粘土中吸力锚基础的抗扭承载特性研究

文章对粘土中的吸力锚基础承受水平与扭矩组合荷载、垂直与扭矩组合荷载的性能展开了研究。首先通过数值模拟试验,验证了有限元模型的合理性。基于有限元建立了长径比为1的吸力锚基础模型,研究了水平荷载、竖直荷载和扭矩荷载组合作用下的吸力锚基础承载特性。结果表明:在扭矩荷载的作用下,吸力锚基础的水平和竖直承载性能均显著降低,随着水平荷载作用点的下降,吸力锚抵抗扭矩荷载的能力呈现出先增大后减小的趋势;在水平-竖直-扭矩荷载三者组合作用的情况下,随着扭矩荷载的增大,吸力锚极限承载力的下降趋势显著增大,随着荷载方向与水平面夹角增大,吸力锚抵抗扭矩荷载的能力呈现增大趋势。

基于横向变形约束弹性地基梁法的既有锚索桩极限承载力研究

以阿坝州岷江电化公司西侧滑坡前缘既有锚索桩为研究对象,既有锚索桩的极限承载力是滑坡综合治理中需要研究的关键。针对该问题,在桩身检测结果和锚索现场抗拉拔试验结果基础上,根据变形协调原理,对横向变形约束弹性地基梁法在桩锚固段地基水平抗力系数按梯形分布下的计算方法进行推导,并采用这种方法进行1-1'剖面既有预应力锚索桩的内力计算。把锚索极限承载力、既有桩身结构承载力和嵌固段地基强度条件共同作为限制条件,通过反分析方式不断逼近限制条件所对应的滑坡推力界限值,发现该工程中嵌固段地基强度对既有锚索桩的极限承载力起控制作用,并最终确定其极限承载力。该文所采用数据及计算方法可为同类工程研究分析提供参考。

软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。

深海SPAR平台不同锚固基础特点的研究

Spar平台是目前在水深较大的深海油气田中常用的一种结构形式。Spar平台的锚固基础一般为打入式桩基或吸力锚。这两种基础形式各具特点,在设计计算上也存在着很大的差别。本文利用三维有限元对这两种基础的承载特性进行了相关研究。计算结果显示,受力角度对吸力锚和桩基的最终承栽力有明显的影响。

云南红河特大桥浅埋重力式锚锭基础现场试验研究

云南红河特大桥建水侧采用浅埋重力式锚碇基础,锚碇后趾区和前趾区分别坐落在中风化板岩和强风化板岩上。该工程在前趾区域采用非等长刚性桩复合地基方案解决土岩组合地基、偏心受荷等因素引起的不均匀沉降和水平变位问题。为保证方案可靠性,项目在中风化和强风化板岩区域分别进行了3组直剪试验、3组载荷试验,针对刚性桩开展了2组单桩载荷试验。试验得到了中风化、强风化板岩的地基承载力分别不小于1200 kPa、800 k Pa,与基础的摩阻系数分别为0.60、0.55;单桩承载力特征值不小于3500 kN。

SPAR平台锚固基础的有限元分析

SPAR平台是目前应用较为广泛的深海石油平台形式之一,其基础形式主要有吸力锚和桩基。运用有限元分析软件Plaxis 3D Foundation,采用了Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,选取具有代表性的吸力锚和桩基进行三维有限元分析,得到了吸力锚和桩基的极限承载力,讨论了二者承载力特性的区别及各自的适用条件。

提高静载试验锚桩法一次完成率的探讨

静载试验锚桩法是基桩承载力检测的常用方法。统计了该种方法的一次完成率,针对无法一次完成的情况进行了现状调查,通过数据,得出主要症结,并进行了要因分析,提出了解决方案,验证了解决方案的有效性,为提高静载试验锚桩法的一次完成率提供了有效的解决方法。

超高吨位钢管锚杆静压桩在高层建筑基础控沉与纠倾微调处理中的应用实践

在建某高层建筑主体结构结顶并完成室内外粗装饰工程后,发现房屋差异沉降较大且沉降仍在发展并无收敛迹象,已严重影响结构安全,须紧急控沉加固处理。通过对房屋沉降变形的分析与数字模拟,近似评估既有桩基竖向承载力,并采用超高吨位钢管锚杆静压桩进行桩基托换控沉和纠倾微调。实施完成后四个月内,房屋沉降得到有效控制,并进入稳定状态,达到了预期目标。

锚杆静压桩在混凝土灌注桩加固中的应用

由于地基承载力不足,建筑会导致不均匀沉降、倾斜。为保证建筑物的安全使用,需要进行基础加固和纠偏。常用的基础加固方法有注浆加固法、树根桩加固法、静压桩加固法。通过工程实例,详细介绍了采用锚杆静压桩加固法对既有混凝土灌注桩进行加固的设计方案及锚杆静压桩施工技术。期望本工程的加固方案对于类似工程具有参考与借鉴意义。

海洋工程中吸力锚基础水平承载力特征

吸力锚可作为深海系泊系统基础,其水平承载力与系泊点位置有关。基于三维有限元方法,考察了吸力锚基础的水平承载特性,计算得到了变形网格、位移增量分布、位移等值面分布等结果,探讨了系泊点位置与水平极限承载力之间的定量关系。计算表明,系泊点位置沿着吸力锚基础顶部到底部变化过程中,吸力锚的破坏趋势由向前倾覆破坏过渡到平动破坏,再转变为向后倾覆破坏,水平极限承载力先逐渐增大后逐渐减小。吸力锚平动破坏时,其周边土体被动土压力区面积取得最大值,此时水平极限承载力取得最大值。实际工程中应根据具体条件进行确定吸力锚基础的最优系泊点。

大吨位基桩抗压载荷试验中的锚桩预应力保护技术

竖轴向承载力是桩基础设计的重要参数,现场静载试验是目前确定桩基承载力的主要手段之一。本文依托黄陵—延安段高速公路洛河特大桥试桩工程,通过对原有工程桩施加预应力,形成了以工程桩为锚桩的锚拔体系。加载过程中试桩应力、锚桩应力及桩顶位移测试,结果表明,结合预应力技术,以工程桩作为锚桩构成桩基础静载试验的锚拔体系是可行的,同时提出了施加预应力大小的原则、方法以及确保后期曾作为锚桩的工程桩有足够承载能力应采取的必要措施。

深海吸力式锚桩极限承载力研究

研究目的:深海吸力式基础的极限承载能力是海洋工程结构设计中的一个关键问题。准确求解吸力锚桩的极限承载力,能够为深海海洋结构物的稳定性提供技术保障;同时,研究深海吸力锚桩极限平衡条件下的失稳机理,可以为进一步深入研究极限承载力奠定理论基础。研究结论:结果表明,本文给出的位移加载模式,能够较为准确地求解水平载荷与竖向载荷共同作用情况下吸力式基础的极限承载力;吸力式锚桩的极限承载力及其稳定性,受水平载荷和竖向载荷的比值以及作用点的位置影响较大。本文工作为工程实际和理论分析提供了技术支持和理论指导。

桩底锚杆技术及其在基桩竖向承载力测试中的应用

利用岩土锚固技术,在桩底设置锚杆,采用所研制的传力装置将锚杆与桩顶反力梁相连,使基桩竖向载荷试验过程中千斤顶的压力由反力梁传至桩底锚杆,促进其抗拔承载力的发挥,从而提供所需反力即实现反力的自锚固。工程应用结果表明,与传统载荷试验法相比,基于桩底锚杆技术的桩身竖向承载力自锚式测试法可显著减小试验成本、缩短试验周期,且结果较可靠,具有一定的理论研究意义和应用推广价值。

乌江构皮滩水电站软基锚桩抗拔试验研究

在乌江构皮滩水电站水垫塘及边坡存在页岩、黏土岩、粉砂质黏土岩,且夹薄层泥灰岩和少量中细粒钙质砂岩,为典型的不均质软岩,为了克服运行期间的浮托力,设计采用1 200多根锚桩对该层软岩进行锚固,则锚桩的极限承载力、群桩的间距和锚固深度等3个主要指标需要通过原位试验确定。将地表变形测量和深部应力测量的一般方法应用于锚桩的径向变形和轴向应力影响范围测量,进行了5根锚桩抗拔试验,并设计了一套试验方法。通过研究不同边界条件下锚桩的破坏形式,确定了锚桩的极限承载力标准值。通过测试锚桩周围岩体铅直方向上抬变形沿径向的分布规律研究了锚桩对软岩的影响范围,确定群桩间距为12D(D为桩径),通过预埋钢筋计测试不同深度的应力大小,研究了锚桩深部应力的分布规律并确定了锚桩的锚固深度为42D。

桩墙锚组合基础水平承载性能模型试验研究

相对于传统的水平受荷桩基础和地下连续墙基础,桩-地下墙-锚杆组合基础(桩墙锚组合基础)能够提高基础的水平承载力,节省建筑材料并降低工程造价。文章通过开展室内模型试验,分析了水平荷载作用下桩墙锚组合基础的内力及变形规律,并与桩-地下墙组合基础进行对比,得到了桩墙锚组合基础的变形控制机制。结果表明:水平荷载作用下组合基础呈整体倾斜破坏;墙身弯矩远大于桩身弯矩,其值随加载等级的递增而逐渐增大,且最大值位置与弯矩峰值位置不变;随埋深、水平荷载的增加,墙侧土压力呈非线性变化,地下墙边侧土压力大于中间土压力,并且最大土压力出现在地下墙的中下部;锚杆的增设大幅提升了基础对水平荷载的抵抗能力,从而增加了基础的水平承载力。

某大型综合建筑裙楼及地下室基础设计优化分析

在某大型综合建筑的裙楼及地下室基础设计时,设计单位原采用灌注桩基础设计,根据拟建场地的地质水文条件以及上部结构荷载情况,估算确定了几种可选择的基础形式,并对这几种基础形式在工期、质量、造价、施工可行性等方面进行综合比较,建议采用静压预应力管桩,实施后取得良好的技术经济效果。

沿深度强度增加软土中吸力锚循环承载力模型试验

采用分层底部真空预压技术,在模型试验箱内制备强度沿深度增加的模型试验土层;进而利用自行开发的电动伺服加载装置,在荷载控制方式下,针对水平破坏模式,进行两种直径的吸力锚在最佳系泊点受倾斜方向静荷载与循环荷载共同作用下的承载力模型试验。试验结果表明,循环荷载作用过程中锚的循环变形没有明显增加,导致锚破坏的是循环累积变形。强度沿深度增加软土和均一强度软土中吸力锚循环承载力的相对变化规律一致,当循环破坏次数为100时,循环承载力是静承载力的90%左右;当循环破坏次数增加至2 000时,循环承载力减小至静承载力的70%左右。锚径的变化只影响循环承载力的大小,不影响其相对变化。强度沿深度增加土层中的吸力锚,其循环荷载下竖向阻力弱化程度大于水平阻力弱化程度,这与均一强度土层中吸力锚受循环荷载作用时的性态一致。

秀山大桥重力锚支墩基础及锚块荷载分担比研究

秀山大桥重力锚支墩基础与锚块各自分开,地基与基础荷载分担比较为复杂,为研究锚碇系统各部位承载分担比和失稳模式,依托秀山大桥重力锚,建立锚碇、支墩桩基与地基相互作用的三维有限差分模型,以0.5P(P为缆索拉拔设计荷载,P=132 MN)为递增荷载进行极限加载模拟研究。结果表明:在(1~2)P时,锚块底板、锚块前端岩体、支墩基础、锚块侧边承担水平荷载平均占比为64%,23%,6%,7%;缆索荷载达到2.5P时,锚-岩接触面不均匀剪力引起锚块底部岩体拉伸破坏;支墩桩基达到极限承载力时的缆索荷载为3.5P,其破坏形式近似于单轴压缩破坏;随着荷载继续增大,锚块底板接触面逐渐张开,其承担水平荷载向锚前端岩体转移。研究成果为重力式锚碇的结构设计、地基加固及极限承载力分析提供了参考。

桩-锚复合基础上拔承载力计算和参数影响研究

针对山区广泛存在的上覆土、下卧岩的地质条件,一种桩-锚复合基础被应用在输电线路杆塔工程中.为了揭示其上拔承载机理,完善抗拔承载力和承载力发挥系数k的计算方法,通过PLAXIS 3D有限元软件建立了现场试验案例的验证模型,在此基础上进行了参数研究,研究了岩土体弹性模量和黏聚力以及基础工况对k值的影响.结果表明,基础上部桩和下部锚杆部分的上拔承载极限状态不同步,基础桩、锚部分承载比和承载力发挥系数k与地质和基础构造相关.结合参数研究和上拔荷载与位移关系的相关解析解,提出了考虑基础自重的上拔承载力发挥系数k的理论计算方法,通过与现场试验和有限元结果的对比,验证了本方法的正确性,为该类新型基础的设计和应用提供了理论参考.

吸力桩基础承载性能模型试验及数值模拟研究

吸力桩基础的承载涉及桩-土耦合作用,其承载模式与桩径和入土深度密切相关,是目前海洋岩土工程研究的热点。针对水下生产系统吸力桩基础的受荷载特点,研发了室内双向加载试验装备与测试系统,设计了1∶20的吸力桩模型,采用模型试验方法测定了吸力桩基础的竖向、水平承载力曲线及V-H复合承载力包络线。试验结果论证了双向加荷试验系统得到吸力桩基础承载力包络线的有效性,揭示了吸力桩基础的单向和复合承载模式。为分析吸力桩基础承载性能的影响因素,建立了吸力桩基础的数值模型,利用模型试验结果对数值模拟计算结果的可靠性进行了验证;采用验证后的数值模型研究了吸力桩基础长径比、土体抗剪切强度不均匀性和桩-土开脱等因素对吸力桩基础承载性能的影响。结果表明:吸力桩基础的承载特性受基础长径比和土体抗剪切强度不均匀性的影响显著;桩后桩-土张拉裂缝的产生会降低基础的承载性能,但对归一化的承载力包络线形状基本没有影响。本研究为水下生产系统吸力桩基础设计研究提供了参考。