不同组合下高喷插芯组合桩抗拔承载特性试验研究

基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,采用砂雨法施工,对4种不同组合形式的高喷插芯组合桩(JPP桩)进行了抗拔承载性能对比试验研究。结果表明:1)JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍。2)极限荷载下,组合段所提供的总侧摩阻力中,下组合最高。3)在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值并趋于稳定,然后桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥。4)侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式。     

高喷插芯组合桩组合优化及承载机理试验研究

对高喷插芯组合桩(JPP桩)的四种常用组合形式进行了模型试验研究,通过在芯桩上粘贴应变片和在桩底埋设土压力盒等仪器对JPP桩轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力进行了测量,得到如下结论:水泥土与芯桩的不同组合形式对JPP桩承载力有较大影响;水泥土分段后,形成类似葫芦状的表面,增大了桩与桩周土的粗糙度,并且每段水泥土端部均能提供一定的端阻力,桩承载力提高明显;组合段位置对桩承载力也有较大影响,水泥土与芯桩下部组合时桩侧摩阻力增大明显,下组合的JPP桩承载力表现出比分段组合1的JPP桩承载力大的特点,组合段宜设计在JPP桩下部;工程设计中,JPP桩宜采用3段以上的分段组合形式,并将分段组合放在芯桩的中下部,根据土层性质分段高压旋喷水泥土,从而达到节约造价、提高桩承载力的目的。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

自平衡试验与传统试验的比对研究

本文介绍了原位试验过程,对一根原型桩分别进行了自平衡试验、抗压试验和抗拔试验,抗压试验过程中测量了荷载箱在分级荷载下的荷载,同时用钢筋计测量了桩身应力,分析了自平衡试验与传统静载荷试验中极限承载力的差异,得到了自平衡承载力转换为抗压、抗拔承载力的转换系数。试验结果表明,上桩的抗压承载力最大,自平衡承载力次之,抗拔承载力最小;有桩端支撑时,桩侧承担的荷载增加了29.04%,说明增加桩端阻力可以增加桩侧摩阻力;在自平衡载荷试验和抗压试验均达到极限状态时,自平衡试验的荷载箱受力荷载大于抗压试验时的荷载,说明自平衡试验对应的极限端阻力大于抗压状态下的极限端阻力;上桩在没有端承条件下的抗压承载力与自平衡承载力相等,说明在相同端承条件下,上桩的自平衡摩阻力与抗压摩阻力不存在明显差异。     

高喷插芯组合单桩荷载传递简化计算分析

 高喷插芯组合桩(JPP桩)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。结合JPP桩不同的组合特点,采用理想弹塑性模型模拟桩侧土体的非线性,弹性模型模拟水泥土与芯桩界面的荷载传递特性,双折线函数模拟桩端土的硬化特性。基于荷载传递法,考虑水泥土与芯桩界面摩擦、水泥土或芯桩与桩周土界面摩擦,提出不同组合形式下JPP桩荷载传递的简化计算方法,并与模型试验结果进行对比,验证该计算方法的可行性和可靠性。采用提出的简化计算方法对JPP桩荷载传递机制进行分析,并对不同组合形式、不同水泥土厚度、不同水泥土弹性模量、不同刚度系数比等影响荷载传递的主要因素进行计算分析。分析结果得出：从承载力、沉降控制、经济角度综合考虑,分段组合承载效果最好;增加水泥土厚度可有效提高JPP桩承载力;JPP桩变形由高强度的芯桩控制,水泥土弹性模量的改变对JPP桩变形影响较小。     

PHC管桩单桩抗压和抗拔对比试验研究

为对比分析PHC管桩单桩抗压与抗拔条件下的承载性能,开展了河漫滩地质条件下的3根PHC管桩单桩抗压和3根PHC管桩单桩抗拔静载荷对比试验,并在基础施工过程中进行了高应变法跟踪检测初打和复打监测。结果表明:PHC管桩单桩抗压和抗拔荷载-位移曲线呈现出不同的变化规律,抗压荷载-位移曲线为"缓变型",抗拔荷载-位移曲线为"陡变型"。河漫滩场试验条件下600AB(130)型19m桩长的PHC管桩型下压极限承载力和位移为1650kN和7.14mm,抗拔极限承载力和位移为826.7kN和8.78mm。桩侧下压和抗拔平均极限侧阻力值分别为46.1kPa和23.1kPa,抗拔侧摩阻力折减系数为0.501,土阻力恢复系数为1.55,单桩竖向抗压承载力动静对比系数为1.23。试验结果供PHC管桩设计和施工参考。     

成层土中抗拔桩与抗压桩的模型试验研究

为研究成层土中单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了长细比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷栽下桩身不同深度的应变.分析表明:抗拔桩桩顶上拔量明显大于抗压桩桩项沉降量,因此抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力;抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性;试验所得桩抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.62;抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身下部侧摩阻力迅速增长;成层土中粘土的抗拔侧摩阻力折减系数大于砂土.     

膨胀土地基桩基承载特性模型试验研究

输电杆塔基础的修建往往需要穿越复杂地质条件地区,膨胀土地基在遇水失水过程中剧烈的膨胀性和收缩性,不仅会引起土体强度改变,同时会引发膨胀变形,二者耦合作用使得膨胀土地基承载力的变化更为复杂。对此开展大尺寸模型试验,通过改变土体含水率,研究膨胀土地基中桩基在最优含水率和饱和含水率条件下的抗压承载力和抗拔承载力变化。研究表明:膨胀土含水率的变化,对抗压过程中的极限承载力影响更为明显,对抗拔过程中的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,桩身极限侧摩阻力和桩端阻力均在减小,但极限端阻力减小幅度大于极限侧摩阻力。同一含水率情况下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而抗拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布。     

嵌岩旋挖扩底抗拔桩工程应用研究

 对于单轴抗压强度在14.4 MPa以下风化程度不同的泥岩、泥质砂岩互层的特殊地质条件,按照现行设计规范,抗拔桩基础往往难以找到合适的终孔地层,利用旋挖钻机成孔、扩孔施工工艺形成扩底抗拔桩解决上述问题,并根据现场原型试验,对嵌岩旋挖扩底抗拔桩承载规律进行研究。根据桩顶静载试验和桩身应变测量试验数据,分析抗拔桩的桩身开裂、桩身变形规律。分析后认为,嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要由桩侧摩阻力、扩大头抗拔力提供,桩侧摩阻力是逐渐发挥作用的,计算桩的极限抗拔力时不宜考虑全部的桩侧摩阻力,扩大头抗拔力在整个抗拔力中占较大比例。嵌岩扩底抗拔桩极限承载力主要受桩顶位移控制。极限承载力是桩顶位移达到极限值(即容许上拔量)所对应的承载力,而不是抗拔桩真正所能发挥出来的最大承载力。当上部结构对抗拔桩桩顶位移比较敏感时,宜采取措施控制桩身变形,而不是单一提高桩的极限抗拔承载力。     

带承台高喷插芯组合单桩荷载传递特性试验研究

 高喷插芯组合桩(JPP)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。为了对带承台单桩荷载传递特性有更深入的认识,以自行开发的大型桩基试验模型槽为依托,对带承台单桩进行静载试验。通过埋设在JPP中的监测仪器和承台下传感器得到如下荷载传递特性：与不带承台JPP单桩相比,带承台单桩承载力显著提高,承台可以承担较大比例的荷载;桩土应力比为20～100,且桩顶处桩土应力比基本维持在22左右,为承台与桩截面面积比的2倍;承台的存在限制了桩土相对位移,摩阻力不易发挥;承台对桩侧摩阻力有“削弱”作用,特别是对上部摩阻力,对桩端阻力有“增强”作用,并且与不带承台单桩相比,达到极限摩阻力所需位移增大。这些成果对JPP与承台共同作用特性研究具有一定的意义。     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明：混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064～0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23～2.40mm。     

上海地区静钻根植桩承载特性现场试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，具有低噪声、无挤土、少排泥等优势，可应用于高层建筑、桥梁等工程中。基于现场抗压和抗拔静载试验及桩身内力测试，分析了上海地区静钻根植桩的竖向承载变形特性以及桩身轴力和侧摩阻力分布。研究结果表明：静钻根植桩在上海典型地层条件下具有较好的适用性，抗压试桩和抗拔试桩的承载力均大于规范估算值，采用目前的承载力计算方法有一定的安全储备；抗压试桩在加载初期，桩身轴力可以直接传递到桩端，在极限荷载下桩端（扩大头）承载力约占总荷载的25%；静钻根植桩极限侧摩阻力主要与土的特性和埋深有关，上部土层（埋深30m以上）接近规范建议的预制桩侧摩阻力上限值，下部土层（埋深30m以下）较规范建议的预制桩侧阻上限高约14%~28%。     

螺杆灌注桩竖向抗拔承载特性的模型试验研究

螺杆灌注桩是一种桩身上部为直杆、下部为螺纹的组合新桩型。当前《螺杆灌注桩技术规程》(T/CECS 780—2020)中关于螺杆灌注桩抗拔极限承载力的计算方法未有明确,继续按照现有抗拔桩基承载力计算方法对其进行设计计算将存在误差,因此需对其展开进一步研究。通过砂箱模型试验,采用图像处理分析技术和桩身应变测试技术相结合的试验方法,分析模型桩在抗拔过程中荷载-位移曲线、桩周土体的位移场和内力、侧阻力的分布,揭示了螺杆灌注桩竖向抗拔承载特性。结果表明：在均匀砂土中,螺杆桩与直杆桩相比可以较大提高单桩的抗拔极限承载力,且随着砂土相对密实度的增加而效果增强;螺杆桩荷载-位移曲线的陡升段相对直杆桩更加平缓;螺杆桩在上拔荷载作用下,螺牙上侧桩周土被挤密成楔形体向上移动,随着相对密实度的增加楔形体高度增加,破坏时螺牙间形成连续的拱形位移场。     

广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

青岛市某橡胶机械厂房PHC桩抗拔与抗压静载试验比较探讨

一个工程实例中发现,在地质条件相同的同一种桩型的抗拔与抗压试验结果表明,其承载力与变形性质差异很大.通过桩抗压侧摩阻力折减来计算桩抗拔侧摩阻力,不足以确定桩基在抗拔工作状态下的性状.     

抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明：抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6～10作为群桩距径比的推荐范围。     

塑料套管现浇混凝土桩倾斜对承载性能影响的模型试验研究

 通过模型试验研究竖直桩与倾斜角度为5°,8°,10°和15°倾斜桩的承载性能,分析倾斜对塑料套管现浇混凝土桩(以下简称TC桩)单桩承载力、桩顶沉降、桩身水平位移、桩身弯矩、桩身轴力及侧摩阻力和端阻比的影响。模型试验结果表明：(1) 当TC桩倾斜度不大于8°时,对承载力和桩顶沉降影响不明显,对于倾斜10°,15°的桩,承载力明显降低;(2) 倾斜桩桩身水平位移和弯矩主要发生于1/3桩长范围内,且均随着荷载和倾角的增加而增大;(3) 竖直桩及各倾斜桩的侧摩阻力随深度的增加呈先增大后减小的趋势,随着倾角的增大桩极限侧摩阻力的平均值略有增大,侧摩阻分担比较大;(4) 端阻力和端阻比基本随荷载的增加而增加,随倾角的增加而减小。采用Origin软件应用Sigmoidal函数拟合,得出模型桩极限承载力随桩体倾角的计算公式,并根据现场实测数据,给出现场应用时修正系数的取值范围。     

灌注细石混凝土微型桩基础上拔试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土微型桩基础抗拔承载机理及其抗拔承载力计算方法进行了研究。试验表明:在本次试验条件下,微型桩单桩抗拔承载力可由桩身自重和桩周侧摩阻力相加组成;由于承台对上拔荷载的重分配,在上拔荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;微型桩群桩抗拔极限承载力可以通过单桩抗拔极限承载力乘以桩数和群桩效应系数计算得到,本次试验条件下,微型桩抗拔群桩效应系数选取0.75进行计算。     

黄土地基中抗拔桩与抗压桩对比试验研究

通过对4根相同桩长、桩径、位于同一场地的灌注桩在竖向的拔力和压力作用下的对比试验,研究分析黄土地基中的抗拔桩和抗压桩的承载能力和位移特性,并对抗拔桩桩周地表的变形进行分析。结果表明,在相同的桩顶荷载作用下,抗拔桩桩顶上拔量大于抗压桩桩顶沉降量,当抗拔桩的上拔荷载大于1 100 kN后,侧阻力迅速退化。随着荷载的增加,抗拔桩上部侧摩阻力变化较小,而在桩身下部,侧阻增长较快。抗拔桩在2 900 kN的上拔荷载下,在距试桩中心3.667倍桩径处,地表仍有0.2 mm的隆起变形。