考虑剪跨比及截桩填芯影响的PHC管桩抗剪承载力试验研究

多次震后调查表明,预应力混凝土管桩在地震作用下可发生受剪破坏。针对管桩抗剪问题,基于现行管桩图集中标准PHC管桩设计制作24个管桩试件,进行多种剪跨比下的PHC管桩抗剪承载力试验。基于试验结果,经综合考虑剪跨比、箍筋分布、纵筋配筋率、混凝土有效预压应力、混凝土强度等影响因素,提出考虑剪跨比影响的PHC管桩抗剪承载力建议公式,公式计算值与试验值吻合较好,离散性较小。同时,考虑到目前工程上截桩现象十分普遍,特针对工程上截桩及截桩后填芯的情况进行试验研究,就截桩及填芯对管桩抗剪承载力的影响进行分析,并给出计算建议,为工程建设提供参考。     

碳纤维片材加固预应力高强混凝土管桩抗剪承载力试验研究

为改善PHC管桩截桩后桩头抗剪承载力不足的情况,分别考虑了内填混凝土芯和外裹碳纤维片材(CFRP)两种加固措施,完成了5个足尺PHC管桩(PHC 400 B 95)试件的抗剪承载力静载试验,获得了试件开裂剪力、极限剪力、破坏形态及桩身应变等数据,分析了不同加固措施对PHC管桩试件抗剪承载性能的增强效果,验证了碳纤维片材加固桩头抗剪承载力公式计算结果的可靠性。研究表明：相比PHC管桩管孔混凝土填芯,外裹碳纤维片材对截桩后桩头抗剪承载力的增强效果更加明显,桩头剪切破坏形态转变为弯曲破坏,改善了桩头延性性能;结合试验数据分析,提出了碳纤维片材加固桩头抗剪承载力公式,其计算结果偏于安全,可用于工程设计。     

预应力混凝土管桩抗拉结构性能研究

通过对PHC400-A型和PHC500-A型预应力混凝土管桩现场抗拔静载试验和室内足尺寸试验,研究端板、墩头、焊缝及桩身的抗拔性能、破坏形式和薄弱部位。两种试验对比得出上述两种桩型在保证混凝土龄期的情况下,桩身与承台连接安全、桩身结构承载力得到有效发挥时需要2～3m的填芯,并针对天津地质情况指出抗拔静载试验所需要的加载方式。     

预应力混凝土管桩抗弯及抗剪性能试验研究

通过一系列原型试验,对预应力混凝土管桩的抗弯及抗剪性能进行研究。抗弯试验结果显示,试验所采用的预应力混凝土管桩抗弯性能明显优于规范值,在弯矩作用下桩身裂缝分布于跨中约3m范围内。管桩弯曲断裂时呈脆性破坏性状,最大应力处位于跨中纯弯段内,裂缝出现前跨中界面应变基本符合平截面假定,裂缝出现后中性轴上移。桩身破坏后仍具有较高的抗弯承载力,但裂缝出现后桩身刚度明显降低。抗剪试验显示试验桩的抗剪性能优于规范值,断裂处为大致45°的剪切破碎带。抗剪试验中管桩的应力主要集中在剪弯段内,管桩破坏后仍具有较高的抗剪承载力。     

复合配筋混凝土预制方桩抗剪性能试验研究

创新研发了复合配筋混凝土预制方桩,通过施加预应力提高桩身的抗裂性能,配置非预应力钢筋增强桩身的抗弯承载力和延性,采用实心而非空心截面且合理配置箍筋提高桩身的抗剪性能。对3种常用规格共9根方桩试件进行足尺度抗剪性能试验,对比研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗剪承载力、变形性能及破坏特征等方面的差异。结果表明:施加预应力可显著提高混凝土预制方桩试件斜截面的开裂剪力,限制并延缓桩身裂缝的发展,提高方桩的极限抗剪承载力,降低斜截面抗剪破坏的变形能力;方桩试件的极限抗剪承载力试验值较GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》推荐算式的计算值大50%以上;试件破坏形式有两种:斜截面抗剪破坏和正截面抗弯破坏。因此,此新型预制方桩能够有效解决预应力混凝土管桩水平承载力低、普通混凝土预制方桩抗裂性能差的问题。     

滑坡微型桩连梁作用试验研究

为研究微型桩连梁在抗滑作用中的效果,进行了滑坡微型桩抗滑作用大型物理模型试验,对比了有无连梁情况下,微型桩的破坏情况及其抗滑效果。试验结果为:连梁能有效减小微型桩桩身的破坏程度;能减小微型桩桩顶60%左右的位移;能够有效减小滑面处桩身位移,提高桩体的整体抗滑性,能促进其滑面处抗剪强度;连梁能有效提高滑坡体稳定性4.5%。研究结果可为微型桩加固滑坡机理提供参考。     

基坑开挖致偏位的PHC桩承载力弹性地基梁有限元分析

在基坑开挖过程中,当PHC桩发生被动偏移,桩顶出现超过规范限值的横向变形后,桩顶承压时,桩身存在额外的弯矩和剪力,此时桩的抗压承载力可能由桩身的抗弯、受剪强度控制。本文以某软土场地的项目为例,基于弹性地基梁模型,对发生了被动偏移的PHC桩进行了有限元分析,研究桩偏位超过规范限值后的桩身内力分布模式和变形特点,论证桩的承载力情况,并结合现场条件和检测结果,指出当桩发生大于规范限值的被动偏位时,桩仍具有相当的竖向承载力,在工程上可以继续利用其承载力。     

谈在光伏发电项目中PHC管桩的桩身质量检测

以某太阳能光伏发电项目中PHC高强度混凝土预应力管桩的桩身质量检测为例,分析了低应变检测PHC桩在工程中遇到的问题,指出该工程适宜选用PHC管桩孔内摄像法进行检测,能够准确判断桩身质量。     

PHC管桩穿越软弱夹层桩身破损及施工对策

PHC管桩沉桩过程中,桩身穿透硬层进入较厚软弱夹层时,桩身中将产生很大的拉应力,沉桩时极易将桩身拉裂,若软弱层下还存在硬层,桩端沉至下卧硬层时端阻力急剧增大,在拉、压应力的反复作用下,桩身拉裂处将发生严重破坏.在上述地层条件下,PHC管桩沉桩时通过在桩端焊接"挤土板",可有效降低桩身中的拉应力,解决了桩身受拉而严重破损的施工难题.     

静压PHC管桩沉桩及静载现场试验测试方法探讨

对有关学者在静压PHC管桩沉桩和静载过程现场试验测试方法进行了归纳,对沉桩和静载过程桩身轴力、土压力及孔隙水压力现场试验测试分别进行了阐述,并提出了新的桩身轴力测试方法,论述了测试桩土界面土压力和孔隙水压力的必要性,总结了静压PHC管桩沉桩和静载过程桩身轴力、桩周土压力和孔隙水压力的近似结论,指出了精确测试桩身轴力、桩土界面土压力及孔隙水压力的难度,桩身径向压力影响下的真实桩身残余应力变化规律,修正有限元界面摩擦模型及参数均有待研究,提出了在足尺PHC管桩和模型管桩上安装多种测试元件的观点,并分别进行现场试验测试和室内桩土界面剪切试验.     

成层软土地区高层建筑PHC管桩抗震性能研究#br#

以天津成层软土地质条件下采用桩筏基础的高层建筑为背景,利用有限元方法建立上部结构-桩-土相互作用模型,对PHC管桩在地震荷载下的内力进行研究。研究表明,桩筏基础在地震荷载作用下,角桩将产生较大的内力,减少承台对管桩转动自由度的约束可有效改善其抗震性能。有地下室的结构在地震荷载下的桩顶内力将小于无地下室的结构,但其影响范围在桩顶以下10倍桩径范围内,此外,桩顶周围软弱土层的存在也会对桩顶内力产生较大影响,因此在进行设计时,应充分考虑地下室和桩顶周围软弱土层的综合作用,仅考虑地下室的影响可能会使管桩在地震荷载下处于不利的受力状态,改良桩顶周围土体的性质可明显降低地震荷载作用下的管桩顶部内力。     

软土地区钻孔灌注桩抗震性能试验研究

选取天津市典型软土场地,针对4根纵筋配筋率不同的钢筋混凝土钻孔灌注桩展开现场足尺桩拟静力试验。探究了不同配筋率的钻孔灌注桩在低周往复水平荷载作用下的滞回特性、耗能性能、刚度退化、位移延性及承载能力的差异。试验结果表明:4根灌注桩的等效黏滞阻尼系数集中在0.10~0.23,且位移延性系数均在4.5以上,具有较好的耗能及延性性能;增大配筋率并不能明显改善钢筋混凝土钻孔灌注桩的刚度退化过程,减缓刚度退化的速率;配筋率的增加可有效提高灌注桩的塑性变形能力,增大灌注桩的极限位移,同时显著增大灌注桩的屈服荷载与极限荷载;灌注桩的耗能能力及位移延性随配筋率的增加均呈先增大后减小的变化规律,从抗震性能的角度分析,灌注桩最优配筋率的建议值为0.63%。     

Determination of Partial Factors for a Vertically Loaded Pile Based on Reliability Analysis

The aim of this study is to establish a procedure to rationally determine the partial factors for a vertically loaded pile in the limit state design format based on a sound reliability theory. The frequency of the usage of pile types and dimensions are investigated first. Several design examples are selected, and load ranges and combinations on typical piles are studied. Based on these results, typical load intensities, load combinations and soil profiles are set for the code calibration. Also, uncertainties involved in seismic loading are investigated based on the historical seismic data using an extreme statistical analysis, so called POT (peaks over threshold) analysis. Uncertainties concerning resistances of piles are taken from two well known studies: Okahara et al. (1991) and AIJ (2000). FORM (first order reliability method) analysis is carried out to find out the current level of reliability index. Finally, the design value method is employed to determine the partial factors.     

抗滑桩水平地震作用修正系数分析——汶川地震典型抗滑桩破坏工点分析

桩板墙是一种重要的新型支挡结构,已被广泛应用于边坡加固。过去规范中针对桩板墙采用的设计方法主要是拟静力法,较少涉及动力设计方法。选用汶川地震中的典型抗滑桩板墙工点,利用有限元软件ABAQUS对其进行分析。计算中选取"5.12"汶川地震卧龙台站记录作为激励,分析得到抗滑桩的弯矩、剪力、土压力分布等,并把分析结果与规范结果进行比较。比较结果表明,当采用规范计算时,地震综合影响系数应取0.4才能使工程满足设计要求。在此基础上,将汶川波的PGA(峰值地震动加速度)折换到7度(0.1g)、8度(0.30g)、9度(0.40g),分别对抗滑桩进行分析,将分析结果与规范对比发现,当按照规范计算时,地震综合影响系数分别取0.30(7度)、0.35(8度)、0.40(≥9度)时,能保证工程设计要求。     

基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。     

水平荷载作用下高承台管桩的荷载传递性状及承载力研究

土地资源紧缺使得在地基回填基料缺乏的天津沿海港区建设中,首次采用了部分桩体"悬空"的高承台管桩基础,如何确定这些悬空管桩的水平抗力特性是工程实践应用中的难题之一。针对天津东疆保税港区物流加工区二期工程所采用的高承台管桩基础,运用有限元分析软件ABAQUS对水平荷载作用下高承台管桩的受力性状进行模拟。分析了不同桩长、不同桩径、不同桩身弹性模量、不同土质条件下以及不同悬空高度下高承台管桩的荷载传递性状及承载力的变化规律,并与低承台管桩受力性状进行比较。有限元分析结果表明,当悬空高度不大于1.7m时,高承台管桩水平极限承载力变化不大,而当悬空高度超过1.7m时,其承载力迅速减小。增加土体强度、桩身模量和桩径有助于提高高承台管桩水平极限承载力,桩长对其影响不大。     

地震作用下双排抗滑桩支护边坡振动台试验研究

利用大型振动台试验研究双排抗滑桩支护在地震荷载作用下的抗震性能。通过对比上部锚杆+下部双排桩共同支护与单一桩支护的破坏过程,分析两种情况下坡体的动力响应与破坏机制。试验表明在桩+锚杆共同支护下,桩后边坡坡脚首先发生剪切破坏,当地震动作用增大到一定范围,坡顶出现张拉裂缝,两者贯通时边坡发生越顶破坏;单一桩支护条件下,首先在坡顶出现张拉裂缝,裂缝随着地震动作用增大向下扩展,当同下部剪切滑移带贯通时,边坡失稳破坏。通过坡体裂缝发展过程、位移及加速度监测数据表明,前者的抗震性能显著优于后者;在地震动作用下,边坡破坏是张拉–剪切复合作用的结果。试验研究为双排抗滑桩抗震设计奠定了坚实的基础。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

地震作用下桩间挡土构件主动土压力极限分析方法

地震作用下抗滑桩或支护桩之间挡土构件的土压力计算是工程技术人员面对的难题之一。根据一系列试验现象归纳出的桩间土体滑塌面特点,建立了桩间挡土构件后侧土体局部失稳的三维滑动楔形体模型。通过计算三维失稳机构的内部能量耗损率和外荷载功率,根据极限分析上限定理建立了能够考虑地震作用的桩间挡土构件主动土压力解析计算方法。将桩间挡土构件土压力计算结果与等尺寸刚性挡墙土压力对比发现,基于三维楔形体模型得到的挡土构件主动土压力小于采用平面应变模型的挡墙主动土压力。通过分析多个水平和竖直地震加速度组合对应的桩间挡土构件主动土压力发现,水平地震加速度与竖直地震加速度对桩间挡土构件主动土压力均有明显影响,同时考虑双向地震作用得到的挡土构件主动土压力大于单独考虑水平或竖直地震作用时的挡土构件主动土压力。     

复合配筋管桩抗震性能试验研究

传统PHC管桩在地震作用下表现出脆性破坏特征,限制了其使用范围。已有室内试验研究结果表明,通过在PHC管桩中加入非预应力钢筋形成复合配筋管桩可提高其抗震性能。目前针对管桩破坏机理以及抗震性能的研究,主要采用室内模型试验或振动台试验,未能充分考虑实际工程中桩的受力条件和土体的作用。为研究复合配筋管桩的抗震性能,在软土地区对PHC管桩和复合配筋管桩进行了现场足尺抗震性能试验研究。试验比较了常规管桩以及掺入不同含量非预应力钢筋的复合配筋管桩的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、曲率分布等数据,分析复合配筋管桩的抗震性能。研究结果表明：与PHC管桩相比,复合配筋管桩的抗震性能得到明显改善,且对于提高管桩延性来说,存在最优的非预应力筋配筋率。