土体侧移作用下既有轴向受荷桩性状的室内模型试验研究

堆载或开挖等引起的土体侧移对邻近轴向受荷桩的承载和变形性状可能会产生负面影响,对于这一问题目前尚缺乏充分的研究。采用室内模型试验研究轴向受荷桩在土体侧移作用下的承载和变形特性,重点分析了土体侧移、桩顶轴向荷载以及群桩效应等对桩基性状的影响。试验结果表明,桩顶轴向荷载和土体侧移的耦合作用使得桩身弯矩和位移均相应的增大;而两桩中的前桩对后桩具有遮拦效应,前桩的存在使得后桩的弯矩和变形明显变小。在工程实践中应充分重视土体侧移与轴向荷载的耦合效应对桩基性状的影响。     

基于离心模型试验的近断层桥梁桩基竖向承载特性研究

为探明断层发育区桥梁桩基的竖向承载特性及受力机理,通过土工离心模型试验,以桩基与断层水平距离及断层埋深变化为工况,开展近断层桥梁桩基础的竖向极限承载力、轴力和桩侧摩阻力演化规律研究。结果表明：断层的存在,抑制了桩侧摩阻力的发挥,进而影响近断层桥梁桩基础的竖向承载特性。桩基与断层水平距离由1D增加至5D,断层两侧桩基竖向极限承载力影响度平均降低16.62%～19.24%,桩身轴力逐步增大且衰减变缓,桩侧摩阻力逐步降低;断层埋深由0cm增加至32cm时,桩基竖向极限承载力影响度降低了9.16%～15.22%。近断层桥梁桩基设计时,可根据桩侧岩土体受影响范围,以此确定桩基与断层水平距离临界值与合理桩长。     

土体三轴加卸荷对桩基影响模型试验系统研制与应用

 为模拟土体三轴加卸荷对桩基侧摩阻力产生的影响,研制土体三轴加卸荷对桩基影响模拟试验系统。该系统包括4个子系统：三轴加卸荷系统、模型桩组、量测系统及数据自动采集系统。该系统可通过气压加载法在大直径土样顶面及侧向以较高荷载进行加卸荷,模拟不同土性、不同桩端约束条件下土体沉降或回弹对模型桩产生的影响,并通过试验验证其有效性和可靠性。试验表明：系统智能化程度高,可实现大荷载长期稳压,量测系统灵敏度高稳定性好;桩端自由悬空条件下,随土样竖向及侧向施加气压荷载增加,最大正负侧摩阻力增大,中性点发生在(0.5～0.6)L(其中,L为桩身长度)区域。卸荷初期土体回弹变形不大,但桩受拉力发展很快至较大值。系统可用于模拟土体不同路径加卸荷对工程桩的影响。     

黄土冲沟斜坡桥梁桩基竖向承载特性模型试验研究

为了探明黄土冲沟地形条件对桥梁桩基础承载力的影响,首次基于自主研发的能充分反映黄土冲沟区域桩基础特点与工作性能的模型试验平台,分析不同冲沟坡度、不同桩长桩基的竖向承载力,桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律,并结合试验结果提出相关的工程技术建议。研究结果表明:1随着坡度的增大,相同桩长的桩基承载力呈降低趋势,承载力影响度逐渐增大,变化范围在7%~35%之间;2在一定范围内,桩基承载力随桩长增加增幅越大,桩长增加到一定程度时,承载力增幅逐渐变缓;3随着坡度增加,相同入土深度下的有效桩长逐渐减小;4黄土冲沟斜坡区域桥梁桩基设计应充分考虑防止桩周土体流失的工程技术。     

膨胀土地基桩基承载特性模型试验研究

输电杆塔基础的修建往往需要穿越复杂地质条件地区,膨胀土地基在遇水失水过程中剧烈的膨胀性和收缩性,不仅会引起土体强度改变,同时会引发膨胀变形,二者耦合作用使得膨胀土地基承载力的变化更为复杂。对此开展大尺寸模型试验,通过改变土体含水率,研究膨胀土地基中桩基在最优含水率和饱和含水率条件下的抗压承载力和抗拔承载力变化。研究表明:膨胀土含水率的变化,对抗压过程中的极限承载力影响更为明显,对抗拔过程中的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,桩身极限侧摩阻力和桩端阻力均在减小,但极限端阻力减小幅度大于极限侧摩阻力。同一含水率情况下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而抗拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布。     

软土地区小型预制桩承载特性模型试验研究

通过模拟软土地区小型预制桩原型桩基础的受荷情况,利用相似原理,自主设计一套室内管桩模型试验方案,包括单桩和群桩的水平静载试验、竖向抗拔静载试验以及竖向受压静载试验,对不同荷载下小型预制管桩的水平及竖向承载力特性进行缩尺模型试验研究。结果表明:2×2群桩水平效率系数为0.75,抗拔效率系数为0.66,抗压效率系数为1.12,3×3群桩水平效率系数为0.52,抗拔效率系数为0.62,抗压效率系数为1.06。试验所得群桩效率系数与按照规范计算所得理论值大体一致但都略大于理论值,说明现行桩基规范的群桩效应综合系数法计算群桩效率系数是可行的,但若采用规范表取值则较为保守。该模型试验研究对软土地区小型预制管桩工程设计和应用提供了一定的参考依据。     

群桩基础受力特性的模型试验研究

基于相似理论与模型试验原理,通过相似比例为λ=100的室内模型试验,分别对大直径超长群桩基础的承载-沉降关系、承台下土体附加应力的发展、不同桩位的桩顶反力以及各桩的受力特性进行了研究.结果表明:超长群桩基础的荷载-沉降曲线与该地区单桩沉降曲线相似,也呈缓变型.承台底部土的附加应力呈边缘大、中心小的马鞍型分布.不同桩位的...     

群桩施工时周边土体位移分析

由于土体的复杂性及环境条件下的多样性和边界条件理论模拟的局限性,目前群桩挤土问题尚处在定性分析阶段。打桩时产生的深层土体水平位移并非各单桩效应的简单叠加,其机理比较复杂,本文就一个工程实例进行分析,给出群桩施工对周边深层土体位移影响的一般规律。     

土体边坡振动台模型试验的相似律研究

在相似第三定理的基础上,采用相似转换的方法,完成了土体边坡振动台模型试验中模型边坡和原型边坡中相似关系设计,推导过程中假设土体的抗剪强度遵循莫尔—库仑定理,考虑地震过程中土体的实际性能,选用等价非线性粘—弹性模型作为土体动力计算模型,对所得相似律进行归一简化,最终得到了符合实际又较简洁的边坡振动台模型试验相似律。     

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。     

超长PHC管桩偏位对其竖向承载力影响的研究

以上海某工程超长偏位PHC管桩竖向承载力分析为背景,采用有限元数值分析方法,同时考虑桩身结构强度和土的强度,对该工程超长PHC管桩由于水平偏位而对竖向承载力产生的影响进行了计算分析。计算结果表明,存在一个临界偏位值,当桩顶偏位值大于该值时,该区域为按桩身极限弯矩控制的计算区域;当桩顶偏位值小于该值时,该区域为按土体强度控制的计算区域。桩基载荷试验结果证明,所采用的分析方法和计算结果是有效的,根据该计算方法可方便地绘制PHC管桩的竖向极限承载力和桩顶水平偏位的关系曲线。     

桩侧堆载作用下被动桩受力性状研究

桩周大面积堆载产生的土体变形不仅会引起桩身负摩阻力,也会使桩基承受较大的侧向荷载。文章应用三维有限元方法对桩侧堆载作用下的被动桩受力性状进行了分析,并研究了桩顶荷载对被动桩受力变形的影响。在桩侧堆载的作用下,桩身产生了较大的侧向位移与弯矩,同时出现负摩阻力和桩身轴力。桩身侧移和桩身轴力随着堆载距离的增加而减小,随着堆载量的增加而增大。桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩,加剧桩身弯曲变形和内力。     

基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响与加固分析

基坑开挖引起的环境效应越来越受到重视,特别是基坑开挖对邻近桥桩的影响。以厦门地区某水闸深基坑工程为背景,采用有限元软件建立三维数值分析模型,研究水闸深基开挖时邻近桥梁桩基的响应性状,对土体采用HS本构模型模拟,考虑桩土相互作用,桥桩采用Embedded桩单元模拟。分析了桩基两侧土体明显的位移,对比二维与三维得到的结果,验证了大间距桩基二维等效是合理可行,归纳总结二维简化分析注意的事项,提出了相应的加固措施,取得了基坑施工与邻近桩基相互影响的基本认识,可为数值模拟在基坑工程中的应用提供借鉴。     

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.     

基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体变形研究

基坑围护结构侧向变形引起的土体侧移和沉降,会对坑外桩基的水平和竖向承载性状造成影响。基于影像源法,在综合考虑围护结构变形、地表沉降以及围护结构变形方向对坑外土体位移影响的基础上,对基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体侧移和沉降计算方法展开了研究。首先,采用分段法,分别研究了围护结构变形和地表沉降作用下坑外土体侧移及深层沉降;然后,基于叠加原理,针对坑外任意点位置土体侧移和沉降,推导出了适用于不同基坑围护结构变形模式的相关计算公式;最后,将采用本文方法得到的坑外土体侧移及沉降计算结果同实测结果及现有理论方法的计算结果进行对比分析。结果表明,采用本文方法得到的坑外土体侧移及深层沉降与现场实测结果吻合度更高,从而验证了本文方法的可行性。     

大直径嵌岩灌注桩水平荷载试验研究

桩在水平荷载作用下的受力性状是一个复杂的桩土相互作用过程。本文结合工程实例,通过现场水平静载试验,实测得到了水平荷载作用下大直径嵌岩灌注桩桩土共同作用时的工作性状,分析了桩体水平力、位移与时程关系、水平力与位移梯度关系、临界承载力以及地基土的水平抗力比例系数。试验结果可为今后同类桩的设计与研究提供参考。建议采用位移控制设计桩基础。     

钢筋混凝土柱在冲击荷载作用下破坏模式的研究

推导了钢筋混凝土柱在冲击荷载作用下弯曲型变形与直剪型变形两种单自由度模型动力反应计算公式,并尝试将构件几何尺寸、材料力学性能以及冲击荷载都作为随机变量,考虑荷载不同持时及不同峰值,用打靶法计算了一个实例构件在瞬时冲击荷载作用下的破坏概率,为初步判断构件的破坏模式提供依据。计算结果表明荷载持时与峰值是决定结构构件破坏模式的重要因素。     

土阻力引起桩中应力波衰减的模型试验研究

本文通过桩的模型试验,对土阻力引起的桩中应力波衰减进行了较为系统地研究,获得了土阻力引起桩中应力波衰减的初步规律.应力波在桩身中的衰减比土阻力造成的小得多,土阻力引起的应力波峰值衰减约在0.0057～0.056dB/cm范围内.另外,由于土阻力的出现,致使缺陷处反射波幅值减小,甚至消失,这是须特别注意的.     

砂土中隧道施工引起近接隧道位移的试验研究

新建隧道施工对近接隧道的影响,一直是隧道设计和施工中必须考虑的问题,但现阶段对此还没有一致的认识。为了进一步研究新建隧道施工对近接隧道影响机理,设计了能够模拟隧道分步开挖的室内模型试验装置,并用该试验装置进行了砂土地层中新建隧道施工引起近接水平平行隧道位移的试验研究。试验重点研究了两平行隧道间净距、埋深对既有隧道位移的影响。通过对试验结果分析,得到了既有隧道拱顶和靠近新建隧道一侧拱腰部位的位移发展规律。试验结果分析表明,新建隧道开挖会对既有平行隧道结构产生侧向挤压效应,隧道埋深和净距对既有隧道的位移都有影响,但隧道间净距变化对位移量的影响更大。当隧道间净距大于2倍隧道直径时,新建隧道开挖对既有水平平行隧道位移的影响非常小。研究成果可为砂土地层中近距离平行隧道设计和施工提供参考。