输电线路掏挖式基础在倾斜荷载作用下的特性

通过数值模拟对输电线路竖向和倾斜掏挖式基础在不同倾角荷载作用下的承载特性和内力分布进行分析。结果表明,直掏挖基础在小于10°的倾斜荷载作用下竖向承载力变化不大,随着荷载倾角的增加,竖向承载力明显减小。在相同倾角的荷载作用下,正斜掏挖式基础的竖向承载力要大于负斜掏挖式基础,直掏挖基础居中。同时,正斜掏挖式基础的弯矩和剪力均要小于负斜掏挖基础。掏挖式基础的倾角与荷载倾角相同情况下的基础受力最合理,不但可以保证基础承载力,而且基础所受弯矩几乎为零。     

输电杆塔掏挖基础抗拔设计极限状态分析

基于不同地基、尺寸条件下掏挖基础单向上拔或上拔与水平荷载联合作用下荷载试验结果,分析了掏挖基础抗拔极限状态时极限荷载和位移值、荷载与位移关系曲线特征、地表裂纹分布特征、典型承载失效模式,结合影响上部杆塔结构正常使用功能发挥的基础位移限值,研究了上拔状况下掏挖基础承载特性及最不利极限状态。研究表明:掏挖基础上拔荷载与位移关系呈陡降型脆性破坏,承载失效主要是由于地基土体整体剪切破坏所致,地基开裂破坏时并未影响掏挖基础及上部结构的正常使用,即掏挖基础上拔状况下最先超越地基承载能力极限状态。因此,上拔状况下输电杆塔掏挖基础埋深、基底直径等参数按地基承载能力极限状态设计,基础作用力按相应状态荷载组合计算确定,主要采用由可变作用控制的基本组合。     

大直径加翼单桩水平承载性能离心模型试验研究

采用离心模型试验,研究近海风电场风机基础中的大直径单桩及加翼单桩的承载机制。加翼单桩是基于近海风电场常见的单桩基础,为进一步利用近地表浅层土的土抗力,在泥面下加装稳定翼钢板的新型基础型式。共开展9组离心模型试验,研究不同翼板的尺寸参数(宽度、长度)和埋深以及加载高度条件下加翼单桩的水平承载力。试验结果表明,翼板的设置可以明显增强单桩的水平承载力,增强的幅度与翼板的尺寸参数及埋深有关。研究成果为指导加翼单桩的设计和施工提供了可靠的试验依据。     

大直径加翼单桩水平承载性能离心模型试验研究

 采用离心模型试验,研究近海风电场风机基础中的大直径单桩及加翼单桩的承载机制。加翼单桩是基于近海风电场常见的单桩基础,为进一步利用近地表浅层土的土抗力,在泥面下加装稳定翼钢板的新型基础型式。共开展9组离心模型试验,研究不同翼板的尺寸参数(宽度、长度)和埋深以及加载高度条件下加翼单桩的水平承载力。试验结果表明,翼板的设置可以明显增强单桩的水平承载力,增强的幅度与翼板的尺寸参数及埋深有关。研究成果为指导加翼单桩的设计和施工提供了可靠的试验依据。     

输电线路掏挖基础承载特性离心机试验研究

掏挖基础是输电线路建设中广泛采用的基础型式,但对其复合加载承载特性的研究较少。针对不同荷载工况下坚硬黏性土地基中掏挖基础承载特性,开展离心机模型试验研究。结果表明,单独上拔荷载作用下,地基破坏模式受基础埋深比的影响,浅及深埋的临界埋深比在2～3范围;水平荷载作用下,对于高露头基础,随着露头高度增加水平承载力明显降低;对埋深比为2的无露高基础,先施加水平力会使其极限上拔承载力有所提高,施加的水平力越大,基础抗拔能力越强;对埋深比为2的有露高基础,在施加相同水平荷载和相同弯矩2种情况下,基础的净峰值抗拔力与无露高基础HV组合加载时的抗拔承载力相差均小于10%,即高露头产生的弯矩对HV组合加载时基础上拔承载力的影响相对不大。所得结论可为不同荷载工况下输电线路掏挖基础设计提供一定参考。     

海上风机加翼桩水平受荷简化分析模型研究

海上风机加翼桩是一种在近地表桩体上设置翼片以充分发挥浅层土抗力的新型基础形式,目前工程上尚缺乏对其在水平荷载作用下的变形计算方法。首先对于黏土地基中大直径加翼桩水平承载特性进行了有限元数值分析,得到了加翼桩桩周土体变形模式,进而提出了海上风机加翼桩水平受荷的等效扩大头桩模型。基于该简化分析模型,结合考虑桩径效应的大直径单桩p-y曲线,建立了水平荷载作用下海上风机加翼桩变形计算方法。通过与已有原位试验结果和有限元计算结果的对比,验证了所建议计算方法的合理性。采用所建议计算方法,系统探讨了桩体尺寸、翼片尺寸、桩周土力学参数等对于桩头位移及桩身内力分布规律的影响,并从降低位移角度提出了翼片效率指标,初步建议了达到最优翼片效率的翼片尺寸。     

戈壁碎石土地基原状土掏挖基础抗拔试验研究

在甘肃和新疆的7个试验场地完成了40个戈壁碎石土地基原状土扩底掏挖基础抗拔试验,得到了基础抗拔荷载-位移特性.结果表明,上拔荷载作用下,戈壁碎石土地基掏挖基础具有良好的抗拔承载性能,荷载-位移曲线呈大致相同变化规律,可分为扩大端土体被压密的弹性阶段、土体剪切变形至塑性区贯通的弹塑性阶段、滑动面形成至破坏的3个特征阶段.根据基础荷载-位移曲线,采用双切线交法确定了试验基础极限上拔承载力.基于土体滑移线场理论和Mohr-Coulomb强度准则,引入抗拔土体圆弧滑动面假设,推导了戈壁掏挖扩底基础的抗拔承载力理论计算公式,并将试验结果与理论计算结果进行了对比分析.     

输电线路掏挖式基础试验研究

在不同地质条件下,输电线路采用不同的基础型式可以做到施工简单、结构安全、节能环保和持续发展。人工掏挖基础在硬塑粘土应用中体现出其很好的优越性,为了进一步分析和研究角钢斜插式斜掏挖和直掏挖基础相同和不同之处,本文分别进行了不同尺寸的斜掏挖和直掏挖基础现场对比试验,从基础水平加抗拔承载力、基础位移变化、基础主筋的受力分布、地基土压力和经济指标等方面进行比较。     

黏土中箱筒型基础防波堤静力失稳破坏模式和承载力研究

箱筒型基础结构是适用于软土、大波浪荷载的新型防波堤结构。通过离心试验研究了箱筒型基础结构的静力失稳破坏模式和承载力特性,以及地基土体强度、波浪力作用高度对其影响规律。研究表明,箱筒型基础结构的荷载与转角、水平位移和竖向位移关系曲线有弹性变位和失稳破坏两阶段,但土体强度较大时,竖向位移不出现失稳破坏。随着弯矩的增大,结构转动中心从海床面以上向地基中移动,达到弯矩承载力时,转动中心深度位于桶底端附近。土体强度较小、波浪力作用高度较低,结构失稳的变位模式为转动和竖向位移;波浪力作用高度增大,失稳的变位模式为转动、水平位移和竖向位移的模式;土体强度增大至44.5 kPa,变位模式为转动和水平位移的模式。土体强度相同时,结构的弯矩承载力随着水平承载力的增大呈线性降低;波浪力作用高度相同时,弯矩承载力随着水平承载力的增大呈线性增长关系。研究结果揭示了箱筒型基础结构失稳破坏规律和承载力特性,并为结构优化设计提供参考。     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

确定地基承载力的新方法

地基承载力的合理确定对地基设计是最重要的一个内容。现场原位压板试验被认为是确定地基承载力最可靠的方法。但实际基础的地基承载力不仅与土性有关,还与基础的尺寸、埋深和沉降要求有关,压板试验的尺寸不是实际基础的尺寸,如何由压板试验合理地确定实际基础的地基承载力是一个还没有很好解决的问题。提出一个新的解决方法,即由压板试验反算地基的强度参数和变形指标,然后用这些参数对具体基础采用切线模量法计算基础的荷载和沉降关系的p–s曲线,再根据上部结构对基础的沉降要求和地基强度安全系数要求的双控原则,由p–s曲线确定满足沉降和强度要求的地基承载力,而不是直接由压板载荷试验曲线来确定地基承载力,这样可以更好地考虑基础的尺寸效应。通过案例进行了说明,并与现行的规范方法进行了比较,说明了新方法的合理性。     

竖向正方形锚板水平拉拔极限承载力三维统一理论解研究

针对竖向正方形锚板水平极限拉拔力学机理和承载力理论研究存在人为区分浅埋、深埋,但界定标准不统一的问题,对其开展了破坏机制分析和极限承载力三维统一理论解的研究。通过板前四棱锥土核在垂直于板平面的竖直面和水平面投影三角形的形状演化来分别反映竖向和水平向破坏机制随土性、埋深比等因素变化的对称性;构建了竖向正方形锚板水平极限拉拔的三维统一力学模型;依次取不同受力体进行极限力学平衡分析;推导了拉拔极限承载力三维统一理论解。与其他理论方法、试验数据的对比验证表明:新的力学模型很好地实现了一个模型来反映不同埋深比范围破坏机制的连续变化规律,无需再人为区分浅埋和深埋;统一理论解计算结果不仅与室内模型试验数据符合的很好,也和现场、大尺寸室内试验数据吻合;较3种国外方法计算结果更加接近于实测值,且具有更小的离散性,平均值总体上偏于安全,在4种方法中表现最好。     

利用浅基础作接地装置的探讨

通过比较接地网的网格数量、水平接地带和埋深对跨步电压的影响,定量论述了利用建筑物浅基础做接地装置的可行性。结论:均压措施能有效降低跨步电压;增加接地网的网格数量、水平带数量可以取得和增加接地装置埋深同样的效果;当土壤和基础等客观条件都满足规范要求,利用埋深很浅的钢筋混凝土浅基础梁作接地装置,即使仅有均压措施,也可以预防跨步电压的危害。     

竖向条形锚定板水平拉拔极限承载力统一理论解研究

针对竖向条形锚板拉拔问题的研究存在人为区分浅埋、深埋,且界定标准及力学模型的对称性认识不统一,基于自主研制的条形锚水平拉拔可视化模型试验和数值模拟试验,研究拉拔过程中板前土体的位移变形规律。极限状态下,板前存在弹性核三角形区域,其角度变化可反映板前滑移线场的对称性;随着埋深比的增大,三角形弹性核的上角增大(φ~π/4+φ/2),上侧土体位移变形范围相对缩小,从延伸至地表收缩至板前附近;下角减小(π/2~π/4+φ/2),下侧土体位移变形范围则相对扩大,边界与竖向夹角在π/2~3π/4+φ/2间变化;上下角之和基本保持不变(φ+π/2),板前滑移线场由非对称逐步向对称发展。在此基础上,提出相应的假定,构建可考虑埋深等因素变化的竖向条形锚定板的水平拉拔极限承载力学模型,并推导出极限承载力的统一理论解。计算结果表明:新的力学模型很好地反映了板前滑移线场的对称性随埋深比的连续变化规律,无需再人为区分浅埋和深埋;极限承载力统一理论解对砂土中竖向条形锚定板具有很好的适用性,计算结果与试验值符合的更好,较其它3种传统方法具有明显优势。     

立式钢制储罐基础设计

以某罐区立式钢制储罐基础设计为例,探讨预制桩、灌注桩和浅基础应用于储罐基础的设计方法。储罐基础设计可比拟为“板-柱结构”体系,借助pkpm结构软件分析两种桩型承载力、浅基础设计、场地条件影响及桩-土共同作用。储罐桩基设计应对水平承载力、竖向承载力和配筋量三控制设计,对于端承型桩基,一般情况下单桩水平承载力起控制作用。相同桩数时,采用方形布桩的边桩配筋比环形布桩的更易产生突变。应用于软土场地的砼预制桩不仅应进行桩基承载力计算,还应加强桩基配筋验算。     

福州地区水泥土搅拌桩复合地基承载特性的研究

通过对 1 1 8组水泥土搅拌桩的单桩承载力和复合地基承载力的现场载荷试验统计分析 ,研究了水泥土搅拌桩的单桩承载特性以及复合地基的承载特性 ,讨论了复合地基的承载力与复合地基置换率、加固深度以及承压板尺寸的相互关系 ,阐述了水泥土搅拌法在加固软土地基的应用中存在的主要问题 ,可为水泥土搅拌桩复合地基的设计和施工提供参考     

平板载荷试验中硬壳层问题的探讨

平板载荷试验的承载力主要决定于1倍承压板宽度或直径深度范围内土体的强度,地表的“硬壳层”对平板载荷试验的地基承载力具有显著的影响,可通过轻便触探来检验承压板下一定深度范围内土体的均匀性,提高试验结果的可靠性及作为承载力试验数据的引用和施工验槽参考依据。     

上海世博500kV地下变电站超深抗拔桩的设计与分析

上海世博500kV大容量全地下变电站地下建筑直径(外径)为130m,地下结构埋置深度34m,正常使用阶段采用桩端深度达82.3m的钻孔灌注桩作为抗拔基础。与浅埋的地下工程相比,该深埋地下结构抗拔桩设计面临的特殊问题是如何反映如此大体量深层地下开挖卸荷对抗拔桩承载特性的影响,主要表现在:深埋地下结构抗拔桩地面试桩开挖段侧摩阻力的扣除;开挖卸荷后桩周土体围压减小对桩基承载力削弱的影响;开挖卸荷基底隆起对桩产生的预拉力。介绍了上海世博500kV地下变电站工程超深抗拔桩的设计,采用现场试验与有限元方法针对上述深层开挖带来的特殊问题进行初步的研究与探讨。理论分析表明,深层开挖对抗拔桩承载性能产生了显著的影响,承载力发生较大削弱且产生较大的预拉力。该抗拔桩的设计采取了相应的对策。     

相邻深基坑开挖对地下管线影响因素的分析

采用三维有限元模型,从管线的位移场入手,对相邻深基坑开挖对周围管线影响的因素进行模拟和分析,重点从开挖步骤、管线埋深、管线距两相邻基坑的远近、管线材质、下卧层和管线与周围土体的模量比等六个方面进行分析,以管线的水平和竖向位移来检验六个因素对管线影响的大小并与工程实例进行对比分析。研究成果为设计、施工提供了一定的依据和参考。