大直径人工挖孔桩水平承载力试验研究

通过对三根人工挖孔灌注桩水平加载试验研究，总结了在桩侧土为粉土及中密至密实的中粗砂地基条件下桩的水平承载力，并按不同的方法进行了计算比较，提出了一些看法，供设计时参考。     

不同桩端形状对短桩垂直承载性状影响的模型试验研究

预制短桩因桩端截面形状的不同可分为敞口桩与闭口桩。对于不同的地质条件,闭口桩桩端几何形状多种多样。工程中也常对预制桩加桩尖,从而有效减小沉桩阻力,加快施工进度。本文对三种桩端形状(平底、锥角为90°的锥形、半球形)的短桩模型进行了室内静载试验,揭示了不同桩端形状对短桩垂直承载性状的影响。     

基于分形理论的人工挖孔嵌岩桩承载特性分析

嵌岩长桩的承载性能主要取决于桩-岩接触面的剪切强度。基于岩体结构面强度的研究方法,引入分形维数描述的两相接触介质粗糙表面的抗剪强度公式,建立了以分维数表示的嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得了弹性条件下的桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式。基于所获得的解答,深入地探讨了分形维数D对桩侧摩阻力?、桩身轴力P及桩端荷载分担比Pb/Pd的影响规律。研究表明:同等条件下一定范围内粗糙分维值D越大,桩侧摩阻力在桩身上部分布越集中,荷载传递深度越小,桩端荷载分担比Pb/Pd也越小;长径比l/d越小,桩端荷载分担比越大,反之越小。工程算例对比分析表明:理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

基于现场试验的超长桩端阻力承载性状研究

为弄清大直径超长桩端阻力承载特性,基于15个场地中共32根桩的现场试验资料,采用作图法、归一化处理法、数学模型拟合法研究了大直径超长桩端阻力随桩端沉降的发挥性状。发现,桩端阻力随桩端沉降的变化主要有3种类型,即类型一(近似直线增加型)、类型二(转折点后增幅大为变缓的双折线增加型)、类型三(转折点后增幅几乎为0的双折线增加型),3种类型代表着大直径超长桩的破坏型式大致分为类型三代表的桩端刺入破坏和类型一、类型二代表的桩端整体剪切或局部剪切破坏;玻耳兹曼数学模型拟合桩端阻力-桩端沉降归一化曲线的效果好,相关系数R2达0.95以上;桩端阻力达到极限状态时的桩端沉降值至少在0.444d―123.433d之间,显示超长桩端阻力极限状态时的桩端沉降基本上无定值,但大部分在1.00mm―40.00mm之间;注浆后的端阻力为注浆前的2.5倍以上。结果表明,超长桩的端阻力不能被忽略,应加强研究,应充分利用它。     

桩端岩溶顶板的破坏特征试验与理论计算模型研究

基于分离相似设计方法,开展了顶板厚度和溶洞直径变化下桩端顶板的破坏特征模型试验,并构建了相应的安全厚度理论计算模型。1)溶洞顶板厚度的大小影响了桩基嵌岩端荷载的传递路径,厚度越大传递范围越广,形成的剪切带体积越大。顶板厚度t≤1.0d时(d为桩径)顶板临空面处易发生冲切破坏,此时溶洞顶板的自身稳定性起控制作用,顶板厚度越小,溶洞临空面处脱落体积越小;顶板厚度1.0d< t ≤2.0d时,表现为锥形冲切失稳驱动上部剪切错动的破坏;顶板厚度t >2.0d时,表现为上部剪切错动驱动临空面的锥形冲切失稳,且溶洞直径小于剪切错动体的横向宽度时,剪切破坏最终发生在桩-岩界面的竖向投影范围以内。顶板厚度较小,对应的Q-S曲线为典型的陡降型曲线,而厚度较大时Q-S曲线为典型的缓变型。2)顶板具有一定厚度情况下(t≥2.0d),洞径较小(l≤3.0d)时,桩端剪切变形较为显著,上部剪切错动达到一定程度后,顶板临空面才发生冲切破坏,此时Q-S曲线呈现缓变型趋势;洞径较大时(l >3.0d),顶板临空面处冲切现象较显著,且洞径越大锥形冲切块的体积越大,此时Q-S曲线呈陡降型变化特征。3)以锥形冲切破坏计算模型进行工程设计风险较大,而冲-剪破坏理论模型与顶板岩体强度、完整性、桩径、嵌岩深度、施工方法及工艺等相关,故现场条件下即可计算出顶板的最小安全厚度值。     

挤扩支盘桩承载变形特性的试验研究及承载力计算

根据单桩静载荷试验及桩身轴力的测试结果,深入分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩的荷载传递机理和变形特性;同时给出挤扩支盘桩的单桩承载力计算公式。通过分析计算,指出了支盘的承力特性具有明显的时间效应和端承性质,揭示了支盘桩高承载力和S型Q-S曲线的内涵。     

重组竹钢夹板螺栓连接承载力试验研究

螺栓连接因其制作简单、安全可靠和施工方便的优点在现代竹木结构建筑中应用广泛。为研究重组竹钢夹板螺栓连接力学性能,对12组试件进行单轴拉伸试验研究与分析,探讨了厚径比、间距、端距等因素对螺栓连接破坏形态及承载能力的影响规律。研究结果表明：当试件厚径比为5.0~5.7时,单螺栓连接和多螺栓连接破坏形态均表现为单铰屈服模式,当试件厚径比为8.0~10.0时,破坏形态均表现为双铰屈服模式;随着螺栓直径、端距和间距增加,螺栓连接承载力逐渐增加,单列螺栓布置的螺栓连接延性较好,而增加螺栓列数虽然可以提高螺栓连接初始刚度但延性变差;通过将螺栓连接试验结果与国内《木结构设计规范》、《木结构设计手册》和Eurocode 5计算公式计算结果对比分析,国内规范计算结果较为保守,Eurocode 5计算公式具有更好的适用性。     

空心率对空心钢管混凝土轴压短柱工作性能及承载力影响的研究

进行了55根各种截面的空心钢管混凝土轴心受压短柱试验,研究了不同截面参数情况下,空心钢管混凝土轴压短柱承载力性能变化,研究了空心率对平均应力与纵向应变性能的影响。研究结果表明:圆形截面试件的承载力高于其他类型截面的试件,试件空心率越小,试件的承载力越高,轴压曲线的弹塑性阶段越长,同时曲线的下降段越趋平缓,随着空心率的变化,短柱的轴压曲线呈系列化,上述结果体现了空心钢管混凝土结构的连续性。同时根据试验结果验证了空心钢管混凝土轴压短柱组合强度标准值的计算公式,计算值与试验值相比吻合良好,说明使用该公式计算空心钢管混凝土轴心受压短柱的承载力是可行的。     

梁端开孔钢筋混凝土框架梁受力性能的试验研究

高层建筑中,采用开孔梁可以有效降低建筑层高,节约建筑空间。但孔洞破坏了混凝土梁的原有受剪机理,尤其是框架梁端部开孔使梁端塑性铰区域受力变得复杂。通过对5根端部开孔的钢筋混凝土框架梁试件进行反复荷载作用下的试验,研究了在低周反复荷载作用下端部开孔梁的受力性能,分析了不同开孔尺寸和补强方式的开孔梁的破坏特征及抗震滞回性能,...     

不同桩头约束下水平受荷单桩简化计算方法

桩头转动约束对水平加载单桩的响应有显著影响。转动刚度K和桩头约束度λ是常用的桩头转动约束表征量。该文采用p-y曲线法分析了砂土中水平受荷竖直弹性长桩响应随K和λ的变化规律,提出了桩头位移和土面下桩身最大弯矩随λ变化的经验公式。基于上述经验公式和特征荷载的归一化表达式,提出了给定K或λ情况下计算桩头位、桩头弯矩、土面下桩身最大弯矩及其埋深位置的整套简化计算方法。该简化方法实现了考虑桩头转动约束单桩非线性响应的手工计算。该方法与p-y曲线法对比验证了该方法的准确性。     

基于随机场理论的散体材料桩复合地基承载力可靠度研究

根据Vanmarche提出的土层概率模型,以散体材料桩为例建立了复合地基极限承载力可靠度概率分析模型,模型中考虑了基础性状的影响,采用JC法进行可靠度计算。通过实例讨论了基本变量的变异性、置换率、桩间土发挥系数、滑动面与水平面夹角、桩体材料的内摩擦角等对可靠度指标的影响。     

上海标准推荐的预制桩极限承载力分项系数研究

提出了获得上海市标准预制桩推荐表格统计特性的一种新方法,在运用该方法求得桩侧摩阻力和桩端阻力统计特性后,利用可靠度理论对上海地区31个场地进行了计算,并对计算结果进行统计分析,得到了可靠度指标的统计特性。在此基础上,按完全可靠性分析方法,求出了上海地区由标准推荐公式确定单桩竖向抗压承载力的分层桩侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数,并对上海地区31个场地在利用分项系数设计方法的基础上反算了安全系数,结果说明所研究方法可作为规范过渡时的参考。     

危旧预应力混凝土箱梁承载性能足尺试验

为获得危旧混凝土桥梁的真实承载性能,通过对足尺危旧预应力混凝土小箱梁进行抗弯和抗剪承载性能试验,研究危旧预应力混凝土小箱梁受力退化行为。通过足尺危旧预制箱梁残余承载能力试验,量测分析了试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝宽度等,对危旧小箱梁的残余抗弯、抗剪极限承载能力及刚度进行了分析,得出危旧预制箱梁抗弯、抗剪受力性能及破坏机理。将足尺试验结果与承载力计算值以及公路—I级设计内力值进行比较,分析危旧混凝土小箱梁的实际承载性能。引入损伤折减系数,建立危旧混凝土箱梁极限承载力计算公式。试验结果表明：结构损伤降低了箱梁的承载性能,试验梁在未开裂阶段的挠度不满足公路桥规对活载刚度的验算要求,抗弯足尺试验得到的抗弯承载力与抗弯承载力计算结果基本相同,比主梁设计内力弯矩值高70%;抗剪足尺试验结果比主梁设计内力剪力值分别高32%和37%;引入损伤折减系数后的抗弯、抗剪承载力计算公式可以较准确的评估危旧混凝土小箱梁的承载能力,可为我国大量现役混凝土小箱梁的评估与维护提供参考。     

预应力钢板箍加固RC短柱抗剪承载力试验研究

进行了9个采用预应力钢板箍(Prestressed Steel Jacket,PSJ)加固的RC短柱试件的单调加载试验。重点研究预应力钢板箍加固RC短柱的抗剪性能和加固构件受剪承载力计算方法。主要试验参数包括箍板预应力度和箍板配置量。试验结果表明:采用预应力钢板箍加固RC短柱可显著改善其受剪性能,不仅可有效提高构件的抗剪承载力,并能使最终出现剪切破坏的加固短柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力箍板加固的受剪机理,分析了各主要参数对加固柱受剪承载力的影响及其规律。分析结果表明:预应力箍板的受剪系数与箍板预应力度和箍板配箍特征值等因素有关。基于叠加方法,提出了箍板受剪系数和加固柱抗剪承载力计算公式,计算结果和试验结果总体吻合良好。研究成果可为预应力钢板箍加固RC柱的抗剪设计提供依据。     

考虑附加抗力影响的单桩水平受力分析方法

单桩基础受水平荷载作用时,桩身截面转动引起的竖向摩阻力形成土对桩的附加抗力矩,同时桩端土对桩也有一定的附加抗力效应。为了研究桩身和桩端附加抗力对单桩水平承载特性的影响,该文基于API规范推荐的砂土摩阻力模型,结合桩身径向土压力引起的极限摩阻力增强效应,推导出砂土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解;采用API规范推荐的黏性土摩阻力模型,推导出黏性土中桩身抗力矩的离散数值解和简化公式解。基于双曲线桩端竖向应力-位移模型,在考虑桩端桩-土界面脱开效应的基础上,得到了桩端抗力矩的离散数值解和简化公式解,桩端水平剪力的离散数值解;进而提出基于Winkler地基梁模型的有限元计算方法,并编制了程序。通过对比试验数据,初步验证了该文方法的正确性,进行了水平承载力的参数分析,结果表明:随着长径比的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比逐渐减小;而随着桩直径的增加,附加抗力在总水平承载力中的占比并未显著变化。