基桩桩身承载力设计可靠性试验研究

通过48个混凝土灌注桩试件的轴心受压和偏心受压试验,对基桩桩身破坏特性和受压极限承载力进行了研究。研究表明:(1)按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)桩身受压承载力公式工作条件系数φ_c取0.6~0.8设计配筋桩桩身承载力时,均满足可靠性指标要求,安全系数随配筋率增加而升高;(2)按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)桩身受压承载力公式成桩工艺系数φ_c取0.6~0.8设计配筋桩桩身承载力时,均满足可靠性指标要求,且安全系数随配筋率增加而降低;(3)偏心荷载作用下,试件的安全系数低于轴心荷载作用下的安全系数;(4)基桩桩身受压承载力受诸多因素影响,本文未考虑桩的配箍率、截面尺寸和土体等因素的影响,需进一步研究。     

缺陷加固桩荷载分布试验研究与理论分析

注浆加固夹泥、离析类缺陷桩在恢复桩身承载力方面欠佳,进而工程中改用钢管-注浆进行加固,但其仍缺乏足够的理论依据与试验。开展了室内模型试验,正常桩与缺陷加固桩竖向抗压试验表明:钢管的设置使桩身承载力得到极大的恢复;随着钢管数量的增加,钢管承载百分比呈上升趋势,混凝土与注浆加固体承载百分比总体呈下降趋势,并在钢管数为4时取得最优的加固效果;钢管承担主要补强作用,其长度的增加对缺陷桩桩身整体性有积极作用;钢管与桩截面的截面比为2.54%～2.58%时,缺陷桩桩身承载力恢复最佳。     

改进组合式T形钢管混凝土柱轴压性能试验研究

对18个改进组合式T形钢管混凝土柱进行静力试验,分析钢管厚度、混凝土强度和长细比对试件轴压性能的影响,采用国内外钢管混凝土规范对试件轴压承载力进行计算,并与试验结果对比分析,最后在规范AIJ-CFT:1997的基础上,提出了改进组合式T形钢管混凝土柱轴压承载力计算式。结果表明:试件主要呈现出剪切型破坏、局部鼓曲(或开裂)以及弯曲失稳三类破坏形态;钢管厚度对试件轴压承载力影响较大,而且试件长细比越大,钢管厚度对试件轴压承载力的影响就越显著;随着混凝土强度等级由C30提高到C50,试件轴压承载力有所提高,提高幅度基本在15%左右;当钢管厚度较小时,长细比对试件轴压承载力影响较大;采用各国现行规范计算的轴压承载力均偏于保守;提出了考虑钢管约束效应的轴压承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管混凝土柱受剪承载力试验

为建立钢管混凝土柱的受剪承载力计算式,完成了35根试件的静力加载试验。试件参数包括钢管壁厚、混凝土强度、剪跨比和轴压比。结果表明,剪跨比λ≤0.5施加轴压力的试件为剪切破坏,1.0≥λ>0.5施加轴压力的试件为剪弯破坏,λ≥0.5未施加轴压力的试件为弯曲破坏;试件有较大的变形能力;钢管混凝土柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比有关。建立了由钢管、混凝土和轴压力三部分贡献组成的钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,计算值与试验值符合较好,且偏于安全。     

压弯作用下钢管混凝土短柱受剪承载力试验研究

为研究钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力,设计了26个钢管混凝土短柱试件进行试验研究。通过对试件的破坏形态、剪力-应变曲线、剪力-跨中挠度曲线等试验结果的分析以及与已有钢管混凝土短柱在轴压力作用下的受剪承载力的对比,分析了影响钢管混凝土短柱受剪承载力的各种因素,为研究钢管混凝土短柱在轴压力以及弯矩作用下的受剪性能提供了直接的试验依据。试验结果表明,试件（剪跨比λ<0.5）的破坏均为剪切型破坏,但延性较好,有较大的变形能力。钢管混凝土短柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比、初始弯矩有关,初始弯矩的存在对试件的受剪承载力有一定程度的削弱。基于受剪承载力机理的分析及试验的实测数据,建立了钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值符合较好,且计算结果偏于安全。     

不同持力层钻孔桩桩底后注浆应用效果分析

本文首先简单介绍了钻孔桩桩底后注浆的机理和工艺技术。采用分层位移迭代法对不同桩基持力层注浆前后的Q-s曲线进行了理论分析,发现持力层从粘土→粉砂→砾石层,颗粒越粗,桩底后注浆的效果越好。还通过试桩作了注浆前后的对比静力试验,得出了以下结果:桩的承载力的增幅注浆后比注浆前一般可提高20%30%,对砾石持力层,可超过40%,且沉降量明显减少;注浆后桩身轴力可发挥更大潜力;注浆后桩侧摩擦力能明显提高。文末,并对砾石层、粉砂层、粘土层及基岩四种持力层的钻孔桩桩底后注浆的适用性和应用效果给出了分析结论。     

复合配筋混凝土预制方桩轴压性能试验研究

通过对3种常用桩型共9根复合配筋混凝土预制方桩进行轴压性能试验,对比分析了部分预应力和非预应力混凝土预制方桩轴压承载力、变形能力及破坏特征等,并将得到的轴压承载力试验值与不同规范的桩身轴压承载力公式计算值进行对比。结果表明:复合配筋混凝土预制方桩轴压试验出现了轴压破坏和局压破坏两种破坏模式;破坏前,同桩型方桩试件抗压刚度基本相同,且无减小趋势;复合配筋混凝土预制方桩轴压承载力试验值仅满足GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》的要求,普遍小于非预应力混凝土预制方桩的轴压承载力,为此,复合配筋混凝土预制方桩轴压承载力建议采用GB 50007—2011中公式进行计算。     

复式薄壁方钢管混凝土长柱轴压稳定性能研究

设计制作了8根复式薄壁方钢管混凝土轴压长柱试件,通过试验,研究了长细比和截面类型对复式薄壁方钢管混凝土轴压长柱承载力的影响。试验发现:构件的承载力随着长细比的增大而下降;内置圆钢管高强混凝土后组合柱的承载力提高了33%;内置空钢管后构件的承载力下降了约14%;实心复式薄壁方钢管混凝土柱具有较高的剩余承载力和延性。基于ABAQUS软件和相关的本构模型,建立了复式薄壁方钢管混凝土轴压长柱的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好。基于该有限元模型进行受力性能影响因素分析和参数分析。分析表明:焊接残余应力和钢管弯角效应对轴压承载力的影响均小于1.5%,且二者相互抵消,受力分析时可以忽略;实心复式薄壁方钢管混凝土长柱的稳定系数随着内钢管屈服强度、混凝土强度或径宽比的增大而减小。提出了复式薄壁方钢管混凝土长柱轴压承载力的简化算式,计算值与实测结果吻合较好。     

注浆钢管桩抗拔承载力试验研究

依托上海某工程未注浆钢管桩和注浆钢管桩的抗拔承载力现场试验,分析了深厚软土层中钢管桩的静载~位移曲线,探讨了注浆对钢管桩承载力的提升效果,并通过有限元计算,定性分析了注浆泡对单桩承载力的影响。研究结果表明:注浆钢管桩荷载-位移曲线呈"缓变型",注浆对桩周土体的加固作用,可改善桩土接触面,增加桩身的粗糙度,在出浆口处,易于形成扩径,提高桩的锚固作用,因此,注浆工艺能显著提高钢管桩抗拔极限承载力,有效地减小抗拔桩位移,为软土地区基础的设计提供了有益参考。     

复合配筋混凝土预制方桩轴向抗压性能研究

研发了复合配筋混凝土预制方桩,通过对3种常用桩型方桩试件的足尺轴向抗压性能试验和数值模拟分析,研究复合配筋混凝土预制方桩的裂缝分布、轴压承载力及破坏特征。结果表明:方桩试件存在两种破坏模式,一种为局部破坏,钢筋未压曲,桩端混凝土发生劈裂破坏;另一种为全截面破坏,纵筋向外压曲,箍筋拉断,混凝土压碎而破坏。数值模拟得到的桩身极限抗压承载力与全截面破坏试件的试验结果吻合较好,相差在10%以内,比局部破坏试件的试验结果大约25%。当前设计规范中桩身极限抗压承载力经验公式计算结果相互间差异较大,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的经验公式计算值与数值模拟结果较为接近,且具有一定的安全余度。     

注浆微型钢管桩桩体力学性能的试验和数值分析

基于塑性损伤模型分析微型钢管桩桩体性能的有限元数值方法,综合对比研究钢管直径d、壁厚t、桩体直径D、长度H以及注浆体水灰比等因素对注浆微型钢管桩桩体力学性能的影响,并借助模型试验验证了数值结果的可靠性,研究结果表明:随着钢管与桩体直径比d/D的增大,微型钢管桩桩体极限承载力相应增加,且d/D为0.28和0.72是微型钢管桩极限承载力发生显著变化的临界值,微型钢管桩桩体以钢管发生屈曲破坏、钢管与外包浆体共同破坏和钢管外包注浆体破坏为主,不同破坏模型下微型钢管桩桩体极限承载力表达式不同;理论计算结果与试验和数值模拟结果吻合较好;钢管直径相同而壁厚增加时,桩体极限荷载值呈线性增大,桩体轴向荷载与轴向应变曲线由壁厚较小时的软化特征逐渐向理想塑性和硬化特征发展;桩径和d/D相同时,注浆体抗压强度降低约45%时,桩体极限承载力仅减少约7.1%,表明提升注浆体水灰比对微型钢管桩桩体承载能力的影响不明显。     

竹根沙海域大直径钢管桩基础水平承载力数值模拟研究

为研究桩径对大直径钢管桩水平承载性能的影响,采用ABAQUS数值模拟软件建立大直径钢管桩数值模型,开展数值模拟研究。结果表明:数值模拟所得钢管桩桩顶的水平荷载—位移曲线与实测曲线变化趋势一致,数值模型可靠;单桩水平极限承载力随着桩径的增大而线性增大,当桩径扩大3倍时,相应的水平极限荷载提高1倍;同一深度钢管桩桩身挠度随桩径增大呈逐步减小的趋势。本研究成果可为海上风电场大直径钢管桩施工建设提供参考依据。     

软土地基嵌入卵石层钻孔灌注桩后压浆技术问题研究

结合实际工程,对嵌入卵石层钻孔灌注桩后压浆设计、施工中后压浆方法的选择、注浆量的确定、后压浆桩的承载力计算、后压浆在超长桩中的应用等进行了研究。试验结果表明,采用后压浆时应选用桩底注浆,桩底后压浆的注浆量与桩径的平方成正比;后压浆桩端承载力可按预制桩的桩端承载力进行计算;后压浆对超长桩的承载力和沉降均有较大改善。     

微型静压钢管桩注浆成桩工艺试验研究

提出了一种微型静压钢管桩注浆成桩工艺,并对成桩机理及特点进行了分析。通过现场6根试桩的单桩抗压承载力试验,对成桩工艺的可行性进行了验证。试验结果表明,采用微型静压钢管桩注浆成桩工艺施工的桩基极限承载力能够提高2.2倍,成桩质量保证率较高;试桩桩基极限承载力实测值约为设计计算值的1.2倍,用于实际设计偏于安全。     

钻孔灌注桩后压浆技术在某建筑工程中的应用

钻孔桩桩基后压浆技术可有效提高单桩承载力、减少沉降量,具有很高的技术、经济效益。本文结合工程实例,总结了钻孔灌注桩后压浆技术设计、计算方法及注浆施工工艺,可为类似工程提供一定参考。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压性能的试验

针对约束拉杆对矩形钢管混凝土柱轴压力学性能的影响,对8个轴压试件进行试验,其中1个不设约束拉杆,7个设置约束拉杆。试验主要参数为约束拉杆直径和间距,钢管宽厚比,截面长宽比。试验结果表明:相对于方形截面试件,矩形截面试件设置约束拉杆后,在轴向压力作用下,试件的承载力提高幅度不明显,但对应于峰值荷载的竖向应变值随约束拉杆的加强相应增大,试件的塑性变形能力增大,延性提高。利用国内已有文献中关于矩形钢管混凝土承载力计算方法及EC4(1996)关于方形钢管混凝土计算方法,对带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,发现计算结果比试验值偏低,计算方法偏于保守。     

钢管轻集料混凝土抗剪承载力试验研究

基于29根钢管轻集料混凝土试件抗剪试验,研究材料性能、截面特性、剪跨比及轴压比对钢管轻集料混凝土试件的破坏形态、抗剪承载力的影响。将试验实测值与相关公式计算值进行对比,通过分析、回归试验结果,得到抗剪承载力计算公式。分析结果表明:剪跨比λ<0.5时,试件均为剪切型破坏;剪跨比0.5≤λ<0.85施加轴压力的试件为剪弯型破坏;剪跨比λ≥0.5未施加轴压力及剪跨比λ>0.85施加轴压力的试件为弯曲型破坏。剪跨比越大,试件抗剪承载力越小;轴压比越大,试件抗剪承载力越大,且延性越好;轻集料混凝土强度对试件抗剪承载力影响不明显;含钢率越高,试件抗剪承载力越大。考虑以上影响因素得出抗剪承载力计算公式,试验值与计算值吻合较好,且偏于安全。     

高轴压比钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究高轴压比钢骨混凝土剪力墙的抗震性能,完成了6片剪跨比为2.43、轴压比试验值为0.33~0.35的钢筋、钢骨和钢管混凝土剪力墙试件的往复水平力加载试验。试验表明:试件的纵筋和钢骨(钢管)受压屈服先于受拉屈服。试件的破坏形态为底部混凝土压碎剥落,约束边缘构件内的纵筋和钢骨(钢管)压曲,试件丧失竖向承载力。钢骨和钢管提高了试件的正截面承载力,且随位移增大试件能稳定地保持最大承载力。配置工字钢、槽钢和方钢管的试件的极限位移角为1/73~1/59,与钢筋混凝土试件基本相同;配置圆钢管的试件的极限位移角达1/44,墙端约束边缘构件配置圆钢管对提高高轴压比剪力墙的变形能力有显著作用。根据试验结果,提出了高轴压比钢骨混凝土剪力墙屈服、承载力极限状态和变形极限状态的截面应变、应力分布,建立了正截面承载力的计算式和顶点水平位移计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

后注浆灌注桩在湿陷性黄土中的试验研究

在自重湿陷性黄土地区,通过现场试验及监测对比了普通灌注桩和桩端后注浆灌注桩在设计荷载作用下的桩身轴力和桩侧阻力的变化情况,并通过桩基(竖向)静荷载试验对各试验桩进行了承载力检测。结果表明,位于该湿陷性黄土场地的干作业钻孔灌注桩在后注浆后承载力明显提高,桩身中性点位置下降,同时提供了桩端后注浆灌注桩承载力估算时桩侧阻力增大系数的取值。     

复合钢管高强混凝土短柱轴心受压性能试验与分析

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土短柱轴心受压性能,完成了三组共23个试件的轴压试验和典型试件的非线性有限元分析。试验结果表明：各试件的破坏形态基本相同,为方钢管向外鼓曲,方钢管与圆钢管之间的混凝土酥松、局部压碎;试验结束时,试件纵向应变达到0.09~0.11,尚能承担约70%的峰值竖向力;按文献［8］有关公式计算得到的试件压缩刚度平均值为实测值的83.6%;采用圆钢管对其管内混凝土提供约束,方钢管对混凝土不提供约束、但提供轴压承载力的计算假定,试件轴心受压承载力计算值与试验值吻合良好;非线性有限元计算得到的竖向力 纵向应变曲线及破坏过程与试验结果符合较好。