砂土中抗拔螺杆桩承载力及变形特性研究

通过基于数字图像相关技术的模型试验和离散元数值模拟方法(PFC),研究了叶片设置、砂土相对密实度、受荷工况等因素对螺杆桩抗拔承载力和变形特性的影响,利用试验结果校准离散元程序的细观参数,模拟结果用于分析螺杆桩的荷载分担特性、螺纹叶片间距对承载力的影响以及桩周土体滑动面特征。结果表明:抗拔工况下桩基荷载位移曲线呈现软化特征,0.05 D破坏准则适用于抗拔桩的极限承载力判定,叶片的设置使得桩承载力提高37%,螺纹段荷载分担比接近70%,直杆段荷载分担比是抗压工况的2倍;上拔承载力随叶片间距增加呈降低趋势,H/D=1.00是此工况下合理参数;砂土相对密实度的提高使得螺杆桩和直杆桩抗拔承载力分别增长19.4%、26%,而对抗拔桩周围土体位移模式影响有限,螺杆桩桩周土体最大影响范围约为4 D,而直杆桩约为2 D。

柔性光伏支架基础设计与分析

为研究柔性光伏支架桩基在局部淤泥质土较厚区域的水平承载力和稳定性,文中通过江苏某渔光互补发电项目,采用规范公式进行了相关验算,并对水平力作用下桩土共同作用进行有限元分析验证。结果表明,柔性光伏支架桩基设计规范方法与有限元结果较为相符,桩基的水平承载力和稳定性满足规范要求。总结分析锚杆抗拔承载力的计算方法和深厚淤泥质土区域光伏锚杆的加强措施。相关结论可为同类项目设计提供参考。

复杂地质条件下抗滑桩水平承载特性影响因素分析

抗滑桩是治理滑坡时经常采用的一种有效的边坡防护工程措施,其水平承载力是评价边坡加固效果的关键。为研究复杂地质条件下边坡抗滑桩的水平承载特性,以卡拉水电站上田镇滑坡体防护工程为例,采用现场试验和数值模拟相结合的方法研究边坡抗滑桩的水平承载特性。基于抗滑桩现场单桩水平静载试验,验证数值计算模型的准确性,在此基础上进行抗滑桩水平承载力影响因素分析。结果表明:前后排桩受水平承载力呈现不均匀性,在相同水平承载力作用下后排桩桩顶最大弯矩大于前排桩桩顶最大弯矩;不同桩布置对群桩水平承载特性影响较大,其中双排交错布置方式桩顶弯矩最小,单排交错次之,双排水平桩顶弯矩最大;相同水平荷载作用下,与1.2 m和1.3 m桩间距相比,1.4 m桩间距的群桩效应较为明显;桩入岩深度对群桩水平承载能力影响较小,只在土-岩体分层界面有明显差异。

非均质黏土地基单桩基础水平极限承载力研究

为减少海上风机长期受到风浪流等水平荷载的影响,利用ABAQUS软件建立非均质黏土单桩基础极限承载力有限元模型,利用温度作为虚拟变量以反映非均质黏性土抗剪强度随深度变化的关系,采用生死单元法进行地应力平衡,并比较有限元得到的水平荷载下单桩基础承载力变化结果与离心机试验结果,以验证其准确性。结合刚性桩与刚柔性桩水平极限荷载下土体失效模式,分析不同长径比、土体弹性模量系数、桩土摩擦因数等参数对单桩基础水平极限承载力影响。结果表明:桩体预埋深度增加后,桩体从刚性桩向刚柔性桩转变,土体破坏模式从楔形、旋转破坏转变为楔形、满流和旋转破坏。土体弹性模量系数对单桩基础水平极限承载力影响较小,长径比和桩土摩擦系数对单桩基础水平极限承载力有较大影响。

水平斜交-竖向组合荷载下斜桩承载机理数值分析

文中通过将不同角度、不同大小的水平斜交荷载与不同大小的下压荷载相互组合,模拟倾斜桩基础在三维空间的受力特征,分析了粉土地基中在水平斜交荷载和竖向荷载共同作用下15°斜桩的承载性能.结果表明:随着水平斜交荷载加载角的增大,斜桩桩顶水平位移减小、单桩水平极限承载力增大.斜交角度不大于90°时斜桩桩顶产生正向的竖向位移,随着竖向下压荷载增大,桩顶竖向位移及水平位移均增大,斜桩水平极限承载力减小;水平斜交荷载加载角大于90°时则相反.桩身弯矩My和扭矩几乎不受下压荷载的影响,水平加载角度越接近90°,其负向弯矩和正向扭矩峰值越大.

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。

螺旋桩芯劲性复合桩水平承载特性数值模拟分析

螺旋桩芯劲性复合桩(HSCMP)是一种将刚性螺旋桩与柔性水泥土桩进行复合,形成互补增强的劲性复合桩型。针对HSCMP水平承载性能,建立数值分析模型,进行参数化分析,研究水泥土无侧限抗压强度与桩周土不排水抗剪强度比(q_(u)/S_(u))、叶片直径与螺旋桩桩径比(D/d)对HSCMP的水平荷载—位移曲线、桩身位移、桩身弯矩的影响。结果表明:HSCMP的桩身位移及弯矩随着q_(u)/S_(u)和D/d的增加逐渐减小;HSCMP的水平极限承载力随着q_(u)/S_(u)的增大先线性增长后趋于稳定,随着D/d的增大近似线性提高。最后提出了HSCMP归一化水平极限承载力修正计算公式。

循环压拔荷载作用下桩基础模型试验研究

随着大型建筑物不断兴起,桩基础作为西部地区基础常用形式之一,在承受上拔力作用时发挥着不可替代的作用。为了探明桩基础在循环荷载作用下的承载特性,在黄土高原区某典型黄土地基上,对单桩进行抗拔试验、循环压拔试验和循环抗拔试验。重点分析循环压拔加载路径下桩顶轴向位移和桩侧摩阻力的分布规律,阐述桩基承载力在不同循环次数以及循环荷载时的变化规律。结果表明:循环荷载和循环次数都是影响桩顶轴向位移变化的重要因素,并引入弱化因子来定量描述循环次数的影响;荷载越大,桩侧摩阻力越大,循环荷载下桩侧摩阻力整体呈下降趋势;压拔循环加载会在一定程度上减少对桩土之间接触的破坏,桩基承载力的损失也会更少,试验对竖向循环压拔荷载作用下的桩基础承载能力研究具有深刻的工程实践意义。

高原山区微型群桩基础承载特征及竖向-水平联合荷载研究

为探究高原山区微型群桩基础的承载特性以及水平、竖向荷载耦合作用(V-H联合荷载)的影响,揭示联合荷载相互作用规律,在高原山区微型群桩基础现场试验的基础上,采用FLAC 3D对三种单一荷载情况进行数值反演,并对不同荷载比例下微型群桩基础的V-H联合加载进行模拟。结果表明:①抗压和抗水平试验中,承台效应明显,荷载-位移曲线为“缓变型”;抗拔试验中,曲线为“陡变型”。②联合荷载下,施加水平荷载会削弱桩基竖向承载能力,水平荷载比例较大时,桩身抵抗力矩和桩侧极限摩阻力增大,荷载-上拔位移曲线突变点消失;在竖向荷载的影响下,存在临界荷载比n,下压-水平联合荷载中n 1=3.9,上拔-水平联合荷载中n 2=0.76,荷载比>n时,桩基水平承载力被削弱,<n时,桩基水平承载力提高。③联合荷载下,水平承载力与荷载比的倒数呈四次函数关系,竖向承载力与荷载比的倒数呈二次函数关系;联合荷载下的屈服包络线与单向极限荷载垂线所围空间分为“破坏区”与“安全区”,有别于单向加载的桩基承载特征,且桩基存在一个最优解,使各方向承载力均能得到充分发挥。

山区机械化成孔的大孔径硬岩嵌岩桩承载能力

为揭示硬质岩石的承载能力与荷载传递机制,结合保定西某500 kV输电线路的山区机械化成孔项目,对山区大孔径嵌岩桩承载性能的影响因素进行了研究.首先利用准静态压缩试验得到岩石地质参数.然后,采用显式非线性有限元方法对山区大孔径硬岩嵌岩桩的抗拔与抗剪承载特性、失效模式和受力机理进行数值研究,具体分析桩体在上拔和水平荷载作用下的力学性能,讨论了覆土层增加钢套筒对桩体水平极限承载力的影响.研究结果表明:在上拔荷载下,承载力主要由桩体侧摩阻力和桩体自重来承担,硬质岩层桩侧摩阻力占主导地位,约为总侧摩阻力的90%;在水平荷载下,桩身较大位移区域在桩身4 m内,弯矩最大值出现在距桩顶2~3倍桩径,覆土层增加钢套筒可明显提高桩体的水平承载极限.本文研究结果将对岩石地质山区大孔径嵌岩桩结构设计和机械化施工提供理论指导.

粮食筒仓群桩基础竖向承载变形特性数值模拟分析

粮食筒仓建设场地为原有海域经人工回填整平而成,极易引起沉降,为保证筒仓的安全性和稳定性,利用ABAQUS有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,分析不同阶段荷载和邻仓对筒仓群桩基础竖向承载变形特性的影响。分析结果表明:群桩基础竖向承载变形不均匀分布受上部荷载影响较大。施工完成阶段,结构自重荷载主要作用于外边缘,边桩竖向承载变形较大,最小和最大沉降量分别为0.551 mm和0.959 mm;服役阶段,满仓荷载分布较为均匀,中心桩竖向承载变形较大,最小和最大沉降量分别为1.271 mm和2.335 mm。群桩基础竖向承载变形受邻仓影响较大。对群桩竖向承载变形的影响随距离的增加而减小,沉降量随邻仓数量的增加而增大;邻仓位置分布的不对称,导致沉降差异增大。

黏土中大直径钢管桩p-y曲线法适用性研究

大直径钢管桩作为常用的海上风机基础形式,其水平承载性能是风机基础结构设计中最关键的一环。API规范建议的p-y曲线法是目前计算钢管桩水平承载力最主流的方法,但其对大直径刚性桩及刚柔性桩的适用性有待探讨。通过开展数值模拟方法,研究了不同长径比水平受荷桩的桩身变形规律及桩周土体破坏规律,提出了基于长径比的刚柔性桩判断标准,并通过比较不同长径比下钢管桩水平极限承载力,得到了传统p-y曲线的适用范围。研究结果发现传统p-y曲线模型由于仅考虑了水平向的土阻力,适用于计算长径比≥15的刚柔性桩及柔性桩;而对于长径比<9的刚性短桩,其误差最高可达63%,严重低估了单桩的水平向承载力;对于长径比在9~15之间的刚柔性桩可适当使用API规范进行计算。

砂性土中海上风电单桩基础水平极限承载力确定方法对比

总结已有的3类单桩基础的水平极限承载力确定方法,分别为极限平衡法、p-y曲线法和定性方法,并结合试验实例研究采用不同方法计算得到的水平极限承载力之间的差异性。结果表明:不同方法求得的结果差异性较大,最大差距可达38.84%。鉴于无统一的方法,以及采用不同方法得到的结果差异性较大,单桩基础的水平极限承载力确定还需要进一步研究。

海上风电嵌岩群桩基础竖向承载特性模型试验研究

以福建海域风电场中使用钢管-混凝土组合桩的嵌岩群桩高承台基础为研究对象,通过室内缩尺模型试验的方法,对嵌岩群桩基础的竖向抗压承载特性和破坏机理进行研究,并与嵌岩单桩基础进行对比。研究结果表明:加载前期,钢管-混凝土组合桩群桩之间的覆盖层和基岩与桩作为一个整体共同承载来自上部的下压荷载,这导致了群桩的桩端轴力增加幅度相对单桩较小,以及群桩的桩端阻力发挥受限,向下的应力较单桩更难扩散;加载后期,群桩之间出现连接裂缝,削弱了桩间土的承载能力,使得群桩的桩端阻力和端阻比增加明显。此外,为避免群桩效应的影响,钢管-混凝土组合桩的桩间距应在3倍桩直径以上。

海上风电四桩基础在软黏土中的水平承载特性

为评估应变软化和应变率效应对四桩基础水平承载特性的影响,通过ABAQUS有限元软件,建立四桩基础二维平面应变模型,并在vumat用户子程序中定义软黏土不排水抗剪强度s_(u)随累积塑性剪切应变和最大剪切应变速率的变化关系,进而分析应变软化参数δ_(rem)、ξ_(95)和应变率参数μ对四桩基础水平承载特性的影响。分析结果表明:四桩基础水平承载力会随着应变软化参数δrem、ξ_(95)的减小而逐渐降低,其中δ_(rem)对水平承载力的影响较为显著;应变率参数μ与四桩基础水平承载力呈现线性正相关。最终,基于上述数值分析结果建立考虑应变软化和应变率效应的四桩基础水平承载力统一预测模型。

考虑桩-土摩阻效应的桥梁桩基水平承载特性研究

为研究桥梁大直径桩基在水平荷载作用下,桩-土效应对其力学特性的影响程度,结合新建重庆至昆明高速铁路毛家村水库特大桥大直径桩基项目,运用理论解析方法,基于弹性地基梁模型和p-y曲线法求解桩基水平承载力,考虑桩-土摩阻效应,比较理论值与现场实测值,并研究桩-土界面摩擦角和桩直径敏感参数。结果表明,桩顶水平承载力和桩身最大弯矩在κ=06φ时的计算值与实测值对比效果良好。随着桩-土界面摩擦角增加,桩侧摩阻力、桩身附加轴力和桩身附加弯矩不断增加,随着桩直径增加,桩顶位移折减比和桩身最大弯矩折减比均呈线性减小。

水平荷载作用下螺旋桩基础试验研究

该文选取叶片距宽比存在差异的2种螺旋桩展开水平加载试验,对不同水平荷载等级下螺旋桩桩顶水平位移、竖向位移、桩周土横向及纵向应力展开分别分析,在各级水平荷载施加后5、10、15 min分别进行测量,分别得到2个螺旋桩的荷载及位移关系曲线,可据此判断螺旋桩基础水平加载过程中,荷载及位移、地基应力间的变化趋势。总结出叶片距宽比是水平荷载作用下影响螺旋桩极限承载力的重要影响因素,旨在为水平荷载作用下螺旋桩桩体反弯点位置的判定提供依据。

冲刷条件下桩基础水平承载特性研究

为了研究冲刷条件下桩基础水平承载力学性能,文中建立了冲刷条件下群桩基础的有限元模型,分析冲刷深度对群桩桩身的水平位移、桩身弯矩以及桩身剪力的影响。结果表明,前排桩的水平位移随着桩深度增加的降低速率为4.85 mm/m,后排桩的水平位移随着桩深度增加的降低速率为4.21 mm/m。与无冲刷条件相比,冲刷后桩身的水平位移显著增加,前排桩桩身弯矩和剪力的反弯点位置均下降;桩身的弯矩及反弯矩值明显增加,前排桩的最大弯矩值增加了75.8%,后排桩的最大弯矩值增加了72.7%;桩的转身剪力反弯点位置降低,桩身的剪力及反剪力值明显增加,前排桩的最大剪力增加了89.3%,后排桩的最大剪力值增加了72.1%。

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。

沿海软土地区桩基础受力与变形特性分析

文中利用数值仿真模型分析不同断面处桩的竖向位移、侧向位移、轴力以及剪力随桩体深度增加的变化规律。结果表明,随着桩深的增加,62号断面左侧桩竖向位移无变化;63号和64号断面左侧桩的竖向位移呈线性增加的变化规律,埋深每增加1 m,竖向位移分别增加0.0002、0.00019 m;左侧桩的剪力表现为先缓慢增加(0~15 m)、再剧烈增加(15~17.5 m)、最后降低(17.5~21.6 m)的变化规律;中间桩桩身剪力表现为先增加后降低再稳定的变化规律。