预应力桩水平承载性状数值分析

预应力桩广泛应用于建筑物桩基础中,单桩水平承载力由于受力条件复杂难以确定。利用大型有限元软件ABAQUS,采用混凝土塑性损伤模型模拟预应力桩水平承载性状,选取上海典型场地软土试桩验证后,进一步分析灌芯以及桩型对水平承载力影响。分析表明:数值计算方法能有效模拟H-y曲线陡降变形,全过程反映预应力桩的水平承载性状;配筋灌芯对单桩承载力影响不大,但能一定程度改善H-y曲线陡降变形;桩型变化对单桩水平承载力影响不大,但能够延缓H-y曲线陡降变形,提高桩身延性。

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC管桩的承载力发挥机制。基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m的取值问题。研究结果表明:PC管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m在桩顶水平位移超过10 mm时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m的上限值。

预应力管桩的水平承载力性状分析

通过设计计算分析,结合单桩水平静载试验结果,研究预制管桩的水平承载性状,讨论确定预制管桩的单桩水平临界荷载和极限荷载,确定土抗力参数m值,提出管桩水平承载力设计的有关建议。

预应力管桩单桩水平承载力的试验判定标准探讨

结合上海软土地区4个场地15根单桩水平静载荷试验,研究预应力管桩在水平荷载作用下的受力性状。根据试验实测数据,探讨预应力管桩单桩水平承载力的试验判定标准,认为对于配筋率较低且不允许出现裂缝的预应力桩应结合临界荷载和水平允许变形值10 mm对应荷载综合确定。并通过ABAQUS有限元软件,探讨不同型号预应力管桩水平承载特性,从中得到一些结论为今后上海地区单桩水平承载力的设计和理论研究提供参考。

上海软土地区预应力桩单桩水平承载力研究

结合上海软土地区预应力桩单桩水平静载荷现场试验,探讨预应力桩单桩水平承载力的试验判定标准,根据现场试验结合数值分析方法,对实际工程中常采用的混凝土灌芯和桩型选取(AB型、B型等)对预应力桩水平荷载性状的影响进行了分析研究,为软土地区预应力桩的设计提出了一些参考建议。

增强型预应力混凝土离心桩承载性状对比试验分析

在软土地区,传统管桩存在桩侧摩阻力低、桩身连接方式落后、抗弯抗拉性能差等缺点,其应用有较大的局限性。增强型预应力混凝土离心桩(简称"增强型离心桩")是在传统管桩基础上开发的一种新桩型。介绍了增强型离心桩的构造、生产工艺和桩身连接方式等,通过单桩静载荷试验表明,与同桩径、同桩长的传统管桩相比,增强型离心桩的单桩竖向极限承载力可达普通管桩的1.23倍,单桩抗拔极限承载力能提高73.3%左右。增强型离心桩通过调整普通管桩桩侧形状,有效发挥桩侧摩阻力,改善桩基承载性能,具有明显的经济效益和社会效益。

预应力管桩水平承载力现场试验与计算研究

结合上海地区某工程中的单桩水平静载荷试验,并采用实测桩身弯矩的数据,研究预应力管桩在水平荷载作用下的受力性状。根据试验实测数据,对试验确定水平承载力的取值、地基土的水平抗力比例系数等进行分析,并将实测结果与目前规范中采用的m法计算结果进行比较分析,从中得到一些结论为今后上海地区单桩水平承载力的设计和理论研究提供参考。

大直径灌注型嵌岩桩水平承载特征试验研究

大直径直桩型嵌岩桩在水文和船舶荷载等水平力作用下,会呈现出特有的受力特征,近年来有相关的室内缩尺模型试验,但鲜有现场实体试验。结合浙东沿海某在建全直桩码头工程,对大直径灌注型嵌岩桩实体进行水平静载试验,对试验过程和结果数据进行分析研究。结果表明,受水平外力作用的大直径灌注型嵌岩直桩的最大弯矩出现在海床面下、覆盖层内2 D~3D位置,桩基设计时应重点考虑此位置的抗弯承载力是否满足要求,并对全断面嵌岩段的受剪承载力进行独立分析计算。

预应力管桩水平承载力试桩结果分析

通过天津地区30根预应力管桩的水平静载荷试桩结果,分析了天津地区预应力管桩水平承载力特征值和对应的水平位移值,并对JGJ 94-2008建筑桩基技术规范提供的预应力管桩水平承载力估算公式中桩顶允许水平位移值在天津地区的取值进行了总结,以供参考。

局部冲刷对部分埋入单桩水平承载性状的影响

为分析局部冲刷对部分埋入桩水平承载性状的影响,利用有限元软件ABAQUS模拟水平荷载作用下部分埋入单桩的受力。根据实际工况建立了部分埋入水平受荷桩的三维有限元计算模型,并将计算结果与现场试验结果进行对比,验证了所建模型的正确性。然后,通过算例分析了冲刷角度、深度、桩直径、桩顶约束条件和桩自由段长度对部分埋入桩水平承载性状的影响。分析结果表明:局部冲刷深度比冲刷角度对部分埋入桩的水平承载性状影响更大,局部冲刷对直径较大的桩体承载能力影响也更大,自由段长度的增大减小了桩体水平承载力,因此,在研究冲刷对桩基水平承载性状的影响时,应结合桩顶约束条件综合考虑。

预应力管桩水平承载特性分析及接桩技术研究

预应力混凝土管桩与传统预制桩相比优点颇多:单桩承载力高、工业化生产质量好、施工工期短、桩身耐打、适用范围广及经济效益显著等,因此,对预应力管桩进行研究意义重大。该文将进行预应力管桩水平承载特性分析及接桩技术研究。

上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。

不同设盘支盘桩的水平承载性状研究

支盘桩由于支、盘的存在扩大了水平荷载作用下桩-土的接触面积,从而也提高了其抵抗水平荷载的承载力.在均质土层中,支、盘在桩身中设置位置的不同对承受竖向压力时桩的承载力相差不大,但承受水平荷载时,支、盘在桩身中位置的不同,桩的水平承载力有明显的差异.设计了一组不同设盘位置的支盘桩和等直径桩承受水平荷载的对比试验,通过对试验数据的整理分析,比较了不同桩型的水平承载力和抗变形性能,桩身弯矩变化特点,以及桩周土体土压力变化情况.研究证明支盘桩比等直径桩具有更好的抗水平荷载能力,盘设在桩身上部比设在下部承受水平荷载的效果要好得多,同时盘的存在可以使桩身弯矩减小.因此,支盘桩是一种各向受荷效果均优于等直径桩的新桩型.

水平荷载作用下筒桩承载性状数值研究

采用三维有限元、无限元耦合分析模型,并考虑了桩土体系中混凝土开裂引起的非线性、钢筋与混凝土的耦合作用等因素,研究了水平荷载作用下筒桩的承载性状。结果表明,大直径筒桩荷载-水平位移曲线呈缓变型,水平承载力主要应由桩顶的水平变形予以控制;剪力集中分布在桩顶及地面附近,建议对上两处加强配筋;当桩体周围土质条件较差时,增加桩长并不能有效地提高桩的水平承载力,且存在一个最优桩长,同时满足承载、抗弯和稳定性要求;筒桩壁厚存在临界厚度,靠增加壁厚的手段来减小桩的横向变形能力有限;随着桩径的增加,桩的水平极限承载力增加明显。

含断桩缺陷的大直径嵌岩桩水平承载性状数值模拟分析

在桩基施工过程中经常出现缺陷桩,其中断桩是一种非常常见的桩身缺陷形式。为了研究断桩缺陷对桩基水平承载性状的影响,采用ABAQUS有限元软件对含有断桩缺陷的大直径嵌岩桩水平承载性状进行分析。分别建立无缺陷的单桩,浅层断桩的单桩和深层断桩的单桩有限元模型,利用ABAQUS强大的接触面模拟功能,建立桩身与岩体之间的接触对,岩体采用Mohr-Coulomb模型。通过计算提取模型应力分布云图,位移分布云图和单桩的挠度曲线,对比分析不同断桩深度的大直径嵌岩桩在水平荷载作用下的承载性状。研究成果表明浅层断桩对桩的水平承载力影响较大,且随着桩身断裂位置的变浅,桩身挠度零点的位置也随之上移。

柔性微型桩水平承载力数值模拟

针对微型桩水平载荷的现场测试和原位试验相对困难,对其开展的研究很少,其荷载传递性状、受力特征等尚不能完全确定的问题,运用有限元软件ABAQUS对现场柔性微型桩(桩长与桩径之比一般大于50左右)试验进行数值模拟。数值分析结果和现场实测结果基本一致,说明模拟中的参数是有效并正确的,基本上能反映现场的实际情况。通过有限元模拟,探讨了微型桩在水平载荷作用下的工作性能,分析了微型桩的各个参数对其水平承载力的影响,给出了桩长、桩径、桩身弹性模量的合理取值,研究结果表明:较大的桩径、较高的土体摩擦角对提高柔性微型桩水平承载力有显著作用。

往复水平荷载作用下不同桩型单桩水平承载性能足尺对比试验研究

选取天津市汉沽区典型软土场地,针对预应力管桩、预应力空心方桩、钻孔灌注桩共38根足尺桩,展开现场原位土体条件下的单桩拟静力试验;探究各桩型足尺桩在考虑桩–土相互作用条件下受到桩顶低周往复水平荷载作用时的承载性状及抗震性能,并基于不同桩型做出对比。通过对预应力桩、增配不同数量非预应力筋形成的复合配筋桩及灌注桩的破坏形态、荷载–位移关系、位移延性的对比分析,结果表明:常规预应力桩延性较差,呈脆性破坏;增配非预应力筋是提高预应力桩抗震性能的有效措施;复合配筋桩的位移延性及耗能能力得到显著改善,呈延性破坏;不同配筋率的灌注桩的位移延性系数均在4.5以上,具有较好的延性及耗能性能;复合配筋桩及灌注桩的位移延性系数均随非预应力筋配筋率的增加呈先增大后减小的趋势,存在一个最优的非预应力筋配筋率,使得其位移延性最好。

既有竖向荷载对微型桩水平承载特性的影响

运用ABAQUS有限元软件,分析了微型桩在既有竖向荷载作用时施加水平荷载,桩体的水平位移、桩身弯矩、土体的横向抗力、侧摩阻力等的变化情况;对比不同既有竖向荷载作用对微型桩水平承载性能的影响。结果表明:竣工后桩基础中分担竖向荷载较大的桩,抵抗水平荷载的能力较强;不同施工阶段,随着上部竖向荷载不断增加,桩抵抗水平侧移的能力增强。

大直径嵌岩灌注桩承载性状的试验研究

通过对大直径嵌岩灌注桩的竖向、水平静载现场试验 ,并结合对其桩身的应变测试、低应变桩身完整性检测 ,分析了填土较厚区域大直径嵌岩灌注桩的承载力性状及其影响因素。试验结果表明 ,具有一定嵌岩深度的嵌岩灌注桩 ,桩顶竖向荷载主要由嵌岩段桩侧摩阻力承担 ,桩身强度是影响水平承载力的主要因素。

竖向荷载对支盘桩水平承载性能影响的模型试验研究

通过对仅受水平荷载和同时承受竖向荷载和水平荷载作用的支盘桩进行模型试验,研究了竖向荷载对支盘桩水平承载性状的影响。结果表明竖向荷载的存在能减小支盘桩的水平位移,减小桩侧土中的压力,降低桩身的弯矩。说明竖向荷载能提高支盘桩的水平承载力,延缓桩周土体的屈服,推迟桩身裂纹的出现,对支盘桩的承载性能是有利的。