嵌岩扩底抗拔桩承载特性研究

近年来扩底桩用于建筑物抵抗上拔荷载作用的情况日趋增多,而对扩底抗拔桩的理论研究远跟不上工程实践的发展。分析了扩底抗拔桩的抗拔机理和常用的破坏模式,在合理假定的基础上给出了一种扩底嵌岩桩极限抗拔承载力的计算模式,该模式包含侧摩阻力、桩自重以及扩大头抗拔力对总抗拔承载力的贡献。结合南京绿地广场紫峰大厦工程中两根扩底嵌岩抗拔桩的自平衡法极限抗拔承载力试验结果,进行了该模式计算值与实测值的对比分析,吻合程度较好。     

嵌岩扩底抗拔桩承载特性现场试验研究

依托国网路平―富乐500kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩,对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明,对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩,嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载,而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大,处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩,桩长较短时,扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高,扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩,其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上,根据工程实际适当提高。     

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。     

岩层设承力盘的嵌岩桩抗拔静载试验及计算方法研究

为提高东南沿海桩基础抗拔承载性能,开发应用了一种新型的、在桩身嵌岩段的上侧岩层中设置双向旋扩承力盘的抗拔嵌岩桩。结合广东佛山市某工程,进行单桩竖向抗拔承载特性静载试验。试验表明,该桩抗拔性能优越,抗拔承载力大大优于抗拔直孔桩及扩底桩。基于实测数据,建立适用于该桩的极限承载力双曲线理论模型。基于Hoek-Brown岩体破坏准则及嵌岩桩单桩抗拔承载机理,提出该桩型的抗拔破坏模式,并建立相应的单桩抗拔极限承载力计算方法。该计算方法可有效反映盘下嵌岩段的岩体性质、承力盘所处岩层的岩体性质、盘角及上覆土层厚度等因素对基桩抗拔极限承载力的影响。与规范方法、现场实测的抗拔承载力计算结果对比表明,该计算方法与现场测试结果吻合度高,具有很好的应用前景。     

某地下室人工挖孔嵌岩扩底抗拔桩设计

本文结合工程实例,对人工挖孔嵌岩扩底抗拔桩设计机理、抗拔承载力计算、桩身配筋、检测等四个问题进行了详细探讨。在此基础上,并把嵌岩扩底抗拔桩与常规抗拔桩进行了比较。分析结果表明：对于该场土嵌岩扩底抗拔桩更经济合理,可供类似工程参考。     

某超高层建筑扩底嵌岩桩竖向承载特性分析

基于淮南市某小区超高层建筑现场静载荷试验,运用有限元ABAQUS软件数值模拟现场实际工况,模拟结果与静载荷试验所得Q-S曲线吻合度较高,佐证了土层参数与数值模型建立的合理性。在此基础上分别研究不同桩长、桩径、扩底直径对桩基竖向抗压承载力的影响,研究结果表明:扩底嵌岩桩的桩基竖向抗压承载力随着桩长的增大而提高,桩长为10～14 m时,承载力增幅较为显著,桩长大于14 m时,承载力增幅变缓;桩径增大可以提高桩基竖向抗压承载力,桩长越长,桩径的增大对桩基承载力提高效果更为明显;扩底直径增加可以提高桩基竖向抗压承载力,但桩长较长时,扩底直径对桩基承载力的影响变缓。     

扩底桩的抗拔承载力试验及计算

通过对干旱地区黄土中扩底桩的抗拔试验 ,测试了扩底桩在上拔荷载、水平荷载作用下的上拔位移和水平位移以及位移与荷载的关系。研究了极限上拔承载力和抗拔桩的破坏机理。在相同条件下 ,增加扩大端的高度对提高桩的极限上拔承载力是有效的 ,破坏机理为土的减压软化和损伤软化的渐进性破坏。提出了极限上拔承载力的理论计算模式 ,并与实测资料进行了对比 ,理论计算结果与实测值是吻合的     

桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

软土地区扩底灌注桩抗拔承载力试验研究

通过对 3 根大直径超长的扩底灌注桩进行抗拔静载荷现场试验,研究了软土地区扩底抗拔桩的抗拔承载力-上拔位移的变化规律。通过对比扩底灌注桩和等截面桩的抗拔承载力,评估了扩底端对抗拔承载力的提高效果。现场试验和计算分析表明：扩底灌注桩的实际抗拔承载力大于设计值,具有良好的抗拔承载力;扩底灌注桩的实际抗拔承载力为同类等截面灌注桩抗拔承载力的 1.5 倍以上,其承载力的稳定性较好;扩底灌注桩的扩底端影响范围约为有效桩长 41.5 d,大于规范建议值 10 d,说明扩底端影响范围较大。     

扩底抗拔桩试验分析与抗拔承载力计算方法

为了了解扩底抗拔桩的抗拔机理和抗浮特点,进行扩底抗拔桩和等截面抗拔桩的试桩试验。试验表明,扩底抗拔桩可以大幅度提高桩的抗拔能力。通过试验,分析了扩底抗拔桩抗浮作用机理,得到了扩底抗拔桩的上拔规律。根据作用机理,结合已有公式,探索出扩底抗拔桩单桩极限抗拔承载力设计的计算方法,从而进一步为扩底抗拔桩在软土地区中的应用提供借鉴。     

基于极限载荷试验的扩底抗拔桩承载变形特性的分析

结合天津于家堡南、北地下车库项目开展了2组各3根扩底抗拔桩的极限承载力试验,其中一组试桩有效桩长19 m,另一组试桩有效桩长30 m,试桩均加载至极限破坏状态。载荷试验过程中,两组试桩均对桩顶、有效桩长桩顶以及桩端位置进行了位移测试;其中有效桩长为19 m的试桩还开展了桩身轴力测试。对2组试桩成果从荷载位移曲线、桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布规律等方面进行了分析。结合有限元数值模拟分析表明,扩底抗拔桩的承载力由等截面段桩侧摩阻力与扩大头抗力共同组成,首先由等截面段桩土侧摩阻力提供抗拔力;当上拔荷载进一步增大后,扩大头开始逐渐发挥作用,并且扩大头抗力占总承载力的比例逐步上升。极限状态下,有效桩长为19,30 m的试桩,扩大头提供的抗力占总抗拔承载力的比例分别约为50%和35%。扩大头的存在对于等截面段桩侧摩阻力的发挥影响较小。扩大头受周边土体法向力的竖向分量是扩大头抗力的主要组成部分,极限状态下,其可占扩大头抗力的70%左右。     

微型锚杆复合桩抗拔承载性能劣化演变的水力效应试验研究

为探究微型光伏支架抗拔基础(微型锚杆复合桩)在黄土地区的承载特性及受水力劣化的演变特征,在某黄土区光伏电站现场开展了不同桩基尺寸及试验条件的抗拔试验。试验结果表明:微型锚杆复合桩的整体抗拔受力工作状态较好,其承载力与桩长及桩径有关,根据定义的桩基尺寸对极限承载力的贡献指标M计算比较后认为,桩长对承载力的提高水准更高;预浸水后微型锚杆复合桩的抗拔极限承载力减小,桩基承载性能出现不同程度弱化,桩长对于桩基极限承载力的提高水平同步发生劣化,但其贡献特征依然存在;水平预加载后微型锚杆复合桩的抗拔极限承载力下降,但与预浸水的变化(劣化)特征不同,微型锚杆复合桩桩长在水平加载耦合条件下对极限承载力的贡献指标增大,表明桩长增大对微型锚杆复合桩极限承载力受水平加载劣化的影响程度存在抑制作用。桩长的承载力贡献特征在水力劣化后依然存在,工程上可适度增加微型锚杆复合桩的桩长。     

饱和及非饱和粉土中扩底桩极限上拔承载力大尺寸模型试验研究

 通过采用大比例尺模型对饱和度为49%的非饱和粉土及饱和粉土中埋深比(桩埋深与扩底直径之比)为1,2,3和5的扩底桩进行试验研究,揭示饱和度、埋深比对扩底桩极限上拔承载力及其破坏模式的影响。试验结果表明：土体饱和度从49%增加至100%,扩底桩的极限上拔承载力降低至原来的30%～50%;扩底桩埋深比从1增加至5,非饱和及饱和土中桩的极限上拔承载力分别增加8和12倍;扩底桩的上拔破坏模式随埋深增大由桩周土体倒圆锥台形破坏变为扩底圆周土体局部破坏。     

大直径扩底灌注桩抗拔承载力试验研究

通过现场对2根等直径桩和2根扩底桩进行竖向抗拔静载荷试验得出U-δ曲线、桩身轴力曲线和桩侧摩阻力分布图.分析U-δ曲线得到等直径桩和扩底桩的极限抗拔承载力和上拔量,得出扩底桩单桩抗拔承载力明显高于等直径桩,且在相同荷载下扩底桩上拔量小于等直径桩的结论.对桩身轴力和桩侧摩阻力进行分析,得出等直径桩和扩底桩桩身受力特性.扩...     

扩底桩抗拔承载性状研究

基于Abaqus软件,建立桩土有限元模型研究了扩底桩在上拔荷载作用下的承载性状。结果表明:扩底桩达到抗拔极限承载力时,桩底与土体产生了分离,扩底桩抗拔承载时的桩身轴力在扩大头的上下出现突变,扩大头承受了桩的大部分荷载,塑性应变主要发生在扩大头附近的土体中。     

特高压输电铁塔挖孔扩底桩承载力影响因素分析

挖孔扩底桩抗拔承载力高、施工方便、对环境破坏小、节约材料量等,在输电线路工程中得到了比较广泛的使用,但是它的承载机理比较复杂,而且影响扩底桩承载力的因素很多。论文以某特高压交流双回山区线路工程2型直线和转角塔为分析对象,通过大量计算归纳总结出桩基扩底影响范围、桩长、桩径、扩底直径、扩底高度对桩上拔承载力、下压承载力、水平位移和材料量的影响规律。     

风化岩地基微型抗浮桩承载性能原位试验研究

微型抗浮桩具有地层适应性强、布置形式灵活、成孔快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点。基于中风化花岗岩地层8根微型抗浮桩现场静载荷试验,研究青岛风化岩地基微型抗浮桩的竖向抗拔承载性状。试验结果表明:试桩Q-s曲线为缓变型,极限荷载作用下桩长为4.2~5.1 m的微型抗浮桩总上拔量不超过7.0 mm,极限抗拔承载力高达1 700 kN,承载力较高,满足设计要求;单桩单位平均极限侧摩阻力为0.307~0.425 MPa;在其他条件均不变的情况下,微型抗浮桩的单位平均极限侧摩阻力随桩径的增加而减小。     

风化岩地基微型抗浮桩承载性能原位试验研究

微型抗浮桩具有地层适应性强、布置形式灵活、成孔快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点。基于中风化花岗岩地层8根微型抗浮桩现场静载荷试验,研究青岛风化岩地基微型抗浮桩的竖向抗拔承载性状。试验结果表明:试桩Q-s曲线为缓变型,极限荷载作用下桩长为4.2~5.1 m的微型抗浮桩总上拔量不超过7.0 mm,极限抗拔承载力高达1 700 kN,承载力较高,满足设计要求;单桩单位平均极限侧摩阻力为0.307~0.425 MPa;在其他条件均不变的情况下,微型抗浮桩的单位平均极限侧摩阻力随桩径的增加而减小。     

嵌岩扩底桩与等截面桩桩顶抗拔位移数值模拟比较

鉴于扩底抗拔桩是在等截面抗拔桩的基础上发展而来,本文采用有限元软件ANSYS及有限差分软件FLAC3D,结合现有研究成果,考虑嵌岩扩底抗拔桩的承载特点、破坏过程和桩-岩界面的关系,尝试分析嵌岩扩底桩与等截面桩桩顶抗拔位移的关系,数值模拟结果为后续优化设计效果评价中桩顶位移计算提供一定的理论依据。     

自平衡试桩法在旋挖扩底嵌岩桩中的检测应用

在深厚回填土场地中进行基础设计时,设计拟采用旋挖扩底嵌岩桩以解决负摩阻力带来的不利影响,在不增加桩侧上部负摩阻力的情况下,通过在嵌岩段进行扩底以增加单桩承载力特征值。为验证该基础设计方法在实际工程中的效果,该文以重庆某在建工程为例,介绍该工程中使用的旋挖嵌岩扩底桩施工工艺,分析该类桩型的受力特点,并通过自平衡试桩法对该类桩进行单桩承载力验证检测,现场试验结果表明,该扩底桩承载力达到设计标准,该桩型在类似工程具有广阔应用前景。