抗拔承载力研究,利用离心模拟技术,初步推求得出荷载-位移的关系曲线（即Q-S曲线）,并与现场抗拔试验成果得出的Q-S曲线进行了比较,分析两者加载方式和加载速率的不同对Q-S曲线的影响。结果发现,上拔力的加载速率较快,求得的单桩抗拔极限承载力偏高。