托底抗拔桩侧摩阻力发挥机理及计算模型研究

抗拔桩有效解决地下水对建筑物产生上浮效果的负面影响。托底抗拔桩将无粘结钢绞线与普通抗拔桩有效结合,充分利用桩体承压性能。基于有效应力法确定桩侧极限摩阻力分布范围,采用双折线荷载传递函数模拟桩侧摩阻力发挥特性,探讨托底抗拔桩的承载力变化规律,建立桩侧摩阻力发挥范围和荷载-位移的计算公式,提出托底抗拔桩承载力计算模型,并与普通抗拔桩性能进行对比。结果表明,相比于传统抗拔桩,托底抗拔桩改善桩体受荷状态,有效提高承载力、降低桩顶位移,具有较好的应用效果。该文研究成果为托底抗拔桩的应用提供理论基础。

基于理论分析法的托底抗拔桩承载性能优势研究

托底抗拔桩改变了传统抗拔桩承载特性,充分发挥了抗拔桩的承载性能。采用有效应力法计算抗拔桩极限承载力,根据摩阻力发挥机理,建立不同工况下托底抗拔桩荷载—位移关系式,通过试验数据验证理论计算模型的适用性和准确性,进而与普通抗拔桩承载性能进行对比研究。研究表明,托底抗拔桩具有优越的承载特性,桩顶位移显著减少,建立的理论模型可以有效评估桩体承载力,为桩基础设计提供理论计算依据。

托底抗拔桩承载特性的模型试验研究

托底抗拔桩是一种通过无黏结钢绞线将上拔荷载传至桩底,使桩身混凝土受压工作的一类新型抗拔桩。能合理解决桩身受拉开裂问题和基础筏板受桩顶托问题,其承载特性与普通抗拔桩存在差异。通过室内模型试验,对比分析了普通抗拔桩与托底抗拔桩在极限抗拔承载力、桩身轴力传递、桩侧摩阻力分布方面的差异及其原因。探讨了泊松效应对上述两种桩承载力的影响。基于普通抗拔桩承载力确定方法,引入桩相对柔度参数确定托底抗拔系数,提出了托底抗拔桩极限承载力的计算方法与关键参数得取值建议,并通过模型试验数据对该计算方法的合理性进行了验证。

基于桩-土剪切特性的托底抗拔桩承载力分析

托底抗拔桩作为一种新型的抗拔桩,其承载力理论尚待完善。桩-土剪切特性对抗拔桩的极限承载力有重要的影响,基于桩-土剪切特性确定托底抗拔桩的极限承载力能够更加准确地反映其工作实际。为研究砂土地基中托底抗拔桩的极限承载特性,在分析桩-土体系剪切状态发展过程的基础上,建立了桩-土多段线性荷载传递函数。推导了桩-土在不同状态下桩身内力与位移的解析表达式,获得了托底抗拔桩荷载-位移的解析解。通过工程算例,讨论了托底抗拔桩的极限承载力变化规律及其影响因素。结果表明:密砂地基中托底抗拔桩极限承载力计算应考虑桩周土的剪切软化特性。托底抗拔桩在达到极限破坏时,不同深度处桩-土剪切应力不能同步达到极限强度,极限承载力低于传统理论计算值。软化系数是影响托底抗拔桩极限承载力的重要因素,软化系数越低,托底抗拔桩的极限承载力越低,与传统理论的计算值相差越大。

基于数值模拟的抗拔桩力学性能研究

基于FLAC3D有限元软件,分别对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟,对比研究两者的荷载-位移规律,主要分析桩体弹性模量和侧摩阻力折减系数的影响。研究结果表明:桩体弹性模量越大,抗拔桩桩顶位移量越小,但弹性模量不会影响抗拔桩的极限承载力;托底抗拔桩和普通抗拔桩的荷载-位移曲线相似,但托底抗拔桩会显著降低桩顶位移,差异在于两者的荷载传递方式;抗拔桩的荷载作用存在一个区间,为极限承载力的14%~82%,此区间内托底抗拔桩相比普通抗拔桩桩顶位移减少比例基本不变。

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生“突变型破坏”;托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。