扩底桩竖向承载特性及群桩效应研究

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距对群桩效应影响。结果表明:扩底单桩和扩底桩筏结构荷载沉降曲线均为缓变型;扩底桩极限承载力随扩径比增大而逐渐增大,扩径比2.5~3.0时极限承载力增幅变缓,建议扩底桩扩径比取2.5~3.0;由于桩土共同沉降,桩间土压缩,桩土作用更充分,扩底桩筏基础中心桩侧摩阻力荷载分担比比扩底单桩增大了17.71%;群桩效应系数随桩间距增大而逐渐增大,桩间距为4.5~5.0倍桩直径时群桩效应系数增幅较小,群桩效应较弱,建议扩底桩筏基础桩间距取值不小于4.5倍桩直径。

输电线路扩底桩锚杆复合基础数值模拟研究

由于常规的锚杆基础适用范围较小,对地质的精度要求高,因此基础型式在山区线路的适用性较差。该文提出一种新型的扩底桩锚杆复合基础,适用于不同地形条件,不同覆盖层厚度条件下的山区输电线路。采用FLAC 3D软件模拟模拟不同深度,不同尺寸的扩底桩锚杆复合基础受力状态,得出以下结论:(1)在上拔荷载作用下,地基中上拔位移随桩顶位移增加而显著增加,直至破坏时基础呈现整体拔出破环状态;扩底桩嵌固基础最先出现塑性区域的是扩底段和土体的接触面,需要注意扩底段的桩基本体的承载力;(2)复合基础在水平荷载作用下,随着锚杆根数的增多,其抗水平承载力增加,因此复合基础在抵抗水平力条件下较常规锚杆基础有一定的优势;(3)在上拔荷载作用下,复合基础形成“圆柱状”的塑性发展区域,在水平荷载作用下,复合基础形成“倒八字”塑性发展区域;(4)通过数值模拟,得出复合基础锚杆与上部结构的荷载分担比为0.2~0.25之间。

软土地区机场地下交通枢纽工程扩底桩基施工工艺

结合工程实际,对扩底桩在软土地区应用的施工技术进行了研究。通过试桩比选,AM旋挖扩底桩和回转扩底桩2种扩底工艺更加适合软土地区的施工。通过采用差异化硬化地坪、工厂化制浆、机器人焊接钢筋笼等技术措施,顺利地完成大规模扩底桩施工,总结的经验可供类似工程的桩基施工借鉴。

扩底桩抗拔承载力的安全估算方法研究

扩底桩因扩大头的作用使其抗拔承载力大幅提升。根据扩底桩抗拔过程的受力特点,将扩大头对土体的挤压过程分为两个阶段,即桩土界面摩擦阶段和土体破裂面产生阶段。通过建立等截面桩与扩底桩的简化力学模型,采用莫尔-库仑强度准则研究上述两阶段的摩擦特性,建立了考虑锥形效应的扩底桩抗拔承载力的安全估算方法,并与工程实例和相关数值模拟结果进行了对比分析,以验证计算方法的可靠性和有效性。结果表明:考虑锥形效应的扩底桩抗拔承载力的估算结果与工程实际情况基本相符,说明该计算方法可快速有效地预测扩底桩的抗拔承载力,且计算方法简洁、计算结果偏安全。研究结果可为扩底桩设计与施工提供依据。

深厚软土地层超长超大直径扩底桩承载力性状及机理研究

深厚软土地区超长超大直径扩底桩荷载传递机理复杂,且国内相关工程数量少,可供施工人员参考资料有限,传统桩基理论已无法合理的分析其工作机理和受力特性。文章依托深圳大运枢纽超长超大直径扩底桩工程,通过现场静载试验与数值仿真分析,研究了在深厚软土地层中超长超大直径扩底桩在静载作用下的荷载传递机理及沉降规律。基于荷载传递法,针对深厚软土地基的特殊性质,考虑了桩侧土初始剪应力、软化特性以及桩端土加工硬化特性,进行了沉降公式的推导。并基于MATLAB,开发了高性能的迭代算法以研究单桩的承载力性状。结果表明:现场试验、数值模拟与理论算法得到的荷载-沉降曲线线型吻合较好。当传递深度达到约0.4倍桩长时,下部桩身基本不产生压缩变形;桩基极限承载力大于设计值,存在较大的承载潜力,桩基设计较合理,满足承载力要求,可以为同类地区桩基工程设计与施工提供参考。

人工挖孔扩底桩在新校区建设中的应用

人工挖孔扩底桩在国内外已得到较广泛的应用,但因理论计算方式考虑参数不同导致承载力计算结果存有差异。本文分析桩端扩大的结构特征,结合扩底试桩试验数据分析竖向压力下的沉降变形及破坏机理。以抗压强度确定试桩的极限承载力,以沉降变形探究扩底桩对地基地质特性对承载力的影响。结合新校区建设近二十年的使用情况,对人工挖孔扩底灌注桩在我校新校区的建设中应用情况进行了观测和评价。

湿陷性黄土中大直径扩底桩垂直承载性状的试验研究

本文根据湿陷性黄土中桩侧和桩底均埋有测试元件的４根大直径扩底桩的现场实测数据，分析了浸水湿陷对桩垂直承载力的影响，得出了负摩阻力的变化规律，最后提出浸水湿陷全过程中大直径桩荷载传递机理的《三阶段分析法》。

饱和及非饱和粉土中扩底桩极限上拔承载力大尺寸模型试验研究

通过采用大比例尺模型对饱和度为49%的非饱和粉土及饱和粉土中埋深比(桩埋深与扩底直径之比)为1,2,3和5的扩底桩进行试验研究,揭示饱和度、埋深比对扩底桩极限上拔承载力及其破坏模式的影响。试验结果表明:土体饱和度从49%增加至100%,扩底桩的极限上拔承载力降低至原来的30%～50%;扩底桩埋深比从1增加至5,非饱和及饱和土中桩的极限上拔承载力分别增加8和12倍;扩底桩的上拔破坏模式随埋深增大由桩周土体倒圆锥台形破坏变为扩底圆周土体局部破坏。

一种大直径扩底桩端阻力和侧阻力的确定方法

确定大直径扩底桩承载力的最直接的方法是静力载荷试验。但由于加载的困难和试验费用高等原因,静力载荷试验往往不可行。目前进行大直径扩底桩设计时通常借用建筑桩基技术规范的经验参数法,对大直径灌注桩端阻力值和侧阻力值折减确定,容易造成大直径扩底灌注桩的承载能力得不到充分发挥。结合大直径扩底桩的规范编写,对收集的完整试桩资料进行统计分析,并参考《建筑桩基技术规范》及北京、天津、浙江、福建、广东等地方给出的经验值,最终按不同扩底直径给出了端阻承载力特征值和侧阻承载力特征值的经验值表,并与各试桩的承载力实测值以及按桩基规范确定的承载力特征值进行比较,结果表明,本文建议的大直径扩底桩端阻力特征值和侧阻力特征值具有一定的可靠性和较大的适用性。

同场地扩底桩和直桩的对比研究

研究了4个场地的4组扩底桩与直桩的竖向静荷载对比试验。结果表明,场地1中桩身直径、桩长相同,桩顶沉降30mm时,扩底桩的桩顶荷载为直桩的5.5倍,桩顶荷载都为2700kN时,扩底桩顶沉降仅为直桩的1/22,扩底桩每多用1m3混凝土,极限承载力就提高1746kN;场地2中(短直桩桩长和扩底桩相当,长直桩比扩底桩长1.65m),桩顶沉降10mm时,扩底桩的桩顶荷载为短直桩的3.58倍,为直桩的1.70倍(虽然长直桩所处的持力层土性较强);场地3中各桩桩长相当,直桩直径较大,虽然直桩的混凝土用量为扩底桩的2.09倍,且刚开始加荷时直桩桩顶沉降比扩底桩大,但总的来说,扩底桩比直桩的承载力大,沉降小;场地4中如要充分发挥2桩桩长、直径相当,扩底桩底有0.2m厚的沉渣,两桩的荷载–沉降曲线很靠近,单桩承载力几乎相同,因此,扩底桩的高承载力就必须减小桩底沉渣。

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。

一种大直径扩底桩的沉降计算实用方法

根据大直径扩底桩桩端应力的分布特征,利用Mindlin基本解推导了扩底桩桩端沉降计算公式,并给出了沉降影响系数。公式中桩端持力层土体的变形模量用深层平板静力载荷试验测定,但深层载荷试验有时难以实现。为此根据收集的扩底桩工程实测沉降和原型扩底桩静载试验结果,建立了工程中常用的压缩模量与变形模量间的关系,并给出了两者的换算关系。大量的工程实测表明,得出的扩底桩沉降计算公式是实用的。

钻孔扩底桩原型对比试验研究

为选择合理的桩基础形式,结合静荷载试验对一大型建筑场地同一地质条件下相同桩径的钻孔扩底桩和不扩底桩进行桩身轴力和桩侧阻力测试,以确定单桩竖向承载力设计参数。通过对测试资料的分析,对比两种桩型桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力分布特征,探讨两种桩桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥过程,研究两种桩荷载–沉降特性。研究结果表明,扩底桩能够充分发挥持力层的承载潜力,对提高单桩承载力、减小桩体沉降效果显著。

扩底桩的抗拔承载力试验及计算

通过对干旱地区黄土中扩底桩的抗拔试验 ,测试了扩底桩在上拔荷载、水平荷载作用下的上拔位移和水平位移以及位移与荷载的关系。研究了极限上拔承载力和抗拔桩的破坏机理。在相同条件下 ,增加扩大端的高度对提高桩的极限上拔承载力是有效的 ,破坏机理为土的减压软化和损伤软化的渐进性破坏。提出了极限上拔承载力的理论计算模式 ,并与实测资料进行了对比 。

深厚软土中大直径灌注扩底桩受力性状试验研究

通过对深厚软土地基中大直径深长灌注桩及扩底桩的桩孔孔径的实测及静载荷试验下桩身埋设钢筋计的测量,得到了桩身轴力实测资料和静载荷试验数据。基于以上实测资料研究了软土中持力层为粉质黏土、粉砂的大直径深长灌注桩及扩底桩的承载特性和荷载传递机理,重点分析了大直径深长灌注扩底桩与普通灌注桩承载特性及荷载传递的不同点,并得到了扩底桩桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律。研究表明,深厚软土地区大直径深长钻孔灌注扩底桩的侧阻先于端阻发挥,同时其荷载传递与一般的灌注桩不同,扩底桩的桩端扩大部分对承载能力影响较大,不仅影响到桩端阻力的发挥,还影响到桩侧阻力的发挥。这都为今后大直径灌注扩底桩的理论研究和设计应用提供了重要的参考作用。

一种确定大直径扩底桩极限荷载的新方法

分析了大直径扩底桩的变形性状及扩径比对承载力的影响。对Charles提出的破坏准则进行改进,增加扩底比的影响,得到了确定大直径扩底桩极限承载力的方法。最后采用了5组大直径扩底桩的试验数据,对新方法的适用性进行验证,结果表明对于端承于土层的大直径扩底桩,该方法是有效的。

人工挖孔扩底桩竖向承载性状

本文根据埋设测试元件的人工挖孔扩底桩基础现场静载试验 ,对黄土中端承于厚层非湿陷性黄土和卵石层的扩底桩竖向承载性状分别进行了讨论。分析了荷载传递规律和地基破坏模式 ,探讨了端承于土层时浸水饱和对侧阻和端阻的影响 。

人工挖孔扩底桩承载力试验研究

本文通过１１根有埋设测试元件的现场试验，研究了软土地区人工挖孔扩底桩的荷载传递机理及侧阻力、端阻力的变化规律，文中统计和分析了３００根人工挖孔桩的静载试验资料，提出了承载力的计算方法和桩端常用土层的极限承载力取值范围。

大直径扩底桩承载力的沉降变形控制设计法初探

鉴于现有承载力确定方法存在的不足之处 ,通过对大直径扩底桩承载力确定原则的探讨 ,给出了按沉降变形控制确定承载力的方法 ,并推导出了确定无静载试验桩承载力的计算公式 .工程实例验证表明 ,按作者提出方法得到的结果与工程实测值符合较好 ,能充分发挥大直径扩底桩的潜力 ,可以供工程设计时参考使用 .