嵌岩桩竖向承载力的研究

综合研究了国内外２０余年来对本课题的研究所取得的进展。通过对１５０例现场实测资料和两例原位长期观测资料的分析，得出了嵌岩桩在竖向荷载下桩端阻力分担荷载比（Ｑ＿ｂ／Ｑ）随桩的长径比（Ｌ／ｄ）而变化的一般规律，这些规律与通常认为嵌岩桩均属端承桩的传统观念迥然不同。并阐述了形成这些规律的机理；探讨了不同长径比的嵌岩桩可能成为端承桩或摩擦端承桩的必要条件，以及嵌岩桩适宜的嵌岩深度。认为当不符合所述条件时，桩一般不宜嵌入中等风化程度以上的岩层。最后，提出了能反映上述规律，而用经验参数确定嵌岩桩竖向承载力的合理的计算通式。     

钢纤维混凝土六桩双柱厚承台试验研究及理论分析

为了研究钢纤维混凝土六桩双柱厚承台受力模型和传力机理,对6个试件进行静力加载试验和非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土六桩双柱厚承台开裂荷载、极限荷载、裂缝开展、承台内部应变分布、钢筋应力分布等力学性能。结果表明:钢纤维的掺入能有效提高混凝土承台的开裂荷载和极限荷载,延缓承台的开裂,阻裂效果明显;钢纤维混凝土双柱六桩厚承台破坏形态为冲切破坏,其传力模型符合空间拉压杆模型。提出了基于拉压杆模型的承载力设计计算公式,其计算值与试验值吻合较好;最后给出基于拉压杆模型的双柱承台的设计建议,便于实际工程中应用。     

嵌岩桩的竖向承载力

本文综述国内外对本课题的研究进展,收集分析了150例现场实测研究成果和2例长期原位观测资料,得出嵌岩桩在竖向荷载下桩端阻力分担荷载比(Q_b/Q)随桩的长径比(L/d)而变化的规律,这些规律与通常认为嵌岩桩均属端承桩的传统观念迥然不同。文中分析了形成这些规律的机理,探讨了不同长径比的嵌岩桩可能成为端承桩或摩擦端承桩的必要条件及其适宜的嵌岩深度,认为当不符合所述条件时,桩一般不宜嵌入中等风化程度以上的岩层。最后,根据上述规律提出了用经验参数法合理确定嵌岩桩竖向承载力的计算通式,可供设计参考使用。     

嵌岩桩设计的若干问题——对《建筑桩基技术规范》JGJ942008有关条文的理解和思考

《建筑桩基技术规范》JGJ94--2008的第5．3.9条,提出了嵌岩桩的计算公式,这种嵌岩桩属于摩擦端承桩,既考虑了嵌岩段的端阻力,也考虑侧阻力。高层建筑荷载较大的挖孔桩,当持力层为软质岩层时,按端承桩设计则桩底直径较大,采用嵌岩桩有明显的经济效益,但嵌岩桩的设计不能盲目套用规范公式,     

嵌岩桩的承载特性与计算模式的认识

嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的,在计算嵌岩桩承载力时,过去常忽略覆盖层的侧阻力,将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待,荷载全部由桩端承担。本文通过对嵌岩桩的长径比大小、上覆土层特性、嵌岩段的岩性及成桩工艺(有无沉渣)等分析,得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念,从而改变了人们对嵌岩桩承载特性的认识。即认为嵌岩桩的长度越长,长径比越大,上覆土层越硬、嵌岩深径比越大、嵌入岩体越深,嵌岩桩的承载性状越表现为摩擦型桩,而离端承桩也越来越远。并对现行的几种嵌岩桩承载力的计算模式进行了分析。     

嵌岩桩摩阻力数值分析法工程应用研究

以自平衡试验实际工程为背景,对嵌岩桩侧摩阻力进行数值模拟分析,提出确定嵌岩桩承载力的新方法。将嵌岩桩桩-岩摩擦假设为库仑摩擦模型,通过确定与模型相关的粘结力c、摩擦系数μ、切向接触刚度k参数,求解并绘制各级荷载作用下Q-s(荷载-桩端位移)曲线、Q-σ(荷载-指定截面应力)曲线,通过对比各参数变化对曲线形态的影响来调整模型参数,以使求解的曲线与试验实测的曲线相符合,即可认为所模拟的桩—岩模型与实际嵌岩桩相符合,最后可通过对模型施加桩顶荷载确定嵌岩桩的承载力。该应用研究表明可通过确定的粘结力c、摩擦系数μ、切向接触刚度k参数用数值模拟方法计算出同一岩层场区内不同桩径及不同嵌岩深度的嵌岩桩承载力,具有工程指导意义。     

基于拓扑优化及拉压杆模型的宽箱横梁配筋方法研究

以一座大悬臂箱梁桥全桥实体分析为基础,得出横梁在多种荷载工况下的受力特点,进而得出横梁受力的简化荷载模型,以实体分析的结果能很容易确定提出的荷载简化计算模型的各参数值。确定荷载模型后,以二维平面应力单元模拟横梁对其在最不利荷载工况下进行拓扑优化,得到横梁用于拉压杆模型的构型,并总结了类似形式横梁拉压杆模型的构造方法,最后结合规范给出了针对各拉、压杆件的配筋计算公式。     

嵌岩桩单桩竖向承载性状数值分析

嵌岩桩是深厚覆盖层地区大型桥梁、高层超高层建设中广泛采用的基础形式之一。嵌岩桩的承载特性受场地岩土层分布及其特性影响较大,依据芜湖市营盘山路延伸段道路桥梁工程现场3#嵌岩桩静载试验,利用ABAQUS建立相应模型进行数值分析,研究深厚黏土及风化覆盖层场地嵌岩桩单桩竖向承载性状。荷载-沉降数值计算结果同现场试验实测结果吻合较好,进一步分析表明:随着荷载施加,浅部黏土覆盖层和嵌岩段出现负摩阻力,嵌岩段桩侧摩阻力对桩侧总摩阻力分担比例不断增加,而桩侧摩阻力对竖向荷载分担比例不断减小,端阻力对荷载发挥主要作用,具有摩擦端承桩的承载性状。     

国外两栋高层建筑下嵌岩桩荷载传递性状长期观测实例

迄今人们都把嵌石桩视为端承桩，本文报道国外两栋高层建筑下的嵌岩桩在上部结构施工期间及竣工使用后，对其荷载传递性状进行连续观测的结果。它们表明，这些桩均属于摩擦桩。这一结果与作者先前根据国内外１５０根嵌岩桩的静载试验结果所得出的结论相吻合，而与人们的传统观念迥然不同。     

嵌岩桩桩端质量缺陷分析

随着建筑业技术的发展,现代建筑在高度及上部荷载都有了较高需求,相应的对承载建筑物的桩基础提出了更高的要求.嵌岩桩作为端承桩能提供较高的承载力,在高层建筑及大型构筑物中被广泛采用.根据对嵌岩桩桩端质量缺陷产生的原因进行分析,并对缺陷进行处理使其达到设计要求,总结了各个工程建设参与单位在嵌岩桩施工过程中的相关注意事项,以减少类似质量缺陷的产生.     

基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点承载力分析

针对双面叠合剪力墙水平连接节点,进行了循环剪切荷载作用下的试验研究.结果 表明在灌浆层内出现了对角斜裂缝,水平连接节点破坏时伴随着对角裂缝附近混凝土的压溃,可以通过软化拉压杆模型来解释这一现象.根据软化拉压杆模型对双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪机理进行分析,根据试验结果对软化拉压杆模型中斜压杆的有效宽度进行了分析,建立了基于软化拉压杆模型的双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪承载力计算公式.     

基于拉-压杆模型的框架结构平移托换梁受剪承载力研究

在16个框架结构平移托换节点试验研究基础上,根据托换梁的裂缝开展规律及破坏特点,并结合有限元分析结果,将托换梁的荷载等效为两点集中荷载,建立托换梁的拉-压杆模型。针对托换梁剪跨比较小的情况,在斜压杆的主压应力中考虑拉杆传来的应力分量。依据Kupfer-Gerstle的双向拉压应力关系考虑混凝土的软化效应,推导了托换梁的受剪承载力计算式,并与试验结果进行了对比。结果表明：不考虑拉杆分量的拉压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为38.9%,考虑拉杆应力分量的拉-压杆模型的计算结果与试验值的相对误差均值为26.9%。     

钻孔大直径嵌岩桩设计的几个问题

文章阐述了钻孔大直径嵌岩桩的长径比及桩长要求,分析了钻孔大直径嵌岩桩桩侧土体的尺寸效应,提出了钻孔大直径嵌岩桩的端承桩设计及桩端嵌多个岩层的承载力设计。     

桩间距对矩形承台冲切承载力的影响分析

讨论了桩间距对矩形桩基承台冲切承载力的影响,并运用上限解法和下限解法进行分析。结果表明:当承台尺寸满足一定条件时,冲切承载力随桩间距的增大而下降;规范计算中冲切承载力仅包含斜截面混凝土剪压区剪力,计算公式可以利用承台冲切名义剪应力的概念理解,冲切承载力下降是由于斜截面由剪压破坏向斜拉破坏发展;基于承台冲切破坏空间桁架理论,冲切承载力下降是由于位于冲切锥体内部的斜压杆承担的荷载比例增加,使得斜裂缝上下端的剪压区更容易破坏。     

嵌岩群桩基础间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律

结合实际工程案例,采用三维有限单元法研究了既有嵌岩长桩基础之间增补非嵌岩短桩的作用机理及荷载分配规律。采用PLAXIS 3D有限元软件,首先分析了单根嵌岩长桩的轴力随深度变化情况,并与试桩静载荷试验结果进行对比。在校验有限元模拟计算参数的合理性与准确性之后,建立长桩基础和长、短桩组合基础有限元模型,分析长桩基础和长、短桩组合基础的轴力变化规律,进一步探讨了嵌岩长桩与非嵌岩短桩之间的荷载分担规律及调控方法。研究表明,桩端嵌入深埋岩层中的钻孔灌注桩在开展单桩静载荷试验时呈现出摩擦桩性状,但在群桩共同作用时则凸显出端承桩性状。在嵌岩长桩之间增补非嵌岩短桩,能够有效减小长桩上部的轴力,但长桩中下部的轴力并未减小。长桩与短桩之间的荷载分配关系取决于二者刚度比值,根据实际需求确定长、短桩刚度比的目标区间并采取适当措施对长、短桩刚度比进行调节是长、短桩组合基础设计的关键。     

拉压杆模型方法在钢筋混凝土框架节点计算中的应用研究

目前钢筋混凝土框架节点设计主要是依据各种构造要求,在很多情况下缺乏计算节点的承载力的方法。拉压杆模型方法是一种基于塑性理论的下限方法,可以考虑结构中的剪切作用的影响。对四种典型框架节点建立了拉压杆模型,拉压杆模型的计算结果与相应的框架节点试验结果符合较好。同时还提出与节点区的拉压杆模型对应的外力确定的简明方法。分析表明,在梁和柱中的拉杆与压杆强度足够和纵筋伸入节点核心区足够深且安全锚固的情况下,框架节点拉压杆模型的控制杆件是节点核心区的主斜压杆。因此,基于已有节点试验数据提出一种主斜压杆的验算方法。提出的钢筋混凝土框架节点的拉压杆模型可以拓展到整个框架或与现有的框架计算方法相结合,实现包括节点在内的全框架承载力计算。     

大直径嵌岩桩（墩）嵌岩侧阻力取值影响因素的探讨

1概述随着被工技术的进步，高质量、高承载力的大直径桩相继出现，使高层建筑桩基础的结构形式变得更灵活多样。大直径桩一般分为扩底桩和嵌岩桩两类，它们均属于以端承为主或端承桩。由于它们具有很高的承载力和刚度，而且可以根据极荷载的大小；设计相应的桩径以满足单桩一柱     

钢筋混凝土牛腿结构拉压杆模型及配筋设计

美国混凝土结构规范(ACI 318-08)将拉压杆模型设计方法作为规范性附录,用于指导混凝土结构D区的设计。首先介绍拉压杆模型构成,分析按中国规范（GB 50010-2010）的设计参数（荷载、混凝土强度、钢筋强度）设计时,压杆、拉杆及节点区内力的计算,提供了设计步骤。按照中国规范参数,对牛腿结构进行拉压杆模型设计,对比分析了按建议方法进行设计时与按ACI 318-08规范设计时安全度的差别。算例分析表明,按建议的拉压杆方法进行牛腿结构设计,力学概念清晰,计算简便,与中国规范规定设计方法的安全度水平相当,可用于钢筋混凝土牛腿结构的设计。     

集中荷载作用下简支深梁的压拉杆模型研究

介绍了在集中荷载作用下，反映深梁基本传力路径的四种压拉杆模型，提出了物理意义明确、传力路径清晰的组合压拉杆模型，并计算了集中荷载作用下无腹筋深梁混凝土压杆强度，提出了混凝土压杆修正系数Cc，反映了混凝土对深梁抗剪的贡献。     

钢-聚氨酯组合剪力墙抗剪承载力研究

以等效拉-压杆简化模型模拟钢-聚氨酯组合剪力墙在水平位移荷载作用下的受力机理,受拉区以钢板受拉条带作为拉杆的简化基础,受压区以组合压杆形式模拟结构面外变形对结构承载力的影响。利用该简化模型推导新型组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,所以实体模型的抗剪承载力即为简化模型中拉杆与组合压杆的承载力之和。经过对弹簧刚度k的参数分析,得到k与结构水平位移之间的线性表达式,最终计算的荷载-位移曲线与有限元模拟曲线吻合的较好。说明简化模型适用于该新型组合剪力墙,并且也验证了理论计算的正确性。