扩底抗拔桩的变形分析

采用桩的剪切位移荷载传递法和弹性力学理论 ,导出扩底抗拔桩的荷载与位移关系的理论解 ,并对理论解与模型桩试验结果进行了比较 ,计算结果与实测值基本一致 。

等截面桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析研究

建立了等截面桩与扩底桩的抗拔分析模型。采用直接约束处理的接触算法与库仑摩擦模型来模拟桩-土界面,土体选用抛物线型Mohr-Coulomb本构模型。通过程序的二次开发,实现初始应力场的合理计算,并采用位移边界对扩底抗拔桩的上拔过程进行动态的非线性有限元模拟。以现场足尺试验中的试桩为数值分析对象,通过调整计算参数使计算得到荷载-位移关系曲线与试验结果拟合接近,来验证数值模型的正确性并确定计算参数。在此基础上,研究了上拔过程中轴力、侧摩阻力的大小与分布、桩身与扩大头附近土体变形与塑性区的发展规律。数值分析加深了对扩底桩抗拔承载特性的进一步认识。

一种大直径扩底桩端阻力和侧阻力的确定方法

确定大直径扩底桩承载力的最直接的方法是静力载荷试验。但由于加载的困难和试验费用高等原因,静力载荷试验往往不可行。目前进行大直径扩底桩设计时通常借用建筑桩基技术规范的经验参数法,对大直径灌注桩端阻力值和侧阻力值折减确定,容易造成大直径扩底灌注桩的承载能力得不到充分发挥。结合大直径扩底桩的规范编写,对收集的完整试桩资料进行统计分析,并参考《建筑桩基技术规范》及北京、天津、浙江、福建、广东等地方给出的经验值,最终按不同扩底直径给出了端阻承载力特征值和侧阻承载力特征值的经验值表,并与各试桩的承载力实测值以及按桩基规范确定的承载力特征值进行比较,结果表明,本文建议的大直径扩底桩端阻力特征值和侧阻力特征值具有一定的可靠性和较大的适用性。

钻孔扩底桩原型对比试验研究

为选择合理的桩基础形式,结合静荷载试验对一大型建筑场地同一地质条件下相同桩径的钻孔扩底桩和不扩底桩进行桩身轴力和桩侧阻力测试,以确定单桩竖向承载力设计参数。通过对测试资料的分析,对比两种桩型桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩端阻力分布特征,探讨两种桩桩侧摩阻力、桩端阻力的发挥过程,研究两种桩荷载–沉降特性。研究结果表明,扩底桩能够充分发挥持力层的承载潜力,对提高单桩承载力、减小桩体沉降效果显著。

扩底抗拔桩在天津于家堡南北地下车库中的应用

于家堡金融起步区充分利用地下空间实现交通、商业功能的提升,由于地下结构埋置深、地下水埋深浅,地下工程抗浮问题十分突出。在建的南北车库为纯地下结构,单层面积达3×104m2,埋置深度达16 m。开展了扩底抗拔桩与桩侧后注浆抗拔桩两种新型抗拔桩的现场足尺试验,试验结果表明,两种新型抗拔桩皆适用可行,抗拔承载力较常规等截面桩大幅提高,且本扩底抗拔桩试桩的极限承载力与变形控制皆优于桩侧后注浆抗拔桩。本工程选择了扩底抗拔桩并采用可视化全液压扩底施工工艺,新型抗拔桩大幅减短桩长,节约大量材料并减少泥浆排放,经济社会效益显著。扩底抗拔桩的成功应用为其在该地区的推广奠定了基础,具有较高的工程示范价值。

夯扩桩桩端承载力特性研究

对夯扩桩扩大头的形成机理和形状进行了分析与探讨 ,提出了夯扩变形影响半径、桩端承载力计算的经验公式。理论分析结果与室内模型试验结果吻合较好 ,为夯扩桩的设计计算提供了依据。

桩侧后注浆与扩底抗拔桩承载特性研究

目前抗拔桩主要有常规等截面抗拔桩、桩侧后注浆抗拔桩以及扩底抗拔桩三种类型,采用有限元计算软件,对常规等截面抗拔桩、桩侧后注浆抗拔桩以及扩底抗拔桩的承载特性进行了研究,并分析了不同扩底直径对抗拔桩承载力的影响,为抗拔桩的设计与施工提供了依据。

夯扩桩桩端夯扩效果全模试验研究

基于相似理论 ,提出了一种新的夯扩桩全模试验研究方法及试验装置。以大直径全套管夯扩桩技术为背景 ,以夯扩变形机理、桩端承载力特性为研究对象进行了室内全模试验 ,分析了该技术条件下的夯扩影响半径。在影响半径之内 ,土体被加密 ,承载力得到提高。通过静力载荷的模拟试验 ,得到了夯扩底提高桩端承载力的大致幅度。

上海世博500kV地下变电站超深抗拔桩的设计与分析

上海世博500kV大容量全地下变电站地下建筑直径(外径)为130m,地下结构埋置深度34m,正常使用阶段采用桩端深度达82.3m的钻孔灌注桩作为抗拔基础。与浅埋的地下工程相比,该深埋地下结构抗拔桩设计面临的特殊问题是如何反映如此大体量深层地下开挖卸荷对抗拔桩承载特性的影响,主要表现在:深埋地下结构抗拔桩地面试桩开挖段侧摩阻力的扣除;开挖卸荷后桩周土体围压减小对桩基承载力削弱的影响;开挖卸荷基底隆起对桩产生的预拉力。介绍了上海世博500kV地下变电站工程超深抗拔桩的设计,采用现场试验与有限元方法针对上述深层开挖带来的特殊问题进行初步的研究与探讨。理论分析表明,深层开挖对抗拔桩承载性能产生了显著的影响,承载力发生较大削弱且产生较大的预拉力。该抗拔桩的设计采取了相应的对策。

扩底桩承载力空间屈服包络面的基本特性

通过扩底桩的土槽载荷试验和离心机仿真模型试验,对不同类型荷载之间的相互影响、组合荷载作用下桩的抵抗机理和承载力屈服包络面的特性进行了分析。结果表明:铅直、水平荷载作用下桩的承载力屈服包络线,弯矩、水平荷载作用下的承载力屈服包络线都可近似地用椭圆来表现。屈服包络线可用桩的单方向极限承载力的经验公式来生成。根据承载力空间屈服面的连续性,提出了用桩的单方向极限承载力Vm,Hm,Um和Mm求解桩的承载力空间屈服面的经验公式。在桩的设计计算过程中,必须考虑铅直荷载、水平荷载及弯矩荷载间的相互影响。

扩底桩桩端承载机制初探

桩端承载力是扩底桩承载力的主要组成部分,如何定性、定量地评价其承载机制是扩底桩设计的关键。通过扩底桩的模型试验,对扩底桩桩端承载机制进行了探讨分析,得出了以下结果:扩底桩承载力的大小受桩端阻力的发挥程度控制。扩底桩桩端承载力和桩周摩阻力发挥的不同步程度要比非扩底桩的显著。扩底桩桩端极限破坏形状与非扩底桩的不同,类似于逆向的锚板基础破坏形状。由于扩底部的存在,使得桩端地基承载力强度有所下降;在扩底桩桩端承载力设计计算时,必须进行因扩底引起桩端承载力降低的修正。

扩底抗拔桩承载变形特性模型试验研究

为了解扩底抗拔桩的承载特性和桩身内力的分布.本文通过室内模型试验研究了长径比、桩身表面粗糙程度这两个因素对扩底桩极限抗拔承载力、桩身轴力和桩侧摩阻力分布的影响,并与等截面桩进行了对比研究.结果表明:(1)当桩身长径比L/d为15和40时,扩底桩能显著提高等截面桩的极限抗拔承载力,提高幅度为30.8%~85.7%.(2)扩底桩抗拔力主要由等截面段桩侧摩阻力和扩大头抗力两部分构成,前者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性减小,后者占总抗拔承载力比重随加载的增加而线性增大.极限状态时,对L/d=15与40的扩底桩,扩大头抗力占总抗拔极限承载力的比例分别为50%和35%.(3)扩底桩在桩端附近的轴力小于等截面桩,且轴力值随加载的增加呈线性增长趋势.(4)扩底桩在桩端附近的桩侧摩阻力由于扩大头的侧向挤土效应而显著大于等截面桩对应位置处的侧摩阻力.极限状态时,前者的值约为后者的3.8倍.(5)当扩底桩达到极限抗拔承载力时,扩底桩在桩端附近处的桩侧摩阻力未达到最值,有进一步增大的趋势.该研究成果可为扩底抗拔桩的桩身结构设计提供有益参考.

ALE法在扩底桩上拔承载力有限元分析中的应用

扩底桩以其良好的抗拔特性,在地基土质较好的地区得到广泛的应用。在有限元计算中,扩底桩在承受上拔荷载情况下,土体网格由于变形过大而产生严重的网格畸变,结果的收敛性较差。任意拉格朗日-欧拉法可以很好地解决上述问题,该方法将传统的拉格朗日单元与流体分析常用的欧拉单元的优点相结合,成为目前非线性连续介质力学中大变形分析的非常有效的方法。以输电线路掏挖基础上拔的过程作为分析案例,对ALE法的具体应用进行了研究。

扩底抗拔桩极限承载力半经验半理论计算方法与试验验证

文章考虑了土体力学特性,以及桩身材料性质、桩长与桩径(含扩底直径)、桩顶埋深、桩顶卸载与加载、群桩效应等诸多因素的影响,结合工程经验给出了计算扩底抗拔桩极限承载力的半经验半理论方法;根据扩底抗拔桩破坏面位置不同,将扩底抗拔桩破坏模式分为三类(即破坏面延伸至地表的整体剪切破坏、破坏面介于地表与扩孔段之间的局部剪切破坏与破坏面位于扩孔段附近的冲剪破坏),推导出了整体剪切破坏模式的极限平衡状态方程;并依据扩底抗拔桩轴对称条件与土体抗拉强度小的力学特征,给出了求解整体破坏面的微分筒数值解法;利用经验法估算了局部剪切破坏、冲剪破坏模式下的端阻力,进而给出了任意土层中扩底抗拔桩承载力计算步骤与方法;最后,结合一足尺试验的计算分析与承载力测试比较,验证了计算方法的可靠性与精确度。

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。

变截面桩的力学性能及工程意义

通过对变截面桩的荷载传递性质及变形特性详细分析,指出其具有受力合理,沉降小等优点,并通过工程实例进行了验证。

房屋增层改造外框结构体系设计方法研究

通过对已使用 4 0余年的两幢 3层砖混结构房屋增层改造为 7层宿舍的工程实例 ,对外框式增层结构体系的上部结构及基础工程选型问题作了全面探讨 ,结合对扩底挖孔桩的承载特性的试验研究 ,为完善外框式增层结构体系设计方法提供了可靠的实用资料。

静压沉管复合扩底灌注桩

静压沉管复合扩底灌注桩是一种环保型、适用于软土地区的新型扩底桩。介绍了其基本原理、优缺点、适用范围;在对YKD型静压沉管复合扩底灌注桩机性能研究的基础上,提出应合理选择施工机械和外内套管。详细阐述了该桩型的施工工艺,指出合理选择桩基型号、保证符合扩大头尺寸及封水和封泥措施是桩基施工的关键。结合静压沉管复合扩底灌注桩试验情况证明施工可行性。

多年冻土区钻孔扩底桩抗拔力研究

结合对冻土区钻孔扩底桩的现场试验数据,论述了灌注桩地温的回冻规律及上限变化情况,通过现场静载试验,比较了扩底桩与直孔桩的抗拔能力,分析了桩周土体冻结强度、地面变化的基本状态。

黄土地基湿陷性研究与工程应用中的若干问题

通过大量试验研究及工程事故分析,着重探讨了黄土湿陷特性与工程应用中的若干问题,即湿陷变形的三大主要特征、压缩与湿陷的转化、微量浸水下的湿陷、扩底桩的承载力及施工质量问题。