圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法研究

通过对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行低周反复荷载试验,分析再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率及圆钢管壁厚参数对组合柱水平承载力的影响规律;观察了组合柱的破坏形态及特征,研究了圆钢管、型钢翼缘及腹板应变的发展规律,分析了组合柱的地震破坏特征。研究表明,在水平地震作用下组合柱发生典型的压弯塑性铰破坏。在此基础上,结合现有规范提出了基于叠加原理的圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法。计算结果表明,其水平承载力计算值与试验值吻合度较好,能较为准确地预测组合柱的水平承载力。

嵌岩桩水平承载力地基反力Matlock法分析

嵌岩桩在海上风电、跨海大桥等结构中的应用十分广泛,但在嵌岩桩水平承载特性方面的研究仍有较多不足。弹性地基反力法中的Matlock法在中国是用于计算水平承载桩承载力时应用最多的方法,但地基反力Matlock法针对嵌岩桩缺少合理的取值方法。基于现场试验数据建立并验证有限差分数值模型,通过数值模拟与参数分析,研究了岩体力学参数和桩基参数等因素对桩岩相互作用的影响,提出了Matlock法中地基反力系数比例系数的拟合计算公式。通过现场试验数据对提出的方法进行了验证,结果表明计算结果与实际情况较为相符,与其他方法比较,所提出的修正Matlock法相对非线性的p-y曲线法具有取值计算较为简便的优势。

矩形桩水平承载力特性分析

桩基础因其良好的水平受力特性,在基坑开挖支护体系中被广泛应用。相较于等截面面积的圆桩,矩形桩具有更强的水平荷载抵抗能力。本研究采用数值分析方法,比较了具有等截面面积的矩形桩和圆桩的水平承载力,并定量分析了矩形桩的水平承载力特性,探究了不同长宽比和泥皮厚度等因素对矩形桩承载能力的影响。结果显示,在相同条件下,矩形桩的水平承载力提高了12%以上。随着长宽比的增加,平均提升比率稳定在17%左右。然而,在存在泥皮的情况下,矩形桩的水平承载力低于没有泥皮的圆桩。因此,针对矩形桩的现场施工,需要采取相应的处理措施,为未来矩形桩的施工提供了有益参考。

软基处理对桩基水平承载力提高的影响研究

工程实践证明软土地基加固处理后桩基水平承载力提高显著,但如何在工程前期合理预估其提高值仍需深入研究;基于此,文中参考港口工程桩基规范建立了简化p-y法模型,推导了桩侧土极限水平土抗力P_(u)=m(x+x_(0))^(n)幂函数关系曲线,建立了桩身平衡微分方程,并利用常微分方程的级数解理论建立了水平受荷桩解析解,解决了港口工程桩基规范中p-y法计算困难的问题,且便于工程师实际应用。最后通过依托工程现场试桩试验,利用新推求的桩基水平承载力计算公式,分别对软土地基真空预压处理前、后的桩基水平承载力对比分析,认为软土地基真空预压处理后桩基水平承载力由51.6 kN提高至121 kN,并通过现场桩基检测成果对比验证其合理性,为类似工程提供技术参考。

软土地基预处理加固中桩基水平承载力估算研究

软土地基经过预处理加固,可以显著提高桩基承载力,但如何对软土地基预处理加固后的桩基水平承载力进行准确估算,仍是技术研究中的难点所在。基于此,参考规范中的经典m法,通过数学推导提出了一种新的桩基水平承载力估算方法,并利用实际案例,对该估算方法的准确性进行验证。结果表明,该方法计算结果与实测数据较为吻合,而p-y曲线法计算结果与实测数据存在明显偏差,所提出的桩基承载力计算方法优于传统的p-y曲线法。基于本文方法预测的桩基水平承载力相较于规范中的经典m法,更接近于现场实测值,说明本文提出的方法,能够在工程实践中提高桩基承载力预测的准确性和效率,可为工程项目的顺利开展奠定基础。

台州湾大桥混合桩水平承载力性能研究

为研究基桩在水平荷载作用下的承载力性能,文章以台州湾大桥混合桩为依托开展现场试验,采用对顶法对试验桩进行加载,通过桩身布设的应变计、测斜管等设备的量测结果,分析了桩身弯矩剪力、水平位移以及土抗力分布规律。结果表明:研究试验桩在水平荷载作用下,桩身最大弯矩出现在12 m附近;侧向位移与深度基本呈线性分布,桩身与土的变形主要发生在上部,在距离地表深度15 m以下侧向变形较小,位移基本为0 mm;桩抗弯刚度随着水平荷载的增大而减小,且随水平荷载的增大,抗弯刚度减小速率趋于稳定。

砂土地基中桩顶竖向-水平加载路径下柔性单桩水平承载力分析

砂土地基中桩顶竖向-水平加载路径下单桩水平承载理论研究较少,且鲜有考虑预先施加的竖向荷载对土抗力p与桩身水平位移y曲线的影响。鉴于此,考虑桩顶预先施加的竖向力对桩周土体产生挤密作用,从而对双曲线型p-y曲线的极限土抗力进行修正。采用余弦函数表征被动侧径向土压力分布,构建了被动侧最大径向土压力与总土抗力的关系式,推导了被动侧的侧阻抗力矩解析表达式。考虑被动侧摩阻力与竖直方向存在夹角β对由摩阻力引起的桩身轴力变化量进行修正,给出了修正计算公式。建立了同时考虑修正的p-y曲线、桩身自重和被动侧摩阻力引起的轴力变化量、二阶效应(即P-Δ效应)以及侧阻抗力矩的桩身挠曲微分方程,通过MATLAB编程求得其数值解。将计算结果与已有模拟和试验结果进行比较,验证了该方法的正确性。在此基础上,探讨了预先施加的竖向力大小对单桩水平承载性能的影响。计算结果表明:推导的桩身轴力变化量计算公式能更准确地表征被动侧摩阻力对桩身轴力的影响,且可用于大变形条件;预先施加的竖向力可以增大柔性单桩的水平承载力,随着预先施加的竖向力的增大,增强效果逐渐减弱。

嵌岩桩水平承载力计算方法的分析比较

对现有的嵌岩桩水平承载力的计算方法及理论,包括地基反力法和弹性连续体法等进行了分析阐述,基于现场原位试验数据,对不同计算方法得到的结果进行了比较,在此基础上讨论了不同计算方法的适用范围和局限性.分析结果表明:地基反力法经验性较强,其中常数法、Matlock法(m法)等单一参数的弹性地基反力法较为简便,且m法的计算结果与实际情况更为接近,但对于嵌岩桩在缺乏现场试验数据时其参数选取较为困难;p-y曲线法考虑了地基的非线性反应,更适合大变形桩,但也存在高估岩体刚度的情况,缺乏更多验证;弹性连续体法考虑了岩石地基的连续性,但未能考虑到实际工程中的复杂效应.

基于土体破坏的路侧护栏立柱水平承载力计算

由路边地基土体滑动造成的护栏立柱承载力失效是护栏系统丧失阻拦偏离道路汽车能力的原因之一,因此确定与土体滑动破坏有关的立柱水平承载力非常重要,本研究基于塑性极限理论对此进行了研究。首先,基于参考《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)中计算立柱背面土重量方法建立了土体滑动几何体模型,在此基础上给出了几何体的静力平衡条件,采用摩尔-库伦准则描述几何体滑动面上剪应力与正应力的关系,推导得到立柱水平承载力的计算公式。由于公式是在几何体滑动满足几何容许场条件下获得的,根据塑性极限分析的上限理论,得到的公式为立柱水平承载力上限解,因此需要通过数值分析得到与理论精确解最为接近的解。对比表明,本研究给出的基于土体滑动失效的护栏立柱承载力公式计算结果与护栏立柱顶推试验结果符合良好。

带PC填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度与水平承载力计算方法研究

为研究带预制混凝土(PC)填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度与水平承载力计算方法,完成了1个无填充墙和2个带PC填充墙试件的低周往复荷载试验,考察了PC填充墙对装配式联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力的影响,在试验基础上建立了结构简化分析模型,提出了联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力计算方法。结果表明:带PC填充墙的装配式联肢剪力墙试件整体性较好,PC填充墙的存在可提高试件的抗侧刚度和水平承载力;PC填充墙与联肢剪力墙的连接形式对试件的抗侧刚度和水平承载力有较大影响;基于连续化计算方法提出的带PC填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力计算方法,计算结果与试验值吻合良好。

双肢砌体墙的抗震性能与水平承载力计算模型

双肢砌体墙是将两个独立墙肢联系在一起共同受力的联肢构件,是砌体研究中由构件上升到结构的中间环节。现有双肢墙试验多采用由两片矩形立面墙肢组成的试件,将复杂立面双肢墙的开裂破坏规律、承载力等与单片墙进行对比分析,对于研究结构层面的抗震性能有着重要意义。在单片砌体墙试验基础上,设计3片典型立面形状双肢砌体墙进行低周反复荷载试验,对比分析各双肢墙体的滞回曲线、承载力等抗震性能差异;结合试验现象建立“L”形立面砌体墙转动破坏模式下的水平承载力计算方法,并与试验数据进行对比分析。结果表明:承受不同水平方向荷载作用时,非对称立面形状砌体墙抗震能力具有明显的方向性特征;双肢砌体墙的裂缝开展规律及破坏形态总体上与单肢墙一致;水平承载力计算方法与墙体实际破坏模式有较好的对应性,相对于窗间墙受剪破坏有着更明确的物理意义,承载力计算结果与单片墙和双肢墙试验值均有较高的吻合度。

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理,本文对平面内和平面外竖向荷载下,高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验,对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明:低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下,低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制;对于高度相同的墙,高宽比越小,剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长;墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响;平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力,墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。

砂性基础大直径单桩水平承载力预测模型

研究江苏岸外辐射沙洲大直径单桩水平承载特性,基于现场试桩和有限元数值模拟相结合的研究方法,开展单桩水平极限承载力分析数值模拟。得到主要结论如下:试桩的桩身挠度在近桩底处趋于零,呈现典型的柔性桩特征;随着水平载荷的增大,试桩桩身最大弯矩逐渐增大,所在位置逐渐下移,约在泥面以下2.2 D~2.5 D处;提出大直径单桩水平极限承载力预测模型,基于该模型所得单桩水平极限承载力预测值与数值模拟结果相符得很好,平均相对误差仅4.9%,最大相对误差小于11%。

基于层次分析法的基桩水平承载力影响因素研究

桩顶水平受荷基桩在不同桩型和桩周土条件下表现出各异的受力性状。本文在大量水平静载试验数据基础上,分析基桩水平承载力的影响因素,并利用层次分析法求解各项影响因素的权重占比。土质条件和桩径对基桩水平承载力起控制作用。

大规模群桩基础水平承载力效应系数计算研究

桩基础在水平荷载或地震作用下的承载力计算一直是工程界的一个研究难点,近年来随着建筑、桥梁桩基础的规模大幅增加,基于小规模、小比例尺群桩基础水平承载力试验得出来的结论和计算方法可能会不适应新的计算要求,相关的认识和计算方法需要重新论证和更新。本文针对大规模群桩基础水平承载力效应系数的计算问题,首先对国内外研究进展进行调研,发现现有的规范计算方法可能会高估群桩基础的水平承载力。针对这些问题,对大规模群桩基础的水平承载力效应系数进行有限元数值计算分析,探讨水平承载力效应系数的规律,给出相应的计算方法,并与规范计算方法结果进行对比。本文的研究结果可为相应的工程设计问题提供依据,结果的适用性需要今后进一步的检验。

桶形基础单桶水平承载力的试验研究

对９０ 年代在挪威产生的一种新型基础———桶形基础在软土地区的水平承载力进行了模型试验研究，根据测得的桶体两侧的土体抗力变化情况，分析了桶体在水平荷载作用下的变位以及与土的相互作用，提出了计算桶形基础单桶水平承载力的方法。

柔性微型桩水平承载力数值模拟

针对微型桩水平载荷的现场测试和原位试验相对困难,对其开展的研究很少,其荷载传递性状、受力特征等尚不能完全确定的问题,运用有限元软件ABAQUS对现场柔性微型桩(桩长与桩径之比一般大于50左右)试验进行数值模拟。数值分析结果和现场实测结果基本一致,说明模拟中的参数是有效并正确的,基本上能反映现场的实际情况。通过有限元模拟,探讨了微型桩在水平载荷作用下的工作性能,分析了微型桩的各个参数对其水平承载力的影响,给出了桩长、桩径、桩身弹性模量的合理取值,研究结果表明:较大的桩径、较高的土体摩擦角对提高柔性微型桩水平承载力有显著作用。

大直径柔性钢管嵌岩桩水平承载力试验与理论分析

文中涉及的某煤炭专用码头柔性靠船桩是一种新颖的柔性墩码头结构形式,该结构由7根大直径钢管嵌岩桩组成,桩外径为1 400 mm,壁厚16 mm,桩长30.74～32.24 m,嵌岩深度4.94～5.63 m,这在国内外尚属罕见。为论证这种结构可靠性,验证相关的设计,检验施工质量,对该码头柔性靠船结构进行了水平承载力的现场试验。现场试验表明,本工程的柔性靠船结构设计先进、施工良好、工程性能优异,其安全度达到了设计要求。考虑到水平荷载作用下桩的性状是一个复杂的桩土相互作用体系,因此,为提高理论设计水平,还利用了综合刚度原理和双参数法对2根大直径柔性钢管嵌岩桩在各级加荷下的性状进行了分析,发现计算结果与实测数据吻合,从而总结出桩-土共同作用的规律;探讨了综合刚度EI和双参数a 和1/n的数值范围,得到一些有意义的结果,希望能为同类地区的嵌岩桩的设计提供依据,也为综合刚度原理和双参数法应用于大直径钢管嵌岩桩积累了重要的桩土参数。

竖向荷载作用下对称双斜桩基础水平承载力模型试验研究

对称双斜桩基础是斜桩用于实际工程的基本形式,也是用得较多的形式。相比工程应用,对称双斜桩的理论研究仍显滞后,基本没有关于对称双斜桩在复杂荷载下的承载力研究。通过桩身对竖向倾角为10°的对称双斜桩基础的模型试验,研究竖向荷载对水平承载力影响的特点。研究发现,随着竖向荷载的增大,桩顶水平位移的稳定时间逐渐增长;竖向荷载的增加可以提高水平承载力,但竖向荷载过大,反而降低其水平承载力。由于这种荷载情况与实际工程对称双斜桩的受力情况具有高度的一致性,其研究结果对于对称双斜桩的理论分析、设计和在工程实践中的应用具有一定的指导意义。

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。