桩基础承台效应分析

对单桩、不同尺寸的单独承台、不同复合桩基的模型进行了压载试验。并从理论上分析了低承台复合桩基在承台的作用下桩周土受荷变化、荷载传递变化及承载力的变化,得出承台不但本身可分担荷载,而且可使桩侧摩阻力、端阻力均有提高的结论。证明了低承台复合桩基在竖向荷载作用下,承台的效应可提高桩基承载力。     

水平静力荷载作用下桩伴侣工作性状有限元模拟及与无伴侣构造形式的比较分析

借鉴现浇混凝土大直径管桩(PCC 桩)水平承载足尺试验和数值模拟的成果,建立水平荷载作用下多个构造形式有无伴侣的单桩有限元数值模型。对比计算与分析表明,对于低承台桩基设置桩伴侣可确保承台向地基土传递水平荷载,成倍减小基桩的应力和位移;对于桩身范围地基土模量低的低承台桩基的水平承载性状也有一定的改善;配备桩伴侣后,将桩与承台的连接方式由刚接改为铰接也能大幅度减小桩身内力,桩顶与承台的距离可单纯考虑竖向承载力和变刚度调平基础底板沉降的需要;设置桩伴侣后可取消褥垫层;桩伴侣的高度变化对水平荷载作用下桩内力和位移影响很小;在罕遇地震等荷载工况下,桩伴侣可作为耗能构件,首先牺牲伴侣,避免或延迟桩头的破坏。     

基于现场试验的单桩水平承载力分析

基桩的水平承载力受桩侧土性质、桩身强度、桩顶约束等因素影响。在进行单桩水平承载力试验时,降低上述因素对单桩水平承载力的影响,准确选取单桩极限受力工况,对桩基水平承载力的验收具有重要意义。本文通过基桩静载试验,分析基桩在不同性质桩侧土、不同桩顶约束及不同受力方向等条件下的水平承载力试验值,对水平承载力的影响因素进行了归纳总结。     

竖向及水平荷载加载水平、顺序对单桩承载力的影响

在桩基础设计中通常分别确定单桩的竖向和水平承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。软土地基上建造超高层建筑有时需要采用长度达80 m甚至更长的超长桩,目前考虑超长桩的竖向荷载和水平荷载二者之间相互作用的研究还很少。利用有限元软件ABAQUS模拟天津市某工程的79 m长桩载荷试验结果,通过参数调整使有限元计算结果与载荷试验的结果一致,在此基础上进行仿真模拟,研究竖向及水平荷载作用下超长桩的荷载传递与变形特点。分析结果表明超长桩表现出与已有文献中的刚性短桩不同的变形特性:对于承受水平荷载与竖向荷载的桩,竖向荷载对水平荷载作用下桩的性状的影响与竖向荷载相对于水平荷载的施加顺序、竖向荷载的大小以及土质条件等均有关。就本文算例,先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向荷载,在最优竖向荷载作用下,竖向荷载减小桩顶侧移的有利作用最明显,且竖向荷载减小桩顶侧移的作用主要表现在水平荷载加载后期,即水平荷载较大时。在土质条件较好的情况下竖向荷载对桩顶侧移的有利影响不如土质条件较差时那样明显。先施加水平荷载再施加竖向荷载时,竖向荷载不再起到减小水平荷载作用下桩顶侧移的作用。加载顺序变化对桩水平承载力的影响要大于对桩竖向承载力的影响。     

竖向荷载作用下PHC管桩水平承载力数值模拟

竖向荷载对桩基水平承载力的影响较为复杂,目前确定桩基水平承载力通常不考虑竖向荷载的影响。采用数值模拟的方法研究竖向荷载对PHC管桩水平承载力的影响,混凝土采用弥散开裂模型,桩周土采用Mohr-Coulomb模型,并考虑了纵筋预应力的作用。模拟结果显示竖向荷载显著增大了单桩的水平临界荷载Hcr和开裂弯矩Mcr,同时增大了桩身位移。认为竖向荷载较大时应考虑其对单桩水平承载力影响。结论对桩基水平承载力的设计有一定指导意义。     

砂土中竖向和弯矩荷载下单桩水平承载特性试验研究

 为研究单桩在桩顶预先施加竖向和弯矩荷载下的水平承载特性,通过自行加工的组合荷载加载装置,进行一系列室内单桩模型试验,分析砂土中预先施加的不同竖向和弯矩荷载对单桩水平荷载下的水平位移、桩顶转角、桩身弯矩以及地基比例系数m值的影响。试验结果表明：当预先施加的竖向荷载小于单桩竖向极限承载力的一半(Vu/2)时,相同水平荷载下单桩的水平位移有所减小,单桩的水平极限承载力得到提高,桩身最大弯矩有所减小,并且竖向荷载越大,越有利于单桩的水平承载性能;弯矩荷载的存在不利于单桩的水平承载能力,显著降低单桩的水平极限承载力;另外,水平荷载的施加对单桩的竖向位移影响较小;当砂面处水平位移较小时,m值随着水平位移的增加迅速降低,当水平位移增加到一定程度,m值减小的幅度越来越小,最后趋于一个稳定值。     

大直径钢管复合桩承载特性研究

为了研究钢管复合桩承载特性,以鱼山大桥桩基工程为背景,选取53^#桩开展自平衡试验,并将试验结果转换为传统静载试验结果,利用数值建模软件ABAQUS进行实况建模,在计算结果与实测结果吻合的基础上分析了在竖向荷载作用下钢管竖向应变沿深度的分布规律,并改变桩基钢管厚度参数,施加水平荷载,分析了钢管复合桩钢管厚度对桩基承载性能的影响。研究结果表明:自平衡转化Q-s曲线平稳无突变,单桩极限承载力为71 293.75 kN;数值模拟结果与实测值吻合,在竖向荷载作用下钢管竖向应变随深度呈“盘底”形;钢管的存在能为核心混凝土提供约束作用,并提高桩基的抗弯刚度,且钢管厚度越厚、桩基的水平极限承载力越大;钢管弯矩沿桩身先变大后变小,最大值出现在31 m附近;桩身剪力从桩顶往下缓慢减小,在钢管底部位置开始桩身剪力大幅减小,再往下传递出现负值。     

承台(基础)-桩-土不同构造形式下的相互作用研究

桩与承台 (或基础 )之间可能有嵌入、接触和隔一层褥垫层三种构造形式 ,针对现有桩与承台连接的复合桩基和在桩顶设置褥垫层的刚性桩复合地基构造形式 ,提出了在桩顶与基础之间预留净空以发挥土承载力的一种新的构造形式。对不同构造形式 ,进行了一系列现场足尺单桩复合地基试验 ,对竖向荷载作用下承台 (基础 ) -桩 -土相互作用、破坏模式、承载力确定等进行了对比分析与研究。     

黄土塬地区大直径长桩承载性状与优化设计研究

 黄土塬地区桩基问题研究匮乏,依托陇东首栋超高层建筑,在试验桩身上布置混凝土应变计、钢筋应力计,承台底板下和桩端布置土压力盒,对原地基土、单桩基础和单桩承台基础分别进行现场原位载荷试验;利用ANSYS有限元软件对全短桩基、全长桩基及长短桩组合桩基在竖向荷载作用下的筏板沉降变形、地基土应力场与沉降变化进行分析。结果发现：(1) 黄土塬场地地基土夹层交互分布、湿陷性不连续,存在由非湿陷性黄土变成湿陷性黄土的可能,桩周土层对桩基内力传递与分布影响显著,桩身出现多个中性点,湿陷性土层下限深度确定更加复杂;(2) 各级荷载作用下,桩基Q-S曲线呈缓变型发展,表现为典型的摩擦型桩,桩身内力发挥具有异步性;试验加载至8 000 kN时,桩顶最大沉降为8.15 mm,单桩和单桩承台端阻力分别仅占桩顶荷载的4.8%和2.1%;(3) 单桩承台基础中承台底部实测反力呈倒“盆”形分布、边缘应力较大,桩–土–承台体系的承载性能优于单桩基础;桩基础设计时,可结合经验以承载力和最大允许变形量进行控制,提高桩身线刚度抵抗自身压缩变形,减小桩基上部沉降;(4) 长短桩组合桩基础充分利用与发挥了长桩控制沉降的作用与地基土浅层承载的能力,减少了长桩数量,节省了桩基造价,值得进一步深入研究。     

隧道开挖对桩基影响的室内模型试验研究

隧道开挖后,在水平方向和竖直方向均会产生土体位移,由于土体位移和桩的轴向荷载的作用,会使桩身位移和弯矩增大,因此在桩基设计中需要考虑土体位移与轴向荷载的共同作用。针对这一情况,设计桩顶竖向荷载与隧道开挖引起的土体位移共同作用下桩基的模型试验,根据隧道埋深的不同,选取不同的加载模块以模拟隧道开挖引起的土体水平和竖向位移模式。试验结果表明,随着土体位移和竖向荷载的增大,单桩和群桩的弯矩和位移均增大,单桩的弯矩和位移大于群桩中的前桩和后桩,前桩与后桩之间存在明显的遮挡与支撑作用,此外桩顶竖向荷载的影响是不可忽视的。     

复杂受荷条件下PCC桩承载特性研究

采用有限元软件ABAQUS建立了复杂受荷条件下PCC桩数值分析模型,并采用现场PCC桩试验结果与模型计算结果进行了对比验证。研究结果表明,相同后期水平荷载作用下,桩顶和桩身水平位移均随先期竖向荷载的增大而减小;先期竖向荷载的存在有利于单桩水平极限承载力的提高;不同的竖向-水平荷载作用下桩身弯矩分布的变化规律不同,后期水平荷载不超过单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大而减小;后期水平荷载大于单桩水平承载力时,桩身弯矩随先期竖向荷载的增大先增大后减小;不同位置处的桩侧土抗力受先期竖向荷载的影响不同,迎土侧土抗力有所增大,其他位置处变化很小。     

竖向下压循环荷载作用下单桩承载力及累积沉降特性模型试验研究

竖向循环荷载作用下,单桩的承载力及变形特性均不同于静荷载情况。利用浙江大学自行研制的大型地基与边坡工程模型试验系统开展了单桩基础竖向下压循环荷载作用下的大比例模型试验,获得了不同侧/端阻比下桩基的循环承载力及桩顶循环累积沉降。试验发现:存在一最小循环荷载比,当循环荷载比小于该值时,桩顶不会发生循环累积沉降;一定循环次数内桩顶循环累积沉降基本与循环次数成正比,且循环累积沉降与循环次数的比值近似与桩顶循环荷载比呈线性关系。通过给定单桩循环破坏标准,绘出了模型桩的循环承载力曲线,发现侧/端阻比较大的桩基更易发生桩顶循环累积沉降;通过拟合桩顶无量纲沉降,可预测桩基循环累积沉降的发展。最后提出了长期循环荷载作用下单桩基础的工程设计方法。     

组合荷载作用下斜坡上桩基础水平承载特性研究

斜坡上桩基础不仅要承担上部建筑物传递下来的竖向荷载,还要承担斜坡传递下来的土压力等水平荷载,构成了复杂的桩-土相互作用体系。为研究斜坡上桩基础在竖向和弯矩荷载作用下的水平承载特性,通过自行设计的组合荷载加载装置,开展了四种工况下斜坡上单桩室内模型试验。分析在组合荷载作用下桩顶沉降、水平位移、桩身弯矩、桩侧土压力以及地基比例系数m值变化规律。试验结果表明:在桩顶施加竖向荷载有利于提高单桩的水平承载力,减小桩身的水平位移、弯矩和桩前侧土压力;在桩顶施加弯矩荷载-不利于单桩的水平承载力,随着弯矩作用的增加,相同水平荷载作用下,桩身水平位移和桩前侧土压力明显增加,而水平荷载对桩顶的竖向沉降影响较小;地基比例系数不仅与桩周土体有关,还与施加的荷载类型和桩土交界处的水平位移有关,地基比例系数随桩土交界处水平位移的增加迅速减小,最后趋近于稳定。     

不同竖向荷载下PHC管桩水平承载性能研究

在桩基设计中通常分别确定单桩的竖向和水平向承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。本文通过现场的载荷试验,分析了PHC管桩在不同竖向荷载下的水平承载性能,利用有限元软件ANSYS对该实例进行数值模拟,结果表明：在先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向...     

黄土地区长短组合桩的承载力及变形特性试验研究

黄土地区新型桩基问题研究匮乏,为了在黄土地区引入并推广长短组合桩基础,需深入研究该桩基的承载性状。研制了室内模型试验装置,在单桩、4根组合桩及8根组合桩工况下通过伺服加载系统对试验装置进行了加载,全面地分析了桩身承载力和变形特性。结果表明:桩身轴力和侧摩阻力的发挥具有异步性,长桩的破坏形式为刺入型破坏,但短桩不是很明显;在4根桩组合试验工况中,桩身承载力极限值与单桩略相等,桩侧摩阻力最大值出现的位置与单桩相比有所不同,长桩分担的荷载比例比短桩高;在8根桩组合试验工况中,在每级荷载作用下角桩的桩身荷载均比边桩、中心桩都大,与单桩承载力相比,其长桩(角桩、边桩)和短桩(中心桩)的桩身承载力及桩侧摩阻力均有显著的提高,角桩的桩顶荷载分担比略高于边桩。     

钢管桩逆作复合基础竖向承载性能试验研究

为了研究砂性土中钢管桩复合基础的承载特性,设计了模型桩系列试验。结果表明:对于单桩复合基础,封桩前阶段的荷载全部直接由承台底砂土承担,封桩后阶段桩体达到极限承载力之前,桩体分担的荷载占荷载增量的73.5%～92%,当桩的承载能力达到极限后,随着荷载的继续增加,桩分担的荷载比例较之前衰减明显,而土体分担的荷载比例增加。钢管桩八桩复合基础中,桩身轴力在桩身上部的衰减梯度明显小于中下部,角桩衰减速率最大,边桩次之;桩身摩阻力自上而下逐渐发挥,桩顶以下1.55 m处摩阻力达到最大;每级荷载作用下,角桩的侧阻力大于边桩。钢管桩群桩复合基础的竖向承载力远大于相对应的高承台群桩承载力。     

大直径群桩基础承载特性现场试验及数值模拟分析

文中利用虚拟仿真方法对基桩、群桩的竖向及水平向的承载特性进行分析。结果表明,随着荷载的增加,桩顶水平位移不断增加,最大水平位移为34.6 mm;当加载量为800 kN时,荷载位移曲线开始出现弯曲趋势,该条件下的桩顶水平位移为10 mm;第一级荷载下的承台中心点竖向位移为5 mm,最大荷载下的承台中心点竖向位移为86 mm;第一级水平荷载下的承台中心点水平位移为3 mm,最大水平荷载下的承台中心点水平位移为38 mm;中心桩的桩顶竖向位移最大为86 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为83.5 mm;中心桩的桩顶水平位移最大为38 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为35.2 mm。     

单桩水平承载力的计算与实测

介绍了单桩水平承载力的设计估算公式(不考虑桩顶竖向荷载作用的)及影响计算结果的参数,通过实例取合理的参数进行理论计算,并与考虑桩顶竖向荷载作用的单桩水平承载力的试验结果进行比较分析,得出考虑桩顶竖向荷载作用是合理的,理论公式的计算结果偏小。     

横竖向荷载共同作用下的基桩模型试验研究

桥台桩是在竖向和横向荷载共同作用下工作的.实践表明,桩基的极限承载力受横向荷载的影响很大.本文利用模型桩进行实验,讨论基桩在竖向和横向荷载共同作用下的受力特性和变形性能,来研究基桩的极限承载力.实验表明,竖向荷载的增大对桩身弯矩和桩顶位移的影响不大,而横向荷载的增大对桩身弯矩和桩顶位移的影响很大,直接导致基桩承载力的降低.因此在实际设计中,基桩的自由长度和横向荷载对其承载力的影响不容忽视.     

桩基静载试验内力及变形计算应用研究

单桩竖向抗压静载试验除了用来确定桩基的竖向抗压承载力还用来了解桩基在竖向荷载的作用下桩自身及与桩周地层之间的内力分布与位移变形。结合实际工作采用慢速维持荷载法结合钢筋计应力测试技术对桩基检测规范所涉及到的基桩竖向应力变化及桩体变形的试验参数进行实际测试,全面展现桩基在不同竖向荷载作用下桩身摩阻、轴力、桩身压缩量、阻力分布及发挥进程等参数的变化情况及计算成果。