套管螺旋桩抗压承载性能模型试验研究

为探究套管螺旋桩抗压承载性能,通过室内模型抗压承载试验,对套管、直径比D/d、间距比H/D、叶片数量等桩型参数进行研究.试验结果表明:套管能够改善此类桩型抗压承载性能;承载力随叶片直径和叶片间距的增大而提高,直径比D/d不宜大于4,间距比H/D存在临界值;同叶片段内,增加叶片数对承载力影响较小.     

砂土中抗拔斜桩模型试验研究北大核心CSCD

通过模型试验研究了竖向上拔荷载作用下长径比为30时斜桩的承载变形和荷载传递性状,并与同条件直桩的性状进行了比较。结果表明,在相等桩顶竖向上拔荷载作用下,斜桩竖向上拔量大于直桩竖向上拔量;斜桩桩顶竖向上拔量随桩身倾角的增大而增加。在桩顶竖向上拔荷载作用下,抗拔直桩与抗拔斜桩桩身轴力上拔量分布具有一定的相似性。斜桩桩身弯矩主要分布在1/2桩长范围内,且随着桩身倾角的增大而增大;而最大弯矩所处的深度与桩身倾角无关。抗拔直桩与抗拔斜桩的平均侧摩阻力都是从上部开始发挥并往下传递;随着上拔荷载的增加,桩身上部平均侧摩阻力的数值变化很小,而桩身中下部平均侧摩阻力迅速增长。抗拔直桩与抗拔斜桩端部平均侧摩阻力都表现出弱化现象。     

基于模型试验的柔性桩轴力分布函数修正

桩基计算中的弹性理论法、荷载传递分析法和剪切变形传递法都是从单桩分析开始,然后基于一定的假设或重复使用应用于群桩,由此可见对单桩进行研究的必要性。本文采用室内模型试验的方法,利用自行加工设计的模型箱,对柔性桩的轴力和桩侧摩阻力等特性进行了研究。结果表明:长径比L/D对桩身荷载传递影响很大;在此基础上通过引入桩端土与桩侧土刚度比,对现有的轴力分布函数进行了修正,并利用修正后的分布函数对模型桩的轴力进行了计算。计算结果与试验结果较为一致,表明修正后的轴力分布函数能够更为准确地反映出单桩的轴力变化规律。     

冻土–桩动力相互作用模型试验系统研制

桩基础是冻土区大型结构物的主要基础型式，但目前学者对冻土环境中桩基动力特性的研究甚少。在比较分析国内外在该领域研究现状的基础上，设计了一套冻土–桩动力相互作用模型试验系统，主要包括动力加载系统性能参数的确定与设计、模型试验箱的设计与制冷效果分析、加载工作架的设计及其与试验箱的拼接等。试验结果表明，所设计的试验系统能为试验提供所需的冻土环境，结构牢固，能较好地模拟分析冻土–桩动力性能，此外该试验系统还可应用于其他冻土问题的试验研究。     

不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究

利用ｎ·ｇ渗水力土工模型试验对垂直受载桩在桩顶压桩，桩顶拔桩及桩底托桩等受载方式下的桩侧摩阻力的发展规律进行了试验研究，得到了侧阻与位移的关系、侧阻强度沿桩身的分布以及侧阻强度和相应截面位移之间的关系，试验成果在一定程度上揭示了侧阻发展的机理。     

缺陷桩复合地基受压特性模型试验研究

复合地基广泛应用于处理软土地基,而桩体缺陷难以避免,含缺陷桩复合地基受压工程特性和加固技术受到广泛关注。采用室内模型试验,研究含缺陷桩复合地基工程特性,为含缺陷桩复合地基加固设计提供依据,并提出了加固建议。结果表明:相比正常桩,相同缺陷位置的3种缺陷桩在相同荷载作用下产生的沉降量由小到大顺序为扩径桩、正常桩、缩径桩和断裂桩。桩顶应力和桩土应力比由小到大顺序为断裂桩、缩径桩、正常桩和扩径桩。从工程效果角度,扩径桩较好、缩径桩较差、断裂桩最差。对于扩径桩、缩径桩和断裂桩等3种缺陷桩,缺陷位置越接近桩顶越不利、越接近桩底则不良影响越小。缺陷位置处轴力均出现明显突变,成为中性点。缩径部位的轴力显著降低,呈现谷值,桩身上半段缩径导致下半段轴力峰值和中性点位置下移,桩身下半段缩径导致上半段轴力峰值和中性点位置上移,桩身中段缩径导致桩身上下两段分别出现轴力峰值和中性点。断面下轴力变小,中部断裂桩的轴力峰值位置仍位于中部,上段断裂桩的轴力峰值位置下移。扩径部位轴力呈现峰值。当桩体出现缺陷时,应测试复合地基承载力,验算沉降量和稳定性,必要时按组合桩型复合地基原理增设桩体。     

不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究

利用ｎ·ｇ渗水力土工模型试验对垂直受载桩在桩顶压桩，桩顶拔桩及桩底托桩等受载方式下的桩侧摩阻力的发展规律进行了试验研究，得到了侧阻与位移的关系、侧阻强度沿桩身的分布以及侧阻强度和相应截面位移之间的关系，试验成果在一定程度上揭示了侧阻发展的机理。     

开挖卸荷条件下单桩承载力特性的模型试验研究

基坑开挖卸荷会导致开挖段桩侧摩阻力缺失以及坑底桩周土围压减小,削弱桩基承载力。针对桩周土体开挖卸荷条件下的单桩承载力特性进行室内模型试验研究,通过模拟地面试桩和坑底试桩的竖向静载模型试验,分析单桩荷载传递过程,测试单桩极限承载力,研究桩周土体开挖卸荷对桩基承载力的影响。对比开挖卸荷前单桩的承载特性,开挖卸荷后桩顶及桩底沉降量均有增加,桩身轴力以及桩端阻力有所增大,模型单桩极限承载力下降。     

PCC桩芯土室内模型试验研究

通过自行研发的试验装置,对PCC桩进行单桩以及单桩复合地基的室内模型试验,从而得出桩芯土的工作性状。从试验结果看出,桩芯土是发挥作用的。     

冻融循环下粉砂中螺旋锚抗拔稳定模型试验研究

目前螺旋锚基础在寒区电力工程中得到初步应用,然而季冻区螺旋锚的冻拔稳定性研究有限,尤其缺少针对输电线路基础受力工况的冻融循环试验研究。因此,针对粉砂中螺旋锚冻拔性能进行了室内封闭系统单向冻融循环模型试验,探讨锚几何尺寸、锚顶约束条件、冻融循环次数及冻结边界温度对螺旋锚冻拔位移发展规律的影响。结果表明,锚盘埋于冻深线以下时,冻拔位移量与锚的抗拔承载力基本相关,未冻土中锚的上拔承载力越大,其冻拔位移越小;承载力相近时,锚盘间距小对抗冻拔有利。锚顶自由时,升温锚顶位移部分恢复;而锚顶作用上拔荷载时,升温过程中上拔位移仍持续发展。大盘径锚和小间距多盘锚抗冻拔效果好,在第3次冻融循环后位移增量趋于稳定。在封闭系统下,相同的冻结时间,冻结边界温度降低会增大锚杆切向冻拔力,从而加剧冻拔位移的发展。所得结论可为季冻区螺旋锚基础设计提供一定参考。     

基坑开挖对抗拔桩极限承载力影响的模型试验研究

采用模型试验的方法研究了砂土地基中基坑开挖对抗拔桩极限承载力的影响,试验过程中考虑了基坑开挖直径、开挖深度及坑底以下有效桩长不同的情况,共进行19组试验。试验结果表明：开挖深度相同时,基坑开挖直径越大,抗拔桩极限承载力下降越多,开挖直径为30 cm（10d）时,抗拔桩极限承载力较开挖前有明显下降,随着开挖直径的继续增加,极限承载力继续下降,但下降幅度逐渐减小,并趋于一个稳定值;开挖深度相同时,坑底以下有效桩长越短,开挖后抗拔桩极限承载力损失比例越大;开挖卸荷后坑内土体处于超固结状态,抗拔桩极限承载力大于土体为正常固结状态时,开挖深度相同时,坑底以下抗拔桩长度越短,开挖后桩周土体超固结比越大,抗拔桩极限承载力与土体正常固结状态相比增加比例越大;坑底以下有效桩长相同时,开挖深度越大,开挖后桩周土体超固结比越大,抗拔桩极限承载力也越大。     

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。     

土工袋防渠道冻胀模型试验研究

为研究土工袋在寒冷地区的防渠道冻胀效果,开展了冻融循环作用下土工袋处理渠道和常规渠道模型试验,研究了土工袋处理渠道和常规渠道的冻胀量、融沉量、含水率和温度随时间的变化规律。试验结果表明：冻融循环作用下土工袋处理渠道防冻胀效果显著,同时揭示了土工袋防渠道冻胀机理,即土工袋通过抑制毛细水、薄膜水上升、加筋作用达到防冻胀效果,为寒区渠道防冻胀提供理论依据。     

红砂岩嵌岩桩桩–岩界面摩阻特性试验研究

针对红砂岩嵌岩桩桩–岩界面的摩阻特性进行了现场模型试验。试验研究表明,红砂岩嵌岩桩侧摩阻力呈现上大下小的分布模式,并随着岩石节理裂隙、钻孔质量等因素呈现波动,破坏时桩身上部的侧阻力远大于下部侧阻力值。随着桩长的增加,桩侧摩阻力的发挥效率降低,极限侧摩阻力减小;桩周红砂岩的软化会明显降低极限侧摩阻力和承载力,并改变红砂岩嵌岩的破坏模式;随着桩端刚度的增加,侧阻力分担比变小,发挥速度加快;增加桩长或桩端刚度使侧阻力有向桩身上部集中的趋势。根据现行规范确定的红砂岩嵌岩桩承载力存在较大的安全储备。     

季节冻土区非饱和膨胀土水–热–变形耦合冻胀模型

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土,其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题,以延吉膨胀土为研究对象,开展了膨胀土冻胀特性试验研究,证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响,据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论,建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH＿ex＿Model,并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外,根据上述研究,建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形,同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。     

Frost jacking characteristics of steel pipe screw piles for photovoltaic support foundations in high-latitude and low-altitude regions

In this study, the frost jacking characteristics of steel pipe screw piles for photovoltaic support foundations in high-latitude and low-altitude regions are studied via in situ tests and numerical simulations. The elevation changes in 7 in situ test piles during a frost heave cycle are monitored, and the observation results are used to verify the accuracy of the finite element model. The frost jacking with different helix spacings is studied, and the anti-frost jacking abilities of piles coated with different thicknesses of asphalt are analysed. The results show that the annual frost jacking values of the piles are approximately 6.08 ～ 7.73 mm in the helix spacing range of 500 ～ 700 mm. The value of 675 mm used in the actual project is the smallest, and the cumulative jacking during the service life is approximately 144.68 mm. The asphalt coating on the pile body can reduce the interaction between the frozen soil and the pile. Asphalt coatings larger than 10 mm basically eliminate the frost jacking of the pile. This research provides reliable design suggestions for helix spacing design and anti-frost jacking measures of screw piles in similar projects.     

冻土中锥型桩模型试验研究及有限元分析

通过冻土中锥型桩室内模型试验研究得出冻结土体中锥型桩承载力特征:Q-S曲线未发现“台阶”现象,也不存在陡降段,其破坏形式接近于渐进型。对现有冻土流变模型的分析,提出了用非线性牛顿体替代线性牛顿体,建立了改进的西源本构模型;并将改进的西源本构模型成功地添加到ADINA软件平台中。采用改进的西源本构模型对冻土中锥型桩室内模型试验进行了有限元数值仿真,模型试验结果和有限元计算接近,表明:采用有限元数值方法可为寒区冻土中锥型桩设计和施工提供参考。     

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。     

桩侧注浆抗拔桩的试验研究与工程应用

为研究桩侧注浆抗拔桩的性能,结合上海白玉兰广场工程开展了9组桩侧注浆抗拔桩现场足尺试验,其中3组试桩采用了双套管技术,将工程桩桩顶标高以上桩身与土体隔离开,以使试桩与工程桩的实际受荷状态更接近。基于试桩结果,首先比较了常规和采用双套管两种试桩荷载位移曲线的差异;其次研究了注浆后桩侧摩阻力的发挥及与规范推荐值的比较;采用指数函数拟合本次试验结果并预测试桩抗拔极限承载力。背景工程最终采用了桩侧后注浆抗拔桩,相比于常规等截面桩大幅提高承载力,并节约混凝土用量和减少泥浆排放量,具有较好的经济及环保效益。     

不同桩端土承压钻孔灌注桩模型试验研究

通过模型试验研究不同桩端土对承压钻孔灌注桩承载特性的影响。模型试验中,结合软土地区灌注桩穿越土层的特点选择桩周桩端土,采用裹膜预制预埋的方法设置模型桩,以消除桩身粗糙程度、桩径等因素差异的影响,并一定程度上模拟灌注桩成孔卸载过程;通过静载试验得到6根试桩的试验数据,就桩端土对桩侧摩阻力的影响进行了重点介绍;建立桩侧摩阻力与桩土相对位移之间的关系,并由归一化处理使得桩端土对桩侧摩阻力的影响得到量化解决。结果表明：模型试验研究桩端土对灌注桩承载特性影响的方法可行,解决不同情况下桩端桩周土对灌注桩承载性能的影响,仍需大量试验和工程实践验证。