往复荷载作用下横向承载桩的数值仿真分析

介绍了结构振动实验的方法、连续介质快速拉格朗日分析的基本原理及FLAC^3D提供的桩结构单元。针对土木工程中桩基础承受横向荷载的问题,阐述了根据FLAC^3D进行往复载荷作用下拟静力数值仿真实验的过程和方法。对往复循环荷载作用下横向承载桩进行了数值仿真计算,对分析结果及相关参数的取值进行了分析。     

同场地下不同桩型的选择与承载性能对比分析

具体分析了某场地的水文地质条件以及建筑物的要求,从承载力、施工工艺和造价3个方面综合分析预应力管桩和钻孔灌注桩的优缺点,并提出钻孔灌注桩嵌岩深度的施工控制方法,可供类似工程参考。     

竖向荷载作用下支盘桩水平动承载性能模型试验研究

在对模型桩基施加水平振动荷载的同时,施加桩顶竖向荷载,对一根等直径桩和两根承力盘位置不同的支盘桩进行模型对比试验。结果表明:支盘桩与等直径桩相比,其承担水平动荷载的性能更加优越,且支盘桩的承力盘的位置接近桩顶时,这种优越性表现更明显;桩身动弯矩的大小随着水平振动荷载幅值的提高而增大;在水平动荷载数值较小时,竖向荷载的存在能够适当降低桩身弯矩值,对桩的水平动承载性能有利;当桩身水平动荷载数值增大,竖向荷载将会增大桩身弯矩而变为不利因素。     

混合桩的水平承载性能研究

深水桥梁的钻孔灌注桩在成桩后,将施工阶段的钢护筒保留,形成了提高水平承载力的混合桩。目前混合桩已用于工程实践,但对其水平承载力性能缺乏系统的研究。本文考虑混合桩的结构特点和桩周土的相互作用,应用有限元方法数值模拟计算,分析混凝土桩身弹性模量、含钢率、泥皮的厚度及泥皮的弹性模量等变量对桩身水平承载性能的影响。     

淤质土地层钻孔灌注桩单桩承载性能研究

针对沿海地区地质条件复杂以及淤质地层桩基成孔质量差与灌注桩承载能力不足等问题,本文通过现场试验、理论计算与有限元分析相结合的方法,研究不同地层参数与土体参数下钻孔灌注桩承载性能,分析不同淤质地层深度与含水率对桩周摩阻力分布、极限稳定位移量与承载力的影响。研究表明,桩周摩阻力沿桩长基本呈均匀分布,在淤质土层界面略有提升。随含水率增加,桩周平均摩阻力、极限稳定位移量以及承载力逐渐减小;另外,随着桩径增加,淤质土特性对桩基承载力影响增加,当桩径超过1 300mm后,土体特性的影响效果逐渐减小。研究成果可作为沿海地区钻孔灌注桩桩基设计与承载力复核的参考依据。     

不同竖向荷载下PHC管桩水平承载性能研究

在桩基设计中通常分别确定单桩的竖向和水平向承载力,而不考虑竖向荷载与水平荷载之间的相互作用对桩承载力的影响,这显然不能反映桩的真实受力状况。本文通过现场的载荷试验,分析了PHC管桩在不同竖向荷载下的水平承载性能,利用有限元软件ANSYS对该实例进行数值模拟,结果表明：在先施加竖向荷载再施加水平荷载时,存在一个最优的竖向...     

输电线路PHC管桩单桩及群桩水平承载性能试验

依托淮南—南京—上海1 000kV交流特高压输电线路工程建设,选择淮南典型黏土地基,开展了3个带承台PHC管桩单桩、2×2和3×3两种布置方式下的5个PHC管桩群桩现场试验,分析了水平力作用下PHC管桩单桩及群桩基础的荷载-位移曲线特征,并基于试验得到的基础水平承载力特征值,进一步分析了PHC管桩单桩及群桩水平力承载性能。结果表明:水平力作用下PHC管桩单桩及群桩的荷载-位移曲线均呈"缓变型"变化规律,可将6mm水平位移所对应水平承载力的75%作为基础水平承载力特征值;基于单桩和群桩基础水平承载力特征值计算得到PHC管桩群桩效应系数为0.98,群桩基础水平承载性能良好;增大PHC管桩群桩的桩间距、扩大承台尺寸可显著提高PHC管桩群桩基础水平承载性能;当桩长达到一定长度后,桩长增加对提高其水平承载力并不显著。     

PCC桩水平承载特性足尺模型试验研究

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。针对双层地基中现浇混凝土大直径管桩(以下简称PCC桩)受水平荷载的问题,利用河海大学岩土所自行研制开发的大型试验模型槽进行水平承载桩静载足尺模型试验,实测得到了水平荷载下PCC桩与土共同作用时的工作性状,分析了PCC桩受水平荷载时的内力、变形、极限承载力和桩侧土压力分布等。试验结果可为今后类似土层下水平受荷PCC桩的设计与研究提供参考。     

高荷载水平下超长桩承载性状试验研究

通过对深厚软土地基中超长桩静荷载试验和桩身应力测试结果的分析,研究了高荷载水平下超长桩的荷载传递机理和承载性状。研究表明,超长桩在高荷载水平下表现为端承摩擦桩,桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥是异步发挥且互相耦合。桩底沉渣会同时影响桩侧摩阻力和桩端摩阻力的发挥,在高荷载水平下,超长桩存在清渣干净的要求。在高荷载水平下,超长桩会产生桩侧土摩阻力软化,出现软化的桩土相对位移临界值与桩顶沉降有较好的相关性,表现为桩径D的正比例函数,软土中当桩顶位移为(0.01～0.02)D时,桩土将发生滑移而使桩侧摩阻力软化。同时,基于其承载机理对超长桩的设计应用作了进一步的探讨,得到的结论对超长桩的理论研究和工程设计具有重要的指导意义。     

钻孔灌注桩竖向承载性能试验研究

为优化提升钻孔灌注桩的设计方案,文中对竖向受压载荷下钻孔灌注桩的荷载传递及受力特性进行了研究。结果表明,最大的桩身轴力均位于深度为3 m处,当加载荷载为1 440 kN时,桩身的轴力最大值为1 205 kN;随着桩顶荷载值的增加,桩身的最大桩侧阻力值也不断增大,最大的桩侧阻力值为140 kPa,最大负摩阻力达到-82 kPa。当桩顶荷载从160 kN增加至1 600 kN时,桩端阻力增幅达到860.2%。桩端阻力占比与施加的桩顶荷载呈先负相关后正相关关系;当荷载达到1 600 kN时,桩顶位移最大达到14.6 mm;卸载为0时,桩顶位移为8.8 mm。     

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%。     

桩端后压浆灌注桩长期承载性能试验研究

为研究后压浆灌注桩的长期工作性能,以银川北京路延伸及滨河黄河大桥为工程背景开展试桩静载试验,通过对比不同时间后压浆桩承载力的实测结果,并结合数值模拟结果进行对比分析,研究了后压浆灌注桩的长期承载性能及桩基阻力随时间的变化规律.结果 表明:桩端后压浆形成的水泥土加固体,其强度随时间的推移而增长,使桩端阻力进一步增强,桩端...     

竖向荷载作用下螺杆灌注桩受压承载机理的试验研究

螺杆灌注桩是一种上部为圆柱形、下部为螺丝形的组合式灌注桩,由于具有承载力高、节约材料、文明施工程度高等特点,在工程中得到广泛应用.螺杆灌注桩由于其特有的施工工艺及截面形式,使得其承载机理不同于等截面灌注桩.通过室内模型试验,采用图像处理技术直观地得到螺杆桩和直杆桩的破坏形态,进而对其承载机理和承载力计算进行探讨,并采用...     

Numerical analysis of bearing behaviors of single batter piles under horizontal loads in various directions

The horizontal bearing behavior of a single batter pile (SBP) is vital to its application in practical engineering; however, the horizontal responses of SBPs change with the directions of horizontal loads, and this phenomenon is rarely investigated. Therefore, the directional differences in the horizontal bearing behaviors of SBPs are investigated in this study. Four model tests are conducted to preliminarily examine the effects of the skew angle of horizontal loads on the horizontal bearing capacities and distributions of the bending moments of the SBPs. Subsequently, the differences in the responses of the SBPs under horizontal loads in various directions at full scale are analyzed comprehensively via finite-element (FE) analysis. The effects of the skew angle on SBP-soil interaction are discussed. Moreover, an empirical design method is proposed based on the FE analysis results to predict the bearing ratios of SBPs in medium-dense and dense sand while considering the effects of the skew angle, batter angle, and pile diameter. The method is confirmed to be effective, as confirmed by the close agreement between the predicting results with the model test (reported in this study) and centrifuge model test results (reported in the literature).     

PHC管桩水平承载特性现场试验研究

针对PHC管桩水平承载特性研究的不足,以泗许高速亳州段工程为依托,对管桩水平载荷进行了试验,研究了PHC管桩的水平承载特性,得到了PHC管桩的水平承载力大小以及管桩在水平荷载作用下的变形规律。     

斜坡基桩的斜坡空间效应及其水平承载特性研究

为研究水平荷载作用下斜坡基桩的斜坡空间效应对其承载特性的影响,设计并完成了不同坡度及水平荷载作用角度下斜坡基桩室内模型试验,测得了桩顶荷载位移曲线及桩身弯矩分布。结果分析表明：水平荷载相同时,桩顶水平位移及桩身最大弯矩均随坡度增加呈非线性增大,随水平荷载作用角度增加而呈线性减小;基桩水平极限承载力却随坡度增加而减小,随水平荷载作用角度增加而增大。坡度每增加30°,桩顶水平位移约增大1.3~1.9倍,桩身最大弯矩增大约17%~30%;水平荷载作用角度每增加30°,桩顶水平变形减小约25%~30%,桩身最大弯矩减小约6%~11%。斜坡基桩的桩身最大弯矩位于地面以下3~6倍桩径范围内,坡度越大桩身最大弯矩位置越深。分析得到了基桩水平极限承载力拟合公式,可以为斜坡基桩设计提供参考。     

现浇薄壁管桩复合地基竖向承载特性分析

为了解现浇薄壁管桩复合地基的加固机理,在盐通高速公路试验段进行现浇薄壁管桩单桩复合地基静载试验。试验结果表明:现浇薄壁管桩成桩质量好,承载性能好。建立现浇薄壁管桩复合地基三维模型,通过有限元模拟,与现场静载试验结果对比,表明建立的模型是可行的。基于该模型分析了褥垫层模量、桩间距、桩长、土体模量等因素对现浇薄壁管桩复合地基承载性能的影响。结果表明:褥垫层能较好调节桩土应力分配,使桩土共同工作;较大的桩间距虽能充分发挥桩、土承载力,但桩间距的选择要兼顾承载力与变形要求;桩长的增长有利桩体承载力的发挥。地基土模量大有利于桩侧阻的发挥。     

湿陷性黄土场地PHC桩竖向承载性状试验研究

研发了一种PHC管桩内力测试方法,应用该方法对湿陷性黄土场地中PHC管桩分天然和浸水工况进行了载荷试验过程中的内力测试,研究了湿陷性黄土地基中PHC管桩的承载力性状和侧阻力分布规律。结果表明:干黄土中的多节PHC桩,浅部桩体的侧阻力存在发挥不佳的可能,该情况下土体浸水也不能有效提高侧摩阻力,同时桩周土自重湿陷沉降在桩侧产生的负摩阻力也较小;下部桩体侧阻力随深度的分布曲线呈单峰状,峰值深度随荷载增大逐渐向下移动;黄土与古土壤互层地层结构中的PHC管桩,在极限荷载作用下桩身压缩量是构成总沉降量的主要部分。     

多级扩径桩承载特性模型试验及计算研究

在宁波砂质粉土中开展了等直径桩、扩底桩、扩径桩(多级扩径)抗压静载模型试验,测试获得了单桩承载力–沉降(Q–s)曲线、桩侧摩阻力,对比分析了3种桩的承载特性,并推导建立了多级扩径桩承载力和沉降计算公式,结果表明:多级扩径桩更能充分地发挥扩大头下端土体的承载作用,具有提高承载力、减小沉降的作用;受到扩大头的影响,多级扩径桩中部侧阻无法充分发挥,但扩径阻力是荷载传递的重要方式;建立的多级扩径桩的承载力及沉降计算公式较为合理。     

五星形桩与圆桩水平承载性能对比模型试验研究

五星形桩是一种横截面异形桩,是在圆桩的基础上向内切割5个圆弧,形成截面类似五星形的异形桩。按其截面性质分为周长最大化五星形桩F1、周长面积比最大化五星形桩F_2两种桩型,为掌握五星形桩的水平承载性能进行了与圆桩的对比模型试验研究。试验用土为干砂,砂雨法土样制作,模型桩为预制钢筋混凝土桩,相似比为1∶8。模型试验桩包括:五星形桩F1、五星形桩F_2、与五星形桩F_2截面周长相同的圆桩C1、与五星形桩F_2截面面积相同的圆桩C_2。由于五星形桩水平承载性能具有方向性,试验采用理论计算中水平承载力最大的方向施加水平荷载,试验结果表明:F1、C1和F_2的水平极限承载力相当,但F_2的截面面积最小,仅为C1的0.44倍;与C_2相比,F_2的水平极限承载力是其1.63倍,可见,合理截面形式的五星形桩可以提供更大的水平承载能力;五星形桩与圆桩弯矩分布规律基本一致,都在4倍直径左右(五星形桩为外接圆直径)达到最大,但五星形桩截面面积小,抗弯刚度不足,容易折断,总体水平承载性能不及截面周长相同的圆形桩,但优于截面面积相同的圆形桩。