异形效应下Y形桩沉降和单桩极限承载力研究

Y形桩反拱圆弧面侧摩阻力存在不均匀分布现象,侧摩阻力的异形效应导致沉桩过程中的荷载-沉降规律区别于传统桩型,异形效应下的沉降计算单桩极限承载力确定等问题有待研究。通过侧摩阻力、端阻力模型及其产生的附加应力模型,计算不同荷载作用下的桩端沉降,通过荷载-沉降规律预测Y形桩单桩极限承载力。沉降及极限承载力理论计算值与静载试验结果吻合良好。分析了桩长L、外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ这5个变量对Y形桩沉降及极限承载力的影响,在其他参数不变时,相同桩顶荷载作用下Y形桩单桩沉降随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而减小,随模板弧度θ的增大而增大;Y形桩单桩极限承载力随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而增大,随模板弧度θ的增大而减小。     

长短管桩在含浅部持力层的地基中的应用研究

在含良好浅部持力层的地基中采用长短桩基础,可以充分发挥浅部持力层这一天然资源的良好承载性能。本文依托张家港地区某静压管桩长短桩工程实例,对含典型浅部持力层的地基中长短管桩的承载特性进行了研究。现场测试和计算分析结果表明,桩端置于浅部粉细砂层的短桩与桩端置于深部粉质粘土层的长桩的单桩承载力接近,设计极限荷载下,短桩桩顶沉降明显大于长桩,但均小于一般桩基沉降控制标准;长短组合桩中,短桩主要用于、提高承载力,长桩主要用于控制沉降。本文结果可为长短组合桩理论研究和优化工程设计提供有益参考。     

深厚杂填土场地桩端后注浆钻孔灌注桩承载性状试验研究

针对深厚杂填土建筑场地,给出了1种能准确测定深厚杂填土以下土层的桩侧摩阻及桩端阻力的单桩静载试验装置。基于该试验装置,通过足尺现场试验,研究了竖向荷载作用下2组不同桩长和桩径后注浆灌注桩的承载性能。计算结果表明:直径较大,桩长相对较小的后注浆灌注桩在相同荷载作用下较桩径小和桩长长的桩能更好的控制桩顶沉降量,在相同沉降量条件能承受更大的荷载;同时,和桩径小的长桩相比,更有利于桩侧阻力和桩端阻力的发挥,轴力也能更好的下传递。     

现浇X型混凝土桩的荷载传递机理初探

现浇X型混凝土桩技术是河海大学开发研制的用于地基加固处理的一项新技术。在模型试验的基础上,通过有限元方法研究了现浇X型混凝土桩的荷载传递机理,并与模型槽试验结果进行了对比,分析中考虑了桩和土之间的接触和土的非线性。通过数值分析,揭示了X型桩的截面形式对侧摩阻力分布、端阻力发挥的影响。计算结果表明,由于桩的泊松比效应,X型桩截面周边不同位置的侧阻力大小有所不同;X型桩中出现了类似于H型桩的“半封闭土塞”,与圆截面桩相比,桩端附近的侧摩阻力有较明显的增加;X型桩的桩端承载力系数要小于圆截面桩的情况,体现了X型桩截面形状的影响。     

钢管桩单桩复合地基加固隧道软土地基试验研究

为了对宝兰客运专线王家沟隧道软弱地基进行加固处理,并了解加固后的桩基受力状态,通过现场试验及数值模拟,研究钢管桩单桩复合地基的荷载沉降特性及钢管桩轴力、桩侧摩阻力以及桩身弯矩的变化规律。研究结果表明:由现场试验所得的P-s(荷载-位移)、s-lgt(位移-时间的对数)以及s-lgp(位移-荷载的对数)曲线没有明显可以确定极限承载力的特征点,根据规范采取控制沉降的方式给出极限承载力特征值为200 kPa,并可以此作为设计依据。根据数值模拟中钢管桩的总沉降量以及荷载沉降"归一化曲线",数值模拟可以作为现场试验的必要补充。数值模拟结果显示:桩身轴力呈"D"状分布,最大值为59.8 kN;在距桩顶2 m桩长范围内有负摩阻力产生,其余部位均为正摩阻力,负摩阻力最大值约为130 kPa,正摩阻力最大值约为50 kPa,且桩身中性点并不唯一;桩身上部有弯矩产生,但数值很小,对钢管桩稳定性的影响可以忽略。     

自平衡法桩基承载力测试中一些问题的探讨

自平衡法作为一种新型的桩基承载力测试方法,具有测试荷载大、测试简便、结果可靠等多方面的突出优点。本文通过东北地区两个具体工程实例的介绍,阐述了其在大型桩基承载力测试中的应用,并对测试过程中存在的问题进行了分析。结合工程实际,对自平衡法桩身受力变形特征和极限承载力差异进行了对比分析,提出确定荷载箱平衡位置的合理方法。指出进一步加强对其作用机制、平衡点位置、试验结果转换等方面的研究是自平衡法不断完善的关键。     

土工织物散体桩加固粉土路基机理研究

泗许高速公路地处淮北平原,该地区以粉土或粉细砂为主,在地震荷载作用下易于液化,公路建设应考虑抗液化措施。本文对土工织物散体桩的抗液化性能、复合地基承载力等进行研究,提出采用土工织物散体桩复合地基加固粉土路基的方法并对其加固机理进行分析。通过有限差分数值计算和现场试验两种方法,从超孔隙水压消散、承载力、桩土应力比、桩身应力等角度分析了土工织物散体桩加固粉土路基的加固机理,并提出土工织物散体桩优化设计的建议。     

振动沉管碎石桩大型振动台试验的实现

目前有关碎石桩复合地基在动荷载作用下的研究主要是针对其排水作用,而对其密实作用的研究很少,碎石桩复合地基在动荷载作用下沉降计算理论落后于工程实践.为了在碎石桩复合地基的动力模拟试验中模拟碎石桩的密实作用,设计了大型堆叠式剪切模型箱,并采用振动沉管法在振动台模型箱中进行了碎石桩的震后沉降试验研究,结果表明其能较好地模拟碎石桩振动沉管施工工艺.     

水平荷载作用下PCC桩群桩效应数值分析

采用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC桩群桩在水平荷载作用下的工作性状。比较了PCC桩群桩和等截面实心圆形桩群桩的水平承载力和群桩效率,得到了PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距;分析了桩距、桩数、桩顶约束条件对PCC桩群桩效率的影响。研究表明,PCC单桩和群桩的水平承载力都较等截面实心圆桩大;PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距分别约为外径的7.4倍和2.8倍;桩距愈小、桩数愈多,PCC桩群桩效率愈小,当设计桩距小于临界桩距时,应考虑群桩效应;PCC桩桩顶固接或铰接时,弯矩分布和承载力差异较大,设计中可以通过改变桩顶的约束条件来协调桩身受力性状。     

单桩静载荷试验极限承载力的预测

桩基承载力对桩基抗震性能有很大影响。介绍了一种单桩静载荷试验极限承载力的预测法——多项式回归法。在静载荷试验中，由于种种原因终止荷载未达到极限荷载时，可用上述方法进行推测。同时通过实例对比说明，这种方法对于静载荷试验具有一定的经济效益。     

波列振幅衰减测桩法的研究与应用(Ⅰ)--单桩竖向承载力的测定

通过研究打桩公式法和应力波动法(如CASE法),作者提出：用重锤或小型火箭筒一次冲击桩顶,用桩顶附近的检波器记录振波图和检测静、动位移,通过实测冲击能(总能量)转换系数、波动和振动各自消耗的能量等各物理量,测定计算单桩竖向承载力．利用振波图计算力(P)和位移(S)动态关系曲线、确定屈服点。并利用静载荷试验检验动测结果和确定动静PS曲线的相关常数,进而确定与承载力相应的沉降量。     

液化土中斜群桩承台动力响应特性及桩身弯矩分布规律研究

为研究动荷载作用下饱和砂土发生液化前后斜群桩的动力响应相关问题,利用土工离心机振动台进行了饱和砂土场地条件下的斜群桩物理模型试验。通过试验分别对土层响应、桩身弯矩以及桩顶承台加速度和位移等进行了详细分析,得到了如下结论:不同荷载作用下土层液化范围的改变导致了土层加速度峰值出现了不同程度的放大或缩小现象;砂土液化前后桩身动弯矩和残余弯矩对整个桩身的影响程度发生了显著变化,尤其在砂土大范围液化后残余弯矩相比动弯矩的影响明显减弱;当输入加速度峰值较小时,桩顶承台水平加速度峰值与振动台台面比较出现了明显的放大现象。而随着输入加速度峰值的增加,在振动后期承台水平加速度峰值出现了缩小的现象,同时在振动结束后承台产生了明显的动态残余位移。本研究取得的相关结论为液化土中斜群桩的相关研究以及工程设计提供参考。     

减少动测法确定单桩承载力误差的有关途径

通过比较静载与动力试验(大、小应变)两种方法在确定单桩承载力方面的区别,分析不同测试方法所存在的误差;对减少误差的途径及提高动、静对比效果等问题进行讨论。同时本文还研究了桩基质量对桩、土受力体系的影响及其与承载力的关系等问题,有关结果提高检测水平具有一定意义。     

基于桩土共同作用下的干煤棚桩基有限元分析

干煤棚是火力发电厂中存储煤的一种大型工业建筑,由于需要满足其内部斗轮机作业空间和储煤量,其结构跨度大,高度高。在煤场荷载和上部结构的共同作用下,干煤棚一般采用桩基基础。利用ANSYS有限元软件建立桩土整体模型,分析桩基在上部结构荷载和煤堆荷载作用下的桩-土结构的应力与应变,对比分析了桩-土结构的沉降曲线及桩身内力规律,为今后类似工程的桩基设计提供了重要的参考价值。     

黏土中水平动荷载作用下刚性短桩刚度衰减数值分析

水平动荷载作用下桩的水平承载力和桩侧土的刚度变化是桩基设计时的重点考虑因素。采用基于移动硬化弹塑性本构模型的水土完全耦合有限元法,建立二维桩土共同作用模型,探讨黏土中刚性短桩在水平动荷载作用下水平力与位移的关系,以及割线刚度的衰减规律。并对比水平循环荷载作用下与静载作用下桩的水平承载力的差异,得到一些对研究和设计都有参考价值的结论。     

竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩三维有限元分析

预应力抗拔灌注桩通过对桩体施加预应力产生的抗拔力可以有效阻止裂缝发展,在承载力不变的前提下降低桩基钢筋用量,节省工程成本。借助有限元数值分析方法,通过各种符合抗拔桩工作性状的参数的合理假定,对竖向荷载作用下预应力抗拔灌注桩的工作性状及桩-土动力相互作用进行了研究。结论表明:桩径增大和桩长增长将导致桩顶位移量减小;预应力抗拔灌注桩与普通桩相比具有更好的变形协调能力和承受上拔荷载的能力。     

单次冲击能量及P-S曲线测桩法

通过研究打桩公式法和应力波动法 (如CASE法 ) ,提出单次冲击能量及P S曲线测桩法 :用重锤或小型火箭筒一次冲击桩顶 ,用桩顶附近的检波器记录振波图和检测静、动位移 .通过实测冲击能 (总能量 )转换系数、波动和振动各自消耗的能量等各物理量 ,测定计算单桩竖向承载力 .利用振波图计算力 (P)与位移 (S)动态关系曲线 ,确定屈服点 ,并利用静载荷试验检验动测结果和确定动静P S曲线的相关常数 ,进而确定与承载力相应的沉降量 .而且 ,可由PS曲线的形态判定桩身成型质量 .     

单桩-土-结构振动台试验模型数值计算分析

为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对试验模型进行了数值模拟。数值模拟以单端承桩为研究对象,计算了上部结构质量和刚度变化时,在脉冲荷载及基于RG1.60谱人工合成地震动作用下桩身的地震反应规律。数值模拟表明:在水平地震动作用下,桩身剪力和弯矩包络线呈"X"状分布,桩底和顶处剪力弯矩较大;上部结构质量越大,桩身的剪力与弯矩越大;上部结构的刚度越大,桩身的剪力与弯矩越小;随着上部结构质量的增大和刚度的减小,反弯点逐渐向桩顶移动。桩顶发生最大位移时所对应的桩身挠度随着上部结构质量的增加而增大并且随着上部结构刚度的增大而减小。土层分界面处,桩身内力发生突变。此外,在脉冲荷载输入下,桩身反弯点位置与输入荷载的周期有关。计算结果为振动台试验模型设计提供了理论依据。     

外伸式端板连接钢-混凝土组合节点抗震受剪承载力

为了进一步研究外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点的受力特点、破坏形态以及节点的抗震受剪性能,进行了7个外伸式端板连接节点的低周反复荷载作用的试验,对其破坏形态进行了分析,提出了可供实际工程参考使用的节点核心区抗震受剪承载力计算公式;对比分析了不同的螺栓数量、排列方式和螺栓直径的节点抗震受剪承载力值及耗能能力,给出了相同的螺栓排列方式,指出螺栓直径大的其抗震承载力高,并指出三行三列螺栓排列方式的节点是外伸式端板连接钢-混凝土组合节点最为合理的节点形式。     

基于平面应变简化假定的桩扭转振动理论精度研究

利用拉普拉斯变换对考虑桩土耦合扭转振动条件下,桩顶受到任意激振扭矩作用的端承桩桩顶频域及时域响应进行解析求解,推导求得了桩顶位移、速度频域响应,桩顶复阻抗的解析表达式和半正弦脉冲激励作用下的桩顶时域响应半解析解;将本文所得理论解与基于平面应变假定的桩基扭转耦合振动的频域解和时域解进行了全面对比研究,具体比较范围涉及土层对桩的局部复阻抗、桩顶复频响应、速度导纳、桩顶复刚度和桩顶时域响应等方面,并得到若干重要结论。研究成果校核了平面应变假定在桩基扭转振动理论研究中的合理运用,为进一步了解桩土耦合振动的内在机理提供理论支持。