高喷插芯组合桩水平承载特性大尺寸模型试验研究

高喷插芯组合桩(简称JPP桩)是一种适用于软土地基的新型组合桩,能有效提高桩的竖向承载力,并取得了相当规模的应用。为了研究其水平承载特性,利用河海大学岩土所自行研制开发的大型模型槽试验进行水平承载桩静载作用下的大尺寸模型试验。通过与普通圆截面灌注桩、加承台JPP桩的水平承载性能的对比,试验表明,JPP桩水平承载力较普通圆截面灌注桩提高了15%,桩身最大弯矩处在桩顶以下大约2m处,桩侧土压力主要集中在上部2m范围内土体。同时,试验表明加了承台后,JPP桩的水平承载能力有了大幅度的提高。利用规范推荐的基于m法的灌注桩水平承载力公式,对JPP的水平承载力进行了计算,结果与试验值基本吻合。其结果可以为类似土层下水平受荷JPP桩的设计与研究提供参考。

现浇隧道裂缝控制大尺寸模型试验研究

针对太湖隧道主体结构混凝土不同步收缩和温度裂缝问题,提出不同步浇筑混凝土温度场自平衡系统技术方案,设计长×宽×高=10 m×5.1 m×6.65 m的大尺寸抗裂模型,采用有限元仿真计算结合温度应变监测研究其控裂效果。研究表明:提出的新老混凝土温度场自平衡系统,即利用后浇筑混凝土结构自身水化热通过水管联通加热先浇筑混凝土,在高温30~38℃环境下,使得模型侧墙混凝土温峰值降至46.6℃,绝热温升值降为19℃;底板温度升至39.0℃;新老混凝土结合面最大温差降至4.6℃,最大内表温差降至10.1℃;30 d内侧墙整体应变区域为(-60~180)με;持续监测6个月,仅1条长1.6 m、宽0.15 mm的裂缝产生;开裂风险大幅度降低。

不同水平偏心距下群桩内力变化规律试验研究

为研究不同偏心距下水平加载群桩性状和内力分配规律,开展饱和粉土中2组3×3钢管桩群桩(偏心距分别为e=11D和6D,D为桩径)大尺寸模型试验。试验结果显示,扭矩荷载和水平荷载存在着显著耦合效应,外加扭矩显著降低群桩水平承载能力;群桩中,各基桩桩头内力表现出明显的差别,少数基桩承担大部分荷载,且随着偏心距增加,差别更加明显;桩头水平剪力与扭转抗力对抵抗外加扭矩都发挥着重要作用,随着外荷载的增加,水平剪力所占比重明显增大。

饱和砂土地基相变桩的热力学特性试验研究

能源桩是一种新型的能源地下结构,相变材料能够改变自身状态来提供潜热。制作相变混凝土能源桩来实施室内大尺寸模型试验,将直径为0.2m,长度为1.5m的相变能源桩放入长宽高分别为2.45m×2.45m×2m的模型箱中,模型箱中为饱和砂土地基。随后对能源桩施加三次循环温度荷载,测量桩体内部以及桩周土体温度的分布,并对相变能源桩的力学特性进行监测和分析,研究了循环温度荷载下相变能源桩的应力应变以及桩顶位移。研究结果表明:①能源桩在循环温度荷载作用下产生的温度变化会给桩周土体带来一定的温度累积;②沿桩身深度方向及桩体内部同一平面内都存在着不均匀的应力应变分布;③桩顶位移随温度循环过程变化,温度循环结束后会产生不可恢复的塑性位移。

偏心距对水平受荷双桩基础响应影响

通过双桩基础的大比尺模型试验研究水平偏心荷载下基桩的受力变形性状;采用ABAQUS数值模型分析荷载偏心对双桩基础工作性状的影响。研究表明,双桩基础水平荷载–承台水平位移曲线与水平单桩曲线变化规律相同,荷载偏心对双桩基础水平变形有一定影响,水平刚度随偏心距增加而降低;水平偏心荷载导致双桩基础中基桩桩头剪力不均匀,接近加载点的基桩桩头剪力最大,随偏心距增加基桩桩头剪力与运动方向出现相反的情况;水平和扭转荷载耦合使基桩扭转刚度较单桩明显增加,但偏心距增加使该耦合效应影响减小;基桩扭转反力对抵抗外加扭矩的贡献随着水平荷载增加减小。

加鳍桩抗扭性能及在推扭受荷群桩中应用

加鳍桩是一种通过在桩身设置侧鳍片或在桩端设置尾鳍片以提高单桩抗扭能力的新型桩形式。圆截面单桩通过桩–土界面摩阻力提供扭转反力,单桩承载力一般较低。加鳍桩通过鳍片挤压土体,从而提升单桩扭转承载力。大尺度模型试验结果表明,桩身增加鳍片使单桩扭转曲线由陡降型变为缓变型,其抗扭刚度和承载力均有显著提高,在3.6°扭转角时扭转反力提高4.7倍。采用数值方法分析加鳍桩在水平偏心加载1×2群桩中的应用效果,分析表明,加鳍桩通过显著减小群桩扭转变形降低了两基桩间内力差异,明显降低群桩中基桩的最大剪力和弯矩,降幅分别达30%和79%,有效提高群桩抵御偏心加载能力。

高扩展度抗裂自流平混凝土模板侧压力技术研究

通过对江阴靖江长江隧道高扩展度抗裂自流平混凝土模型试验和实体试验监测数据进行分析总结,得到适用于大体积自流平混凝土模板侧压力规律,设计侧墙浇筑控制指标。重点介绍了大尺寸模型试验、实体框架柱试验两次试验的过程,并对数据进行总结分析。通过数据分析和现场实际的应用,实现了工作井侧墙高扩展度抗裂自流平混凝土的顺利浇筑,过程中施工风险可控、效益良好,具有较高的工程技术支撑作用和广泛的应用推广价值。

扩底桩极限抗拔承载力设计方法比较分析

在非饱和及饱和粉土两种不同土质中进行了埋深比分别为1、2、3、5四种的扩底桩抗拔大尺寸模型试验,得到了桩头荷载-位移曲线,通过s-logt法确定各桩的极限抗拔承载力,分析了饱和度及埋深比对扩底桩极限抗拔承载力的影响。使用《架空送电线路基础设计技术规定》、《建筑桩基技术规范》中推荐的计算方法及国外相关计算方法,采用原位CPT测试、考虑非饱和粉土基质吸力的影响及查表得到的土体参数分别对试验桩进行了极限抗拔承载力计算。通过计算结果与试验结果的对比,指出了采用不同土体参数时扩底桩极限抗拔承载力各计算方法的适用性。