等截面桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析研究

建立了等截面桩与扩底桩的抗拔分析模型。采用直接约束处理的接触算法与库仑摩擦模型来模拟桩-土界面,土体选用抛物线型Mohr-Coulomb本构模型。通过程序的二次开发,实现初始应力场的合理计算,并采用位移边界对扩底抗拔桩的上拔过程进行动态的非线性有限元模拟。以现场足尺试验中的试桩为数值分析对象,通过调整计算参数使计算得到荷载-位移关系曲线与试验结果拟合接近,来验证数值模型的正确性并确定计算参数。在此基础上,研究了上拔过程中轴力、侧摩阻力的大小与分布、桩身与扩大头附近土体变形与塑性区的发展规律。数值分析加深了对扩底桩抗拔承载特性的进一步认识。

等截面桩的抗拔机理研究

本文通过有限元计算分析 ,对等截面桩在抗拔情况下作用机理进行了研究 ,并与抗压情况下作用机理进行了比较。在分析了桩土荷载传递规律、桩侧阻力变化规律、桩侧压力变化规律、土中位移变化规律后 ,得出了抗拔桩具有“越拉越松” ,而抗压桩具有“越压越紧”

土工格室+阶梯型变截面及等截面桩复合地基承载性状对比研究

利用FLAC^(3D)数值仿真软件,建立土工格室-桩-桩周土相互作用数值仿真模型,对比分析土工格室+阶梯型变截面桩复合地基与土工格室+等截面桩复合地基的承载性状。研究结果表明:土工格室+阶梯型变截面桩复合地基的桩体平均沉降、土体平均沉降及桩土平均沉降均小于土工格室+等截面桩复合地基。

基于非等截面桩体模型的缺陷楔形桩动力响应研究

假设桩体为弹性,截面半径线性渐变,采用Winkler模型模拟桩土相互作用,建立基桩振动方程,利用有限差分法求解,并得到基本收敛条件.所得结果与一定工况下的解析解结果验证一致.对缺陷楔形桩的动力响应分析显示:(1)缺陷长度对桩底反射影响较小,对缺陷反射影响较大,对频响曲线的共振频率和振幅影响也较大;(2)缺陷程度对桩底反射、缺陷反射、频响曲线的影响均较大;(3)对于缺陷楔形桩,存在临界桩径比和临界截面缺陷比,这会使得无法接收到桩底反射,且桩长越长,临界桩径比和临界截面缺陷比越大.

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。

非等截面桩超声波成孔质量检测

分析了非等截面超声波成孔质量检测的几个主要影响因素,给出了相应得改进措施。用工程实例说明超声波反射技术是一种保证非等截面桩成孔质量和成桩质量必不可少的检测方法。

黄土地基阶梯型截面桩承载模型试验与计算

为研究黄土地基阶梯型截面桩的荷载传递机理,通过室内模型试验与有限元计算,分析阶梯型截面桩竖向静荷载下的桩身轴力、桩侧摩阻力、桩顶沉降和桩身不同深度荷载分担比,并探索了变径比对其工作性能的影响,并对其进行优化设计。结果表明:在相同荷载下,阶梯型截面桩的桩顶沉降明显小于等截面桩,当变径比在0.8~0.9时,沉降控制效果最佳,其材料利用率最高;若二者极限承载力相同时,阶梯型截面桩的最高材料利用率为等截面桩的1.06倍。阶梯型截面桩为摩擦型桩,变截面位置土体对桩体具有支承作用,其变径处底面土体能承担部分桩顶荷载。桩侧能够分担更多桩顶荷载,减轻桩端土体承载,当变径比在0.8~0.9时,侧摩阻力发挥程度更高。在桩体用料相同时,与等截面桩相比,阶梯型截面桩能大幅度提高承载能力。

高陡边坡变截面桩基础受力性能研究

高陡边坡中输电塔大直径钢管直桩基础存在材料浪费、经济型较差的问题,使用阶梯变截面桩基础可有效提高基础的经济性、降低施工难度。文中采用ABAQUS软件分别建立45°边坡的变截面桩及直桩精细化有限元模型,在相同下压工况下,以最大应力和最大位移为分析对象,对变截面桩和直桩进行对比。研究发现,在软土地区45°边坡条件下,变截面桩和等截面桩最大拉应力值均符合强度要求,最大位移和钢筋笼最大应力相差很小,变截面桩可以代替直桩;在硬土地区45°边坡条件下,变截面桩和等截面桩最大拉应力值均符合强度要求,最大位移和钢筋笼最大应力相差很小,变截面桩可以代替直桩。研究成果可为阶梯变截面桩在高陡边坡输电塔中应用提供一定的借鉴与参考。

大直径变截面桩与等截面桩的横向承载特性对比研究

为对比研究大直径变截面桩与等截面桩在横向荷载作用下的承载特性,使用有限元软件进行数值模拟,考虑变截面位置的差异对桩基横向承载特性的影响,建立了变截面位置在-8 m、-18 m及-28 m处的桩基模型以及大直径等截面的桩基模型,研究了大直径变截面桩与等截面桩在横向荷载作用下的位移、剪力与弯矩变化规律。结果表明:变截面在-8 m且位于砂土层的桩基位移大于等截面桩基的位移,变截面位置在-18 m、-28 m处的桩基与大直径横向位移相近;随着变截面位置的加深,桩基剪力变化逐渐与等截面桩基剪力变化规律相近;变截面位置在-8 m处的桩基桩身最大弯矩位于其变截面处,变截面位置在-18 m时,桩基弯矩变化规律逐渐与等截面桩基桩身弯矩一样。综合考虑桩基的横向承载特性,建议结合实际工程情况,确定变截面桩基位置在距桩顶2/3以下。

一种变截面桩的对比试验研究

主要研究了锥形桩在竖向桩顶加荷方式下竖向极限承载力,桩侧摩阻力及桩端阻力的发展规律,并与同条件下等截面桩进行对比来分析其经济效果.

楔形与等截面静压桩沉桩贯入阻力对比研究

基于Vesic圆孔扩张理论,考虑贯入深度对扩孔压力的影响,得到了一种扩孔压力的迭代算法;在此基础上,分析了楔形与等截面静压桩沉桩贯入阻力的差异性,并考虑极限滑动摩阻力的影响,建立了两种桩型的静压沉桩贯入阻力计算公式。为了验证该方法的可行性,对楔形与等截面桩进行模型对比试验,并利用该方法对模型试验进行计算分析,试验及理论结果均表明,等截面桩沉桩贯入阻力在贯入初期上升较快,后期上升缓慢,而楔形桩整个沉桩过程贯入阻力始终保持稳步增长。同时,等截面桩最终沉桩贯入阻力要比平均截面半径相等的楔形桩贯入阻力小得多,说明在相同贯入阻力前提下,采用楔形桩将能大幅度减少桩身材料,降低成本。

同场地多级支盘桩与等截面灌注桩对比试验研究

挤扩之盘桩作为一种新型的桩型,具有高承载力、低沉降和经济效益显著等特点。为进一步研究多级支盘桩的工作性状,对某工程同场地内挤扩支盘桩与等截面灌注桩承载力进行现场试验研究。结果表明,挤扩支盘桩轴力变化曲线与等截面桩有着明显的不同,支盘所分担的荷载占很大一部分比例,桩侧摩阻力有所下降。在相同的工程地质情况下,采用挤扩支盘桩可以提高单桩极限抗压承载力和单方混凝土的承载力。

等截面单桩抗拔承载性状试验研究

在基坑中对等截面单桩进行了抗拔静载试验,在桩身设置应变式钢筋计,成功测得桩身各截面的应变数据。分析试验所得数据,对试验抗拔桩抗拔系数的取值、侧摩阻力的发挥、混凝土桩身的开裂等进行了探讨,相应给出了抗拔桩的设计建议。

不同变截面桩竖向承载特性的数值分析

基于现场试验,采用Abaqus有限元软件对等截面桩及变截面桩单桩竖向承载力测试实验过程进行数值模拟。结果表明:弹性变形阶段,竖向荷载-沉降曲线呈线性变化趋势,等截面桩比变截面桩桩身沉降较小;塑性屈服阶段,等截面桩与变截面桩单桩承载力几乎一致。变截面位置对桩侧摩阻力沿深度的分布有一定影响,最大侧摩阻力位置根据变截面的位置而变化。变截面桩的平均侧摩阻力较等截面桩的平均侧摩阻力大,变截面桩侧摩阻力效果较等截面桩更有优势。在相同承载力条件下,变截面桩所耗费的材料较等截面少,对于竖向承载特性,变截面桩与等截面桩表现基本一致,因此使用变截面桩能节约工程成本。

基于群桩基础改进的变径微型桩承载特征研究

为改善输电杆塔微型桩基础的承载特性、降低用料成本,提出基于微型群桩改进的变径微型桩基础型式。通过高原山区等截面微型群桩原型试验与数值反演模型相互验证,对3种变径微型单桩进行模拟,并与微型群桩承载效果进行对比分析,揭示变径微型桩的承载特征与变形机理。结果表明:微型群桩基础(2×2单桩)由于承台和群桩效应的影响,其抗压和抗拔承载力分别大于和小于对应的单桩承载力总和;双扩径微型桩(扩径部分直径=2×等截面桩身直径)的极限抗拔和抗压承载力约为等截面微型桩的3.8倍和2.7倍,土体变形集中于扩径部位,且变形量较大,表现为多支点摩擦-端承桩特性;于桩顶增设承台可有效改善双扩径单桩的下压及水平承载性能,与未增设承台相比,承载力分别提高了2.1倍和2.2倍。研究表明,通过扩展部分桩径并增设承台使微型单桩性能提升至等截面群桩水平的方法可行,对送变电建设具有工程意义。

软土地区扩底抗拔桩承载特性试验研究

扩底抗拔桩在软土地区的研究与工程应用较少。设计出适合于上海软土地区的扩底形状与机具,并采用现场足尺试验对等截面桩与扩底桩的抗拔承载特性进行了对比研究。试验共分两组,两组试桩的桩长与桩径皆不同。每组试桩由一根等截面桩与二根扩底桩组成。试验表明,扩底抗拔桩的荷载变形曲线相对平缓,表现得更有后劲,极限承载力比等截面桩提高50%以上,扩底效果明显。并对扩底抗拔桩的桩顶和桩端变形随荷载发展规律、桩身变形与回弹规律进行了初步探讨。足尺试验初步验证了上海地区采用小角度扩底抗拔桩的可行性,为认识此类扩底抗拔桩的承载特性并推动其在工程上的应用迈出了第一步。

DX桩抗拔承载力机理的现场试验研究

通过大比例尺的现场模型DX桩静荷载试验 ,对DX桩的抗拔性能和荷载传递机理进行了研究。结果表明 ,DX桩的抗拔承载力明显大于同等条件下的等截面桩 ,且DX桩的荷载 -上拔位移关系呈缓变形 ;DX桩的承力盘发挥的端承阻力在总抗拔承载力中占有较大比例 ;由于DX桩承力盘发挥了挤压效应 ,DX桩桩身的平均单位抗拔侧阻力值也明显大于等截面桩。对等截面抗压桩、等截面抗拔桩和DX抗拔桩的侧阻力进行了比较 。

抗浮桩技术现状及应用研究

在市政工程领域内,抗浮桩技术在地下空间的开发和利用中虽得到广泛应用,但由于其抗浮机理一直尚未形成完善体系,计算方式仍通过借鉴抗压桩理论进行,以致其在各国、各行业的设计方法中存在较大差异。通过对等截面抗浮桩、扩底抗浮桩抗浮机理及各相关计算方法的分析和总结,指出了抗浮设计中需要注意的一些问题,力图为设计部门在进行抗浮设计优化时提供有用参考。

旋挖钻机扩底桩施工设备及其工法

扩底桩是底部直径大于上部桩身直径的灌注桩（图1），扩底桩底端扩大部分所需混凝土量不多，但是单桩承载力和抗拔力都比等截面桩成倍提高，因此是近年发展的新桩型，按其成桩方式可分为钻孔扩底桩、爆破桩、振冲扩底桩。目前国外成熟的旋挖钻机扩底桩施工设备主要来自日本的日本车辆、日立建机及德国宝峨、意大利土力公司等，进口设备价格昂贵。国内扩底桩施工设备都是机械式的，成桩形状和尺寸、深度都无法进行控制、调节和监视，不能保证施工质量，可视可控的先进扩底桩施工设备在国内尚属空白。

嵌岩桩抗拔特性现场试验研究

依托国家电网路平—富乐500 k V双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验,针对其中3根等截面抗拔桩,对其上拔荷载-桩顶位移关系,桩身轴力及桩身侧阻力等特性进行了分析。结果表明:在本试验研究范围内,相同的岩土层中,增加桩长,可以显著提高抗拔桩的极限承载力,减小桩身位移。岩性是影响抗拔桩极限承载力的重要因素,相同厚度各岩土层提供抗拔力的能力比(即各岩土层的桩侧阻力之比)为土层∶强风化砂岩∶中风化砂岩=1∶3.8∶9.3;随着嵌入中风化砂岩深度的增加,抗拔桩极限承载力呈近线性增加。