九桩双薄壁墩厚承台设计探讨

以空间桁架传力机理为基础,对新疆伊犁河特大桥九桩双薄壁墩厚承台计算模型进行分析,计算结果表明,"等效荷载"法和"桥涵规范"法处理复杂荷载形式作用下厚承台比传统"梁式"法更适用.     

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。     

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。     

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。     

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。     

钢纤维混凝土二桩厚承台的试验研究

为了研究钢纤维增强混凝土(SFRC)二桩厚承台的传力机理和破坏模型,以及钢纤维在混凝土二桩厚承台中的作用,对30个混凝土和钢纤维混凝土二桩承台进行了静力加载试验和非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土二桩厚承台的开裂荷载、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,阻碍裂缝的发展,降低承台的厚度;钢纤维混凝土二桩厚承台破坏形态为冲切破坏,其传力模型符合拉杆拱模型或桁架模型。提出了基于桁架模型的钢纤维混凝土二桩厚承台承载力设计计算公式,其计算值与试验值吻合较好。该研究成果可为有关规程的编制及实际工程的应用提供参考。     

两桩厚承台的承载力设计

根据两桩厚承台的受力特点和破坏模式,以拉压杆模型为基础,探讨了模型建立的原则和方法,提出了两桩厚承台按拉压杆模型设计的方法并给出了相应的计算公式,选取6个两桩厚承台室内试验结果并分别采用各国规范设计方法及拉压杆模型设计方法进行比较验证.结果表明:各方法用于两桩厚承台设计均安全可靠,但采用拉压杆模型的承台设计方法符合厚承台的受力机理,用该方法算得的承台承载力与试验值吻合较好.     

钢纤维混凝土四桩厚承台传力模型的研究

根据１５个足尺试件的试验和有限元分析结果,揭示了钢纤维混凝土四桩厚承台的破坏模式和受力机理。结果表明,钢纤维混凝土四桩厚承台的传力机理不同于一般受弯构件,建议分析其受力时采用空间桁架模型。     

配筋方式对桩基厚承台承载性能影响的试验

为研究不同配筋方式对混凝土厚承台承载性能的影响,通过对3个配置不同形式钢筋的混凝土9桩承台进行破坏性试验,对不同配筋形式的承台受力机理和破坏模式进行探讨,证明厚承台符合空间桁架模式的受力特点,集中方式配筋有利于发挥钢筋的抗拉作用,在承台中部配置的钢筋网片能延缓混凝土压杆的劈裂破坏,在承台底部集中配筋的基础上增加中层钢筋网能有效提高承台的承载力。最后给出桩基承台配筋设计的建议。     

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。     

有限元分析在工程中的应用

文章基于对厚承台的非线性有限元分析结果,研究了厚承台的传力机理。研究发现厚承台的传力机理符合空间桁架模型理论。在分析了厚承台承载力的主要影响因素的基础上提出斜压杆承载力和拉杆承载力的计算公式,采用拉压杆模型计算了厚承台的极限承载力,算得承台的承载力与试验结果吻合较好。     

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。     

桩基承台冲切承载力的桁架模型分析

以空间桁架传力机理为基础 ,根据三桩承台冲切破坏桁架模式 ,在桁架节点区与混凝土斜压杆尺寸确定后 ,结合试验资料分析 ,确定了混凝土斜压杆强度 ,导出了钢筋混凝土等边三桩承台受冲切承载力计算公式 ,并提出了桩基承台空间桁架模型设计方法建议     

桩-承台基础相对刚度试验研究

制作了3个九桩承台和1个十六桩承台,采用不同刚度垫块模拟桩刚度的变化,研究了不同承台厚度和桩支撑刚度对承台刚度及其桩顶反力分布的影响。考虑了桩与承台的相互作用,在对试验结果分析的基础上提出了一种新的桩–承台相对刚度表达式。与现有桩筏(箱)基础刚度计算公式进行对比分析,表明按本文推荐公式计算桩-承台相对刚度和桩基承台的刚柔性特征表现出很好的一致性,解决了现有桩筏基础刚度判定公式对刚度较大的桩判别较差的问题,由本文公式可计算出满足刚性条件下所需承台板厚度。     

常规的均匀网格状配筋承台冲切承载力的计算

目前,相比于承台冲切破坏的空间桁架受力机理研究,承台冲切承载力计算的研究尚显薄弱。采用非线性有限元的电算分析,结合逐次多元最小二乘法的数学推导,得出常规的均匀网格状配筋承台冲切承载力的空间桁架理论表达式。通过对76个桩数有异、布桩形式多变,在国内外文献上公开发表的试验数据的验证,以及与ACI318-05规范中的临界截面应力法、美国CRSI手册方法、中国JGJ94—94与GB50007—2002规范方法的对比计算分析表明:所得公式普遍适用于常规的按均匀网格状布筋承台的冲切承载力计算。     

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。     

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。     

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。