抗拔桩循环承载特性数值模拟分析

抗拔桩广泛应用于工业民用、桥梁、港口及近海工程.服役期间,抗拔桩不仅承受结构自重产生的静态荷载,同时承受竖向循环荷载.在循环荷载作用下,桩身上拔量是评判抗拔桩承载性能的重要指标.采用FLAC3D有限差分软件,模拟分析在竖向临界循环荷载水平较大时,抗拔桩的循环位移特性.研究表明,每次荷载循环中,抗拔桩上拔变形速度随荷载增加而逐渐加快;随循环次数的增加,桩身以及桩侧土体发生累积塑性变形,桩顶和桩端上拔位移逐渐增大,桩身回弹率则呈下降趋势;桩身长径比显著影响抗拔桩在循环荷载作用下的位移特性,长径比越小,桩身上拔量越大.     

黄土地基中抗拔桩与抗压桩对比试验研究

通过对4根相同桩长、桩径、位于同一场地的灌注桩在竖向的拔力和压力作用下的对比试验,研究分析黄土地基中的抗拔桩和抗压桩的承载能力和位移特性,并对抗拔桩桩周地表的变形进行分析。结果表明,在相同的桩顶荷载作用下,抗拔桩桩顶上拔量大于抗压桩桩顶沉降量,当抗拔桩的上拔荷载大于1 100 kN后,侧阻力迅速退化。随着荷载的增加,抗拔桩上部侧摩阻力变化较小,而在桩身下部,侧阻增长较快。抗拔桩在2 900 kN的上拔荷载下,在距试桩中心3.667倍桩径处,地表仍有0.2 mm的隆起变形。     

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.     

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。     

DX桩抗拔承载力机理的现场试验研究

通过大比例尺的现场模型DX桩静荷载试验 ,对DX桩的抗拔性能和荷载传递机理进行了研究。结果表明 ,DX桩的抗拔承载力明显大于同等条件下的等截面桩 ,且DX桩的荷载 -上拔位移关系呈缓变形 ;DX桩的承力盘发挥的端承阻力在总抗拔承载力中占有较大比例 ;由于DX桩承力盘发挥了挤压效应 ,DX桩桩身的平均单位抗拔侧阻力值也明显大于等截面桩。对等截面抗压桩、等截面抗拔桩和DX抗拔桩的侧阻力进行了比较 ,对承压和上拔两种加载方式下的侧阻力差异进行了分析     

抗拔桩和抗压桩受力性状异同性研究

针对抗拔桩荷载传递机理和承载性状的研究比较缺乏的现状,本文通过对杭州某工程软土地基中抗压、抗拔钻孔灌注桩静荷载试验和桩身轴力的实测资料分析,研究了抗压桩与抗拔桩受力性状的异同性,得出了不同的荷载作用机理。结果表明抗拔桩和抗压桩的侧阻、端阻存在很大的不同,抗压桩端部侧阻发生增强效应,而抗拔桩端部侧阻出现退化效应。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

采用缓粘结预应力筋的新型抗拔桩受力特性研究

介绍了一种采用缓粘结预应力筋的新型抗拔桩,对该新型抗拔桩的施工工艺进行了总结,并且通过现场试验对比分析了无粘结预应力抗拔桩和缓粘结预应力抗拔桩的荷载变形特性、受力机理和桩身裂缝分布。试验结果表明：缓粘结预应力抗拔桩的单桩承载力比无粘结预应力抗拔桩提高了3.7%～26.7%,并且其顶部位移满足一般建筑物的抗浮要求;无粘结预应力抗拔桩在试验过程中桩身整体先处于受拉状态,当荷载大于预应力时,抗拔桩从下部桩身开始呈现受压状态,缓粘结预应力抗拔桩在试验过程中桩身整体处于受拉状态,并且下部桩身为主要受力部位,抗拔桩受力效果较好;两种试桩在试验过程中桩身未出现裂缝;与无粘结预应力抗拔桩相比,缓粘结预应力抗拔桩有更好的整体性,能够有效防止由于钢绞线变形导致抗拔桩与承台锚固部位产生裂缝,保证桩顶钢绞线与外部隔离,防止钢绞线产生锈蚀。     

膨胀土地基载体桩承载力特性数值分析

为研究载体桩在膨胀土地基中的承载变形性状,基于极限平衡原理,推导出了载体桩的抗拔承载力公式.考虑含水率对地基土弹性模量的折减影响,应用有限元模型分析了下压和上拔荷载下载体桩的承载特性随土体含水率的变化规律,结果表明随着膨胀土含水率的增加,载体桩的极限抗压和抗拔承载力下降均较明显,含水率相同的抗压桩承载力大于抗拔桩.不同含水率条件下,桩身轴力均随着深度的增加而减小,抗拔桩在桩端处有轴力急剧减小的现象,且含水率越高减小的幅度越小;抗压桩的极限侧摩阻力沿桩深度先增大后减小,含水率越高其最大值越靠近桩中部,抗拔桩的极限摩阻力沿桩长逐渐增大,在桩端处有突增的现象,含水率越高突增的幅度越小.     

抗拔桩和抗压桩的机理分析及承载力计算

通过分析抗拔桩与抗压桩桩周土在桩身部位及桩端部位应力路径的不同,阐述了抗拔桩和抗压桩不同的荷载传递机理,在计算黏土地基中钻孔灌注桩的抗拔承载力时,针对抗压桩和抗拔桩侧阻在桩身部位和桩端部位土体应力的不同,引入了两个侧阻折减系数,并通过实例验证了公式的可行性。     

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。     

基于荷载传递函数法的单桩抗拔承载力计算方法研究

采用荷载传递函数法,推导考虑桩身自重的抗拔桩的基本微分方程,建立荷载增量与变形增量的迭代关系。根据位移协调法,给出了荷载-位移加载曲线的计算步骤。通过与实际工程中试桩的实测结果进行对比,表明计算结果相对偏小,总体吻合情况良好,说明了该方法计算抗拔桩的可行性。此外,对桩身的设计参数进一步作了参数分析,考察承载力的变化规律。结果表明,当桩体满足承载力要求时,改变桩身的配筋率和混凝土强度对桩体的抗拔承载力影响不大,桩长和桩径是抗拔承载力主控因素。     

混凝土受拉特性对抗拔桩受力变形的影响分析

国内外关于抗拔桩的研究主要集中在抗拔桩的承载力方面,而对变形特性研究相对较少。本文根据不同场地的三根抗拔工程桩荷载-位移曲线,绘制"荷载-位移梯度"曲线,发现钢筋混凝土抗拔桩也像水平受荷桩一样存在临界荷载,预应力及混凝土的受拉性能对抗拔桩的受力变形有重要影响。基于混凝土受拉"应力-应变"关系,推导得出钢筋混凝土"受拉模量与应变"的关系,用MATLAB语言编制考虑桩身模量变化的抗拔桩荷载传递分析程序,参数分析表明混凝土标号和配筋率对抗拔桩受力变形有较大影响,考虑钢筋混凝土受拉特性时,抗拔桩的荷载-位移曲线模拟结果与实测更为接近。     

抗拔桩桩距对筏基基础梁内力的影响

在布置相同抗拔桩数量的情况下,抗压抗浮工况会有各自对应的最佳布桩方式,而布桩时桩与柱荷载作用点之间的距离是影响布桩效果的重要因素。为直观研究抗拔桩与柱荷载距离对地基梁内力的影响,本文结合某工程实例,将抗拔桩全部布置在筏基地基梁下,通过改变抗拔桩与柱荷载之间的距离,分析在抗压和抗浮两种不同工况下,桩-柱距离对筏基地基梁内力的影响,并找出最佳平衡点。     

黄河冲积互层预制方桩承载特性试验研究与分析

桩周注浆预制抗拔桩在厚冲积层地区的研究与工程应用较少。设计出适合济南厚冲击层地区的桩型与桩周水泥土配合比,并采用足尺试验对不同变量因素下预制桩进行对比研究。试验研究表明:被加大水泥百分比后的水泥土包裹的桩体荷载变形曲线更为平缓,桩体回弹率增大,桩侧阻发挥效果更佳;m值并不是某一地层固有的参数,与试验桩形体动态存在一个急速衰减、缓慢衰减和趋于平稳的过程,最终维持在10~30MN·m~(-4);桩长对抗拔桩的承载特性在一定程度上发挥作用,尚不是主要因素,探讨桩身变形随荷载的发展规律足以证明。现场试桩试验初步研究了厚冲积层地区预制抗拔桩的可行性。     

DX桩抗拔位移的弹性理论解析解

通过将反映桩基荷载传递机理的“套叠”式桩周土变形模式与弹性理论相结合,推导了桩身带有承力盘DX抗拔桩的荷载-位移关系的解析解。该解析解可反映桩的变形以及桩周土模量随深度变化等因素的影响,且计算较为简便。通过有限元数值模拟对计算模式可能引起的误差进行分析并以DX抗拔桩现场试验结果进行了验证,表明给出的解析解可较好地反映DX抗拔桩在工作状态下的荷载-位移关系,可为DX抗拔桩的工程设计提供参考。     

抗拔桩、抗压桩载荷试验及其结果对比分析

近年对于桩基础中抗压桩的受力性能已有较多的研究,而抗拔桩的受力性能更多的是参考抗压桩经验,文中通过珠海横琴某试桩工程,对不同桩径的试验桩进行单桩竖向抗压与抗拔静载试验,并在各级荷载作用下进行桩身内力测试,分析两种桩型的受力情况及其差异性,本项目试桩成果可为本地区桩基础设计和施工提供参考。     

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。     

自平衡试验与传统试验的比对研究

本文介绍了原位试验过程,对一根原型桩分别进行了自平衡试验、抗压试验和抗拔试验,抗压试验过程中测量了荷载箱在分级荷载下的荷载,同时用钢筋计测量了桩身应力,分析了自平衡试验与传统静载荷试验中极限承载力的差异,得到了自平衡承载力转换为抗压、抗拔承载力的转换系数。试验结果表明,上桩的抗压承载力最大,自平衡承载力次之,抗拔承载力最小;有桩端支撑时,桩侧承担的荷载增加了29.04%,说明增加桩端阻力可以增加桩侧摩阻力;在自平衡载荷试验和抗压试验均达到极限状态时,自平衡试验的荷载箱受力荷载大于抗压试验时的荷载,说明自平衡试验对应的极限端阻力大于抗压状态下的极限端阻力;上桩在没有端承条件下的抗压承载力与自平衡承载力相等,说明在相同端承条件下,上桩的自平衡摩阻力与抗压摩阻力不存在明显差异。     

抗拔灌注桩预应力技术的试验研究初探

通过高强钢绞线对抗拔桩施加预应力,改变桩身受力状态,控制桩身裂缝;桩身在预应力作用下侧胀变形,提高桩侧阻力。本文通过试验对预应力抗拔桩的抗裂性能、承载力以及荷载传递特性进行了初步分析。