大型集群桩基厚承台空间桁架模型试验及数值模拟分析

进行4个不同厚度、不同配筋方式的34桩厚承台的模型试验,分析承台的破坏模式、开裂荷载、破坏荷载以及桩顶反力分布,基于模型试验结果,以7个厚承台模型进行数值模拟分析,研究大型集群桩基厚承台的受力特性,验证空间桁架模型的合理性,并讨论不同承台厚度和配筋形式对承台的承载性能及桩顶反力分布的影响。结果表明大型集群桩基厚承台符合空间桁架模型的受力特点,承台厚度适当增大和桩顶区域集中配筋均能增强承台的承载力,桩顶反力分布受承台厚度和配筋方式的影响较小,数值模拟的结果与试验结果基本吻合,数值模拟的结果具有一定的参考性。     

混凝土墙下六桩承台受力性能试验研究

通过对5个不同配筋形式、不同荷载分布的墙下六桩承台加载试验研究,验证墙下厚承台的受力性能,揭示墙下厚承台受力符合以混凝土为压杆、承台内钢筋为拉杆的空间桁架模型,承台的破坏源自斜压杆劈裂或拉杆屈服。应用ABQUS软件对承台试件进行弹塑性有限元分析,与试验结果吻合较好。     

型钢混凝土桩基承台抗冲切性能的试验研究

本文通过对1块型钢混凝土六桩承台、2块不同布筋形式的钢筋混凝土六桩承台受冲切的试验研究,探讨了桩基厚承台的受力机理和分析模式,证明了在桩基厚承台内按空间桁架形式配置型钢可有效地提高承台的抗冲切承载力,从而降低板厚。并提出了桩基承台和筏板的设计建议。     

柱下九桩厚承台承载性能试验研究

为了进一步研究在多排多列桩情况下桩基厚承台的承载性能,共制作了4个缩尺比例为1∶10的九桩钢筋混凝土承台模型试件并进行了破坏性加载试验。对荷载与位移(挠度)关系、承台侧表面混凝土应变特征及承台内部应力进行了系统地分析,并将试验所得破坏荷载与目前常用设计方法进行比较分析,揭示了9桩厚承台及一般多排多列桩厚承台符合空间桁架模型的受力特点,即配置在桩顶范围内的钢筋充当拉杆,桩顶至柱下区域的混凝土作为斜压杆。加载初期,承台处于受弯状态,混凝土裂缝通常在弯矩较大区域的承台底部最先出现,并随荷载增加沿水平方向及竖向发展。随着裂缝的出现,底部受拉区混凝土逐渐退出工作,当加荷值达到破坏荷载的50%以上后,钢筋拉杆作用增强,桩径范围内各根钢筋应力沿长度方向的变化很小,在设计中可认为近似相等,空间桁架体系逐步形成,距桩中心连线0.75倍桩径范围内的钢筋能充分发挥拉杆作用。     

桩基厚承台的有限元分析

通过对四、六桩厚承台的有限元计算,分析其传力机理和破坏机理,进而得出四、六桩厚承台的拉、压杆传力模式,指出四、六桩承台的破坏主要是压杆的劈裂破坏以及在相同配筋率的形式下,不同的配筋形式对承台承载力的影响。     

六桩厚承台传力模式试验和有限元分析

通过对3个钢筋混凝土双柱六桩厚承台的试验和有限元计算分析,揭示其传力机理和破坏模式,进而讨论不同配筋形式对六桩厚承台极限承载力的影响,证实六桩厚承台的传力路径更类似于空间拉杆拱模型。     

配置斜筋的单排配筋混凝土低矮剪力墙动力性能试验研究

在单排配筋混凝土低矮剪力墙的墙体或底部配置斜筋,可限制墙体斜裂缝开展,提高剪力墙的基底抗剪切滑移能力,改善其抗震性能。为了解不同斜筋布置形式对其动力性能与地震损伤破坏机理的影响,进行了3个不同配筋形式的混凝土低矮剪力墙模型振动台试验,包括1个普通单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体内配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体底部配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙。在试验基础上,分析了3个剪力墙模型在弹性、开裂及弹塑性损伤破坏等不同受力阶段的自振特性与地震反应,比较了其破坏形态和加速度、位移时程反应。研究结果表明,配置斜筋能有效地提高单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震能力。     

钢纤维高强混凝土二桩厚承台裂缝及破坏形式分析

文中根据12个不同参数的钢纤维高强混凝土二桩厚承台试验,分析了承台厚度、钢纤维体积率、配筋率等对裂缝开展和破坏形式的影响.结果表明:钢纤维高强混凝土二桩厚承台的斜裂缝是主破坏裂缝,主要集中在桩柱连线范围内,承台破坏时,主要呈现出剪切破坏构件的裂缝特征.     

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。     

玄武岩纤维复材筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用玄武岩纤维(BFRP)复材筋等强度替代钢筋、等截面替代钢筋以及与钢筋混合配筋形式制作混凝土简支梁,对其进行受弯性能试验,研究不同配筋形式和不同配筋率对梁受弯性能的影响,分析混凝土简支梁的跨中挠度、裂缝分布及宽度、受拉筋应变和承载力,通过对比试验值和理论值,分析试验梁破坏模式。结果表明:在相同荷载作用下,BFRP筋混凝土梁的挠度大于钢筋混凝土梁,而混合配筋混凝土梁介于两者之间;相同配筋率时,BFRP筋混凝土梁的承载力比钢筋混凝土梁的承载力低,尽管BFRP筋没有明显的屈服点,但混合配筋混凝土梁仍表现出较好的延性,为受压区混凝土压碎破坏,在梁完全破坏前提供明显的预兆,破坏模式为适筋破坏; BFRP筋混凝土梁和混合配筋混凝土梁的截面都基本满足平截面假定。     

九桩厚承台室内外试验分析与设计探讨

为研究大型桥梁工程中常见的厚桩基承台受力机理,首次对1个九桩双薄壁墩厚承台模型进行室内破坏性加载试验,对承台的受力全过程进行了研究,并对某大型桥梁九桩双薄壁墩承台进行了施工全过程的现场实测。室内外试验结果均表明,厚承台的受力与传统的受弯构件不同,线荷载作用下承台的受力机理符合以带有主要单向性压应力的混凝土区域为压杆,主受力钢筋为拉杆的空间桁架模型。通过荷载等效,将作用在承台上线荷载等效为集中荷载,建立了统一的空间桁架模型,进而可采用有关规范给出的设计方法设计。     

承台冲切破坏的空间桁架传力机理研究

进行了5个对照组,总计8个1∶5四桩承台冲切破坏的模型试验与有限元分析,试件均按空间桁架理论设计,配筋形式包括集中于桩顶区域布置纵筋,布置腹部水平钢筋网与配置型钢桁架。研究结果表明:承台冲切破坏的传力体系为带有主要单向压应力区域的混凝土作压杆,桩顶区域间的纵筋作拉杆的空间桁架;以我国现行规范与ACI 318-08规范中的临界截面应力法为代表的上限解法在传力机理方面存在理论欠缺;当承台与桩筏筏板的破坏形式为冲切破坏时,可依据空间桁架传力机理,合理布筋,创造出性能优良的新型结构。给出了与试验结果吻合良好的承台与桩筏筏板的开裂荷载公式。     

Geosynthetic-reinforced pile-supported embankments with caps in a triangular pattern over soft clay

Given the limit studies on the behavior of GRPS embankments with different numbers of geosynthetic layers and pile caps in a triangular pattern, this paper conducted a series of three-dimensional (3-D) numerical analyses. The numerical model was verified based on a well-instrumented large-scale test. A 3-D soil arch model was proposed for pile caps in a triangular pattern, in which the crown of the upper boundary was approximately 1.4 times the clear spacing of pile caps. Inclusion of geosynthetic reinforcement reduced the soil arching effect but increased the total load carried by the piles. For the case with three geosynthetic layers, the lower layer had a significant effect on load transfer than the middle and upper layers, but each layer had an almost proportional effect on mitigating the differential settlement on the top of the gravel cushion. The maximum strains in the reinforcement concentrated on the geosynthetic strips bridging over two adjacent square cap corners.     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。     

三桩厚承台冲切承载力研究

针对我国建筑桩基技术规范中厚桩承台设计的不足之处，结合试验资料分析，以厚桩承台空间桁架传力机理为基础，导出了等边三桩厚承台混凝土斜压杆承载力计算,并提出了厚桩承台空间桁架设计方法建议。     

CFG桩在软土地基桥头跳车处置中的应用研究

为了解决公路桥头跳车问题,采用 CFG 桩进行地基加固从而解决桥头跳车问题。通过实验研究和工程实例证明：CFG单桩复合地基中的褥垫层对于调整桩土荷载的分担,减少承台底面的应力集中,进而保证桩土共同承担荷载起着明显的作用。     

厚薄承台界定的新方法和梁式模型法的修正

大量的试验与研究结果均表明,梁式模型法适用于多桩薄承台设计,对于厚承台并不适用。通过对国内外桩基承台试验数据统计,确定空间桁架方法和梁式模型方法应用于承台的界限,也即如何定义"薄"承台和"厚"承台;并且通过对试验数据的数学统计,考虑承台底层纵筋对抗剪和抗冲切的有利作用,对梁式模型法的冲切和剪切公式进行了修正。     

承台下桩的荷载传递规律研究

分析了承台下桩的荷载传递规律及承载性能,表明,承台下的桩由于受到承台的影响,其承载性能,特别是荷载传递规律与一般所研究的无承台桩有很大区别。通过分析得到了一些有参考价值的结论。     

往复加载下预制承台-桩连接构造受力性能

在交通不便、土地资源稀缺及环保要求高的山区公路高架桥梁建设中,为充分利用一体化架桥设备桥面输送预制构件的优势、最大限度地实现全预制桥梁的建造需求,提出一种将现浇承台改为预制承台的方案。针对预制承台与桩连接构造受力安全可靠性问题,按照1/3的缩尺比设计制作两个预制承台-桩连接构造试件和一个现浇承台-桩连接构造试件,进行往复加载试验与非线性数值分析。试验结果表明:与现浇承台试件相比,预制承台试件的屈服点、极限承载力基本相同,桩的抗裂性能、裂缝分布也基本一致;现浇承台更易开裂,但预制承台裂缝数量更多、最大裂缝宽度更大;桩-预制承台连接试件的初始刚度略小,但开裂后的刚度与现浇承台试件相同;两种承台均能与桩共同受力,整体性能够得到保证。数值模拟与试验的倾角-位移曲线和滞回曲线较好吻合,表明数值模型可反映试件的变形情况、承载力与捏缩特性。试验和数值分析均验证了预制承台-桩连接构造受力性能的可靠性。