界面状态对PHC管桩填芯抗拔承载性能影响试验研究

对考虑两种界面状态和3种填芯长度的PHC⁃600⁃B⁃130管桩混凝土填芯足尺试件开展轴心抗拔静载试验,获得了极限轴心抗拔荷载值、界面滑移量、分段黏结强度和平均黏结强度等试验数据。分析试验数据表明:相同填芯长度下,管桩内壁的两种界面状态对极限轴心抗拔荷载值影响并不明显;相同界面状态下,极限轴心抗拔荷载值随着填芯长度的增加呈线性增大趋势;混凝土填芯界面平均黏结强度试验值介于0.618~0.692MPa。相对试件加载远端,加载近端处的填芯混凝土界面黏结强度和滑移量均相对较大,表明加载端的填芯混凝土承担了大部分的轴拉荷载;无端板试件的PHC管桩在加载端附近出现竖向开裂,表明加载端填芯混凝土在轴拉作用下存在剪胀现象,应引起重视。

盘悬挑径对混凝土扩盘桩双桩抗拔承载性能的影响研究

由于混凝土扩盘桩特殊的桩身构造,在上拔荷载作用下承力盘悬挑径成为影响双桩承载性能的重要因素。采用可视化小比例半截面桩试验方法对盘悬挑径与桩径比值分别为1.25、1.5、1.75、2的四组试验桩进行原状土试验,采用ANSYS软件对试验桩按扩大比1∶30进行有限元模拟分析。分析加载过程中桩周土体破坏情况,确定双桩在上拔荷载作用下的承载机理。对比分析上拔荷载作用下盘悬挑径对桩周土体破坏状态的影响,确定盘悬挑径对双桩抗拔承载性能的影响规律:在控制双桩桩间距相同的条件下,盘悬挑径越大双桩的抗拔承载性能越强,但双桩间的影响程度随之增大,抗拔承载力发生一定的折减。根据试验和模拟结果,确定双桩设计时盘悬挑径的合理取值。结果表明:在桩间距为7倍桩径时,盘悬挑径为桩径的1.5倍~1.75倍,混凝土扩盘桩双桩承载性能较好。

嵌岩扩底短桩抗拔承载性能现场试验研究及数值模拟

为研究嵌岩扩底短桩的抗拔承载性能,在现场完成了4根扩底短桩的抗拔静载试验,详细地分析了单桩Q-s曲线,并将现行规范计算的极限抗拔承载力与现场试验结果相比较。在通过PLAXIS 3D软件验证数值模拟结果与现场试验结果吻合的基础上,进一步深入探讨了水平荷载对扩底短桩抗拔承载特性的影响。结果表明:扩底短桩的Q-s曲线呈陡变型,极限状态桩顶上拔位移与桩径之比的平均值为1.94%;现行规范计算结果过于保守,公路规范相比其它规范计算结果与试验结果较为接近;当水平荷载与上拔荷载的比值η分别为10%,20%,30%时,极限抗拔承载力呈线性减小,相比η=0时分别减小8.3%,16.7%,25.0%。研究结果对优化桩基设计有重要的理论意义和工程应用价值。

冻土地基中锥管板条装配式基础抗拔承载性能试验研究

为了分析冻土地基中输电线路基础发生冻拔破坏的科学问题,以锥管板条装配式基础为研究对象,采用室内模型试验测试及分析的研究方法,开展了不同环境温度下,冻土地基的冻结试验和基础的上拔加载试验,分析了地基温度场、位移场的分布特征以及基础抗拔承载力与温度之间的关系,揭示出上拔荷载作用下冻土地基的破坏模式。研究结果表明:冻结试验中,模型基础的冻拔位移均小于周围地基土体的冻胀位移,基础对地基土体的冻胀存在反约束作用,距离基础越近,约束作用越明显;不同冻结环境温度下基础的上拔加载试验中,抗拔极限承载力均随环境温度的降低近似呈线性增大,增加速率接近1.8 kN/℃;在冻结与上拔力双重作用下,地基土体首先出现局部张拉破坏,随着上拔荷载的不断增加,地基土体逐渐由局部张拉破坏过渡为整体剪切破坏。研究成果可为这种形式的基础在冻土地基中的应用提供理论依据和实践经验。

钢管插入式基础抗拔承载性能数值模拟

为研究输电线路杆塔三角锚固盘钢管插入式基础在承受上拔荷载时锚固盘的受力性能,使用有限元分析软件对钢管插入式基础进行数值模拟分析,研究了锚固件尺寸、混凝土强度、钢管截面和混凝土柱截面对试件抗拔承载性能的影响。结果表明:使用三角锚固盘能够改善锚固盘与钢管焊接部分的应力集中情况,显著提升钢管插入式基础的抗拔承载能力,且混凝土强度越高优势越明显;在一定范围内增加锚固盘尺寸可以提高基础抗拔承载力,提高初始刚度和延性系数,超出范围则影响不明显,最佳的锚固盘尺寸由基础混凝土强度决定;增加混凝土强度、钢管截面尺寸和混凝土柱截面尺寸都可以提高基础的抗拔承载力和初始刚度,延性系数则随混凝土强度的提高先减小后增大,随钢管截面尺寸的提高而减小。

扩大支盘加筋水泥土桩抗拔承载性能模型试验研究

通过室内模型试验,研究扩大支盘加筋水泥土桩的抗拔承载性能。建立桩在上拔作用下的力学分析模型。采用上述模型对上拔力作用下结构的受力性能进行了参数分析,对支盘所处桩身位置、桩身支盘数量、桩身材料对桩的抗拔承载性能的影响进行了分析,研究各因素对支盘桩的承载力发挥效果的影响,分析各因素对桩的桩顶位移和内力的影响规律。

Ⅴ级岩体桩基础扩底对其抗拔承载性能的影响分析

为研究Ⅴ级岩体场地中扩底对桩基础抗拔承载性能的影响,开展了常规等径和扩底桩基础共8个现场上拔静载荷试验,获得了上拔荷载与位移关系曲线,确定了基础的极限抗拔承载力,研究了基础埋深及扩大头的影响。研究表明:1)Ⅴ级岩体中扩底桩和浅埋的等径桩基础的上拔荷载位移曲线表现出陡降特征,基础抗拔承载力随着埋深的增加而增加,但埋深大于3.6 m时承载力增加幅度较小;2)扩底与否对桩基础抗拔承载力和地表裂缝特征的影响不明显,桩基础设计应优先采用等径形式。

基于ABAQUS软件的深海抗拔桩系泊工况研究

抗拔桩是海洋工程中应用较多的锚固基础。为更好地认识及发挥抗拔桩的承载性能,基于验证的三维桩-土模型及相同的荷载和拉拔角度,应用ABAQUS软件对桩-土模型进行有限元数值模拟,获取各工况下抗拔桩的位移曲线及弯矩图,分析系泊点位置变化及不同系泊点数量情况下抗拔桩的承载性能。分析结果表明:在角度为30°的斜拉荷载作用下,当桩头处设置有系泊点,抗拔桩的承载性能较弱;随着系泊点位置沿桩体方向深入,其承载性能呈增加趋势,随着系泊点数量的增加,桩体的位移、弯矩峰值及系泊点处桩体变形逐渐减小,即抗拔桩承载性能呈增加趋势;当系泊点位置达到一定的深度之后,桩体承载性能增加趋势减缓。

黄土地基微型群桩抗拔承载力及群桩效应研究

微型桩因其受力性能好及施工优势逐渐应用于输电线路杆塔基础,但群桩基础承载性能的研究相对较少。基于黄土地基微型群桩现场静载试验,研究了桩数和桩间距对微型群桩抗拔承载性能的影响;并建立了精细化有限元模型,进行了极限承载力分析。通过与试验结果对比,验证了有限元模型的合理性,在此基础上分析了桩间距、桩倾角对微型群桩抗拔承载性能的影响。结果表明:随着桩数、桩间距及桩倾角增加,微型群桩抗拔承载力均表现出不同程度的提高。结合试验和有限元分析可得黄土地基微型群桩的桩间距建议值4d,桩倾角建议值10°,群桩抗拔效应系数建议值0.80。

吸湿环境下膨胀土桩基抗拔承载特性足尺试验研究

为研究非饱和膨胀土中桩基的承载机理,在我国南阳膨胀土地区开展了桩基抗拔现场足尺试验研究。基于现场测试分析了浸水过程中地基膨胀变形与桩身中性点(桩-土相对位移为零的截面)的演化规律,通过桩身轴力、桩侧极限摩阻力和荷载-位移曲线揭示了增湿后桩基抗拔承载性能弱化特性。将现场足尺试验与室内模型试验结果作对比,分析了桩侧摩阻力演化与传递规律,并对增湿后桩侧摩阻力的计算方法展开分析。结果表明:浸水后膨胀土地基的膨胀变形主要发生在大气影响急剧层。浸水过程中桩身中性点不断下移,最终稳定在桩身一半的位置。由于地基增湿诱发了桩侧水平膨胀压力,浸水后桩侧摩阻力呈两端大、中部小且在中部沿深度方向线性增大的分布规律;另外,增湿导致膨胀土中毛细吸应力大幅减小,远超过水平膨胀压力对桩侧摩阻力的有利贡献,致使桩基抗拔承载性能显著弱化。