粘土地基抗滑桩极限阻力模型试验与计算方法研究

为研究粘土地基中抗滑桩极限阻力的计算方法,验证笔者利用有限元法建立的抗滑桩极限阻力计算方法[6]的合理性,利用改进后的土槽模型试验设备,对粘土地基中抗滑桩极限阻力的大小及桩径、土体压实度等影响因素进行了模型试验研究。同时,改进后的土槽模型试验设备克服了传统土槽模型试验设备难以推广到一般情况的缺陷。

抗滑桩的极限阻力及其整体设计

从被动桩和土拱效应的概念出发 ,推导出计算任意桩型抗滑桩极限阻力的半经验半理论公式。运用由点到面、由面到空间的方式 ,将 3道安全系数穿插于建模过程中 ,给出一种新的抗滑桩工程整体设计方法。将公式和方法应用于长江三峡库区的丰都县楠竹大型滑坡的抗滑桩工程设计 ,获得了良好的结果。

沉井下沉过程刃脚的极限土阻力分析

考虑刃脚形状和切土深度,建立沉井下沉过程中极限土阻力的近似计算模型。基于Prandtl问题的滑移线场理论,建立考虑刃脚切土深度和刃脚形状的近似滑移线场,并导出平面应变和圆形沉井轴对称问题极限承载力系数的计算公式。对于平面应变问题,承载力系数Nγ等于两部分之和,即不考虑切土深度时刃脚踏面和考虑切土深度时刃脚内侧倾斜面对承载力的贡献,前者及其他两个承载力系数(黏聚力和超载项)与不考虑刃脚切土深度由Prandtl承载力机制所得的结果相同。刃脚的切土深度、踏面宽度和倾斜角是影响极限土阻力的重要因素,忽略刃脚切土深度及其范围内刃脚倾斜面与土的作用将导致极限土阻力的计算值明显偏小。分析结果表明,承载力系数随刃脚切土深度和刃脚倾斜角的增加而显著增大;若土体强度较高,刃脚倾斜角的大小对极限土阻力的影响更加显著。

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。

嵌岩桩极限侧阻力研究

根据嵌岩灌注桩中嵌岩段的受力特点,推导了嵌岩段的法向应力计算公式,以此为基础,采用Hoek Brown准则研究了嵌岩段的极限侧阻力计算问题,讨论了各因素对极限侧阻力的影响。结果表明:嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩体质量等级有关;嵌岩段极限侧阻力与嵌岩桩相对刚度呈正相关关系。

双层土中自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力计算新方法

基于CEL的桩靴拔桩过程有限元数值模拟分析,总结了双层土中自升式钻井平台拔桩时桩靴极限阻力的影响因素,拟合出一套新的双层土条件下自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力预测公式,该公式将桩靴极限拔桩阻力分解为由桩靴上表面极限拔桩阻力、桩靴下表面极限吸附力和桩靴侧面最大摩擦力等3部分相加得到。其中,桩靴上表面极限拔桩阻力计算公式考虑了桩靴面积、土层抗剪强度和硬土层厚度等关键因素,桩靴下表面极限吸附力计算公式考虑了土体固结时间、渗透系数和桩靴入泥深度等关键因素。本文所提出的双层土中自升式钻井平台桩靴极限拔桩阻力预测公式计算结果与离心机模型试验结果之间的相对误差为8.7%,验证了本文预测公式的正确性。本文研究成果可为自升式钻井平台在双层土复杂地层中拔桩时最大阻力预测提供参考。

对现行规范以液性指数I_L确定极限端阻力标准值q_(pk)的质疑

通过对某工程单桩极限承载力标准值不满足设计要求的原因进行深入分析,指出持力层土所含的高岭土浸水软化,当受到荷载作用时,在桩端周围形成塑性剪切滑移面,产生局部剪切破坏,大大降低了桩端持力层土的极限端阻力标准值qpk,从而指出现行《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-94)[1]仅以液性指数IL,确定极限端阻力标准值qpk值存在不足,宜综合压缩模量Es和孔隙比e而定。

抗滑桩极限阻力的有限元分析

应用平面应变有限元法分析了不同强度、应力状态下土体的单桩极限抗滑阻力,并与现有的极限阻力经验公式的计算结果进行了比较,论证了结果的合理性。对不同桩径及不同土体力学参数情况下的桩极限阻力进行了分析,研究了桩径及土体参数等因素对桩极限阻力的影响。为进一步利用该方法研究单桩极限抗滑阻力的计算公式提供了基础。

带加强肋土工格栅的极限拉拔阻力分析

在立体加筋体系研究基础上,提出了带加强肋土工格栅加筋,即通过对普通土工格栅的肋进行加强处理,使其肋具有一定的竖向厚度,构成具有立体加筋效果的带加强肋土工格栅。采用染色砂法,通过带加强肋土工格栅的拉拔试验进行了拉拔力机理分析。在拉拔过程中,加强肋前方土体会首先被挤密加强,成为一个刚性的楔体,然后刚性楔与筋材一起运动成为一个土筋共同体。推导了带加强肋土工格栅加筋土的拉拔阻力模型,分析中将加强肋的侧阻力作用简化为侧向土压力的作用,采用极限平衡理论,通过两侧的主动土压力与被动土压力进行计算。根据所建立的拉拔阻力模型计算出带加强肋土工格栅加筋的极限拉拔阻力,并与试验结果进行了对比,两者基本吻合。

粉喷桩桩侧极限摩阻力的试验分析

由邯郸市 30余项粉喷桩单桩载荷试验资料 ,运用土的弹塑性理论模型 ,研究了粉喷桩在新近沉积冲洪积土中桩侧极限摩阻力的大小问题 ,分析了其影响因素 ,得到了不同土性条件下桩侧摩阻力标准值的大小 ,从而对合理计算粉喷桩承载力标准值提供了依据。

岩石强度特性与嵌岩桩桩端极限阻力

从岩石的强度特性与本构关系出发,深入分析嵌岩桩桩端岩石应力状态与入岩部分桩侧阻强化现象,并根据三轴强度表达式论述桩端岩石的极限承载力远高于按单轴抗压强度的计算值;现行《建筑桩基技术规范》中嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值仍沿用岩石的单向应力状态的抗压强度—无侧限抗压强度计算,混淆了桩端岩石的实际应力状态;本文依据桩端岩石应力状态分析结论,提出了嵌岩桩极限阻力标准值的计算理念与方法,并结合工程试桩实例予以说明.

轴向受力桩的桩周极限摩阻力研究

利用M ind lin解并结合莫尔-库仑屈服准则,采用迭代法进行求解,解决了由于桩周极限摩阻力表达式未知的情况下利用M ind lin解无法积分的缺陷.通过计算发现桩周极限摩阻力受外部荷载的影响极小,甚至可以忽略不计.通过采用不同的桩周土的力学参数进行计算,发现不同的桩周土的性质对桩周极限摩阻力的影响程度不同.其中,土的重度对桩周极限摩阻力影响最大,摩擦角次之,而粘结力相对来说影响最小.

基于多尺度模型的销接式索夹极限抗滑摩阻力分析

为研究悬索桥主缆销接式索夹在吊索力作用下的抗滑性能,以某单跨悬索桥为背景,采用ANSYS软件建立带端索夹的主缆多尺度有限元模型,研究吊索力作用下索夹的极限抗滑摩阻力、主缆与索夹表面接触压力及螺杆拉力随吊索力的变化规律。结果表明:吊索力加载时,索夹的极限抗滑摩阻力比轴向加载时大幅减小,吊索力对索夹的抗滑能力有显著的削弱效应;索夹临界滑移时的下滑力明显小于按规范计算的极限抗滑摩阻力,索夹抗滑设计时应考虑吊索力的影响;索夹与主缆表面接触压力沿索夹长度呈抛物线分布,随着吊索力增加,上半索夹与主缆表面接触压力略有增加,下半索夹与主缆表面接触压力明显减小;吊索力会导致螺杆产生附加拉力。

黄河中下游冲积平原深长桩桩侧极限摩阻力研究

对于黄河中下游冲积平原砂性土层深长桩桩侧极限摩阻力问题,根据该地区的地质特性、采用有限元软件ABAQUS对大量不同参数的深长桩进行了建模分析,结果表明:桩顶荷载与桩侧摩阻力近似呈线性关系,桩长、桩径、桩-土界面条件、桩周土的力学性质等对桩侧摩阻力影响程度不同.根据有限元计算结果推导出了砂性土层深长桩桩侧极限摩阻力的计算公式,用其对工程实例进行验算,并将计算结果与静载试验实测结果进行了对比,二者吻合较好,说明有限元建模方法、参数设置及结论可靠,计算公式较准确.该研究可为该地区深长桩的优化设计提供参考.

液化土层桩基极限侧阻力取值浅析

通过工程实践,结合理论分析,围绕液化土层中桩的极限侧阻力取值这一问题进行了较为深入细致的研究,着重探讨了通过土层液化折减系数对液化土层的极限侧阻力进行的相应折减,合理确定了桩基的极限侧阻力标准值,从而为桩的设计提供可靠的地质依据。

由基桩静载试验成果确定桩周极限侧摩阻力

根据静载试验成果,用线性最小二乘法求得了桩周各地层的极限侧摩阻力数值,其结果对本地区合理确定各地层极限侧摩阻力具有重要价值,同时也证明了该方法的有效性.

基于柱孔扩张理论的沉井刃脚极限土阻力分析

为解决目前刃脚极限土阻力计算方法所存在的不足,基于考虑剪胀效应的柱孔扩张理论,提出了刃脚极限土阻力的理论解答.首先考虑刃脚基础单侧方向破坏的特点,将两个刃脚对称拼接成一个整体基础进行计算;其次利用柱孔扩张理论,通过分析刃脚底部土体在竖直方向的受力平衡求得刃脚极限土阻力;最后利用离心模型试验与现场监测对该计算方法进行了对比验证.研究结果表明:与离心模型试验结果相比,当沉井下沉深度为36 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为6.6%,与现场实测结果相比,当沉井下沉深度为5 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为1.36%,当沉井下沉深度为10 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为19.5%,当沉井下沉深度为15 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为9.70%.计算值与离心模型试验值、现场实测值均吻合较好.本研究可为刃脚极限土阻力计算问题提供一个新思路.

摩擦桩基桩土间极限摩阻力取值问题探讨

通过对广珠东线高速公路横沥大桥的试桩及土体的工程地质条件分析。

考虑内摩擦角和泊松比非线性影响的抗滑桩极限阻力计算方法研究

为研究抗滑桩极限阻力的计算方法,采用平面应变有限元法分析不同深度土层中桩径、土体内摩擦角、弹性模量、泊松比等土体力学参数对抗滑桩极限阻力的影响规律;提出了考虑土体内摩擦角、泊松比非线性影响的抗滑桩极限阻力计算方法。采用平面应变有限元法研究了矩形桩和圆形桩的极限阻力,给出矩形桩和圆形桩极限阻力的换算关系。本文研究成果可供抗滑桩设计及桩极限阻力计算时参考。

Q_(2,3)黄土状土极限侧阻力及端阻力标准值探讨——以龙山发电厂试桩工程为例

极限侧阻力、端阻力标准值直接影响着单桩承载力的大小及桩长、桩径等参数的设计,其值可通过《建筑桩基技术规范》查表获取,也可通过试桩实测取得。在龙山发电厂工程试桩中,发现二者有很大出入。本文从试桩资料入手,针对Q2,3黄土状土,详细分析了桩的荷载传递特性及承载性状,发现了现行规范的缺陷,为Q2,3黄土状土分布区的桩设计提供了可借鉴的经验。