桩顶约束下桥梁大直径能量桩热力响应现场试验

能量桩是一种绿色新技术,符合工程建设节能减排与绿色发展理念。为了研究大直径能量桩的热力学特性及结构响应,依托河南省三门峡灵宝市国道310底董桥台2×2群桩基础,在大直径灌注桩内埋设换热管形成能量桩。开展了无荷载夏季工况能量桩热响应现场试验,实测能量桩运行期间出、入水口温度、应力、回温后残余温度、温度变化量-热致应力/轴力关系、桩顶位移等变化规律。试验结果表明:三组不同流速试验下,流速增大,桩身温度、应力有小幅增大;停止试验后回温5 d后残余温度仍有16%~28%,7 d后回温残余温度约11%~17%;桩身最大应力约为3.5 MPa;能量桩桩顶累积变形-0.98 mm(约仅为桩径的0.81‰);桩顶在单桩无荷载、无荷载承台群桩约束、单桩逐级加载、恒载承台群桩约束的不同条件下,K值分别为28.6%、37.8%、43.2%和71.4%;试验流速为0.6、0.8 m/s,每平米桩-土接触面积换热量q分别是0.4 m/s流速下q的53%和128%。

侧向受荷桩基变形和受力规律的研究

在侧向受荷桩计算方法的基础上,提出了地面超载下邻桩侧向变形的共同作用分析方法,推导了关于侧向受荷桩内力和变形的微分方程,并编制了计算程序,对被动桩的内力和变形规律进行了研究。结果表明:(1)桩的变形随桩长增加而减小,但桩长超过合理桩长后,桩顶变形就趋于定值;(2)桩顶或桩端的约束条件仅对其附近小范围内的桩的变形和内力影响较大,对其他部位几乎没有影响;(3)桩的变形和内力受地面堆载的影响较大,与其大小呈线性比例关系,而与其距离呈非线性关系。因此在被动桩设计时,应选择合理的桩长并严格限制地面堆载的大小。

码头设计中桩基有效计算长度分析

有效计算长度是高桩码头桩基压屈验算的控制性参数。国内外规范提供了其理想约束下的计算方法,但不能完全反映顶部实际约束,也未明确整体分析时顶部约束类型。介绍利用有限元屈曲临界荷载确定桩基有效计算长度的方法,该方法反映实际约束较为精确,并提出码头桩基局部分析和整体分析的设计理念,得出相应规律。结果表明,局部桩基分析时,端部排架1~3顶部可认为铰接,其他排架顶部可认为固接;码头结构整体分析时,桩基顶部约束为平滑约束;码头结构整体分析时,排架≥2轴时桩基顶部可认为平滑约束;单排桩≥2根时顶部横向可认为平滑约束。实际码头工程中桩基布置、斜率等变化因素较多,可利用本文方法进行分析。

关于承台强度几种计算方法的分析比较

列举了水工桩台的几种有限元强度计算方法 ,通过一个算例对各种荷载为主导作用的桩台进行了计算 ,对用五种方法算得的各桩的桩头轴力、弯矩、扭矩等结果进行了比较。文章最后提出了一些建议以期帮助设计人员更合理地计算各种桩台。

冠梁对既有-新增双层排桩支护结构工作特性的影响

以既有建筑增层开挖为研究背景,采用室内模型试验的方法建立地下空间向下增层既有-新增双层排桩支护结构模型,对地下空间向下增层过程中既有-新增双层排桩支护结构的工作特性进行研究,重点分析冠梁对既有-新增双层排桩支护结构桩顶水平位移和桩身弯矩的影响。研究表明,有冠梁约束时既有支护桩桩顶水平位移曲线比无冠梁约束时更平缓,增设冠梁能够明显减少空间效应对支护结构的影响;增设冠梁后,前后排桩的桩顶水平位移差由10.43 mm减少为0.06 mm,有效提高了前后排桩的整体性;既有支护桩桩顶增设冠梁后,既有支护桩桩身弯矩明显增大,而新增支护桩桩身弯矩变小。

基于现场试验的单桩水平承载力分析

基桩的水平承载力受桩侧土性质、桩身强度、桩顶约束等因素影响。在进行单桩水平承载力试验时,降低上述因素对单桩水平承载力的影响,准确选取单桩极限受力工况,对桩基水平承载力的验收具有重要意义。本文通过基桩静载试验,分析基桩在不同性质桩侧土、不同桩顶约束及不同受力方向等条件下的水平承载力试验值,对水平承载力的影响因素进行了归纳总结。

夏季工况下正常服役地热能源桩承载性能原位试验研究

正确认识正常服役地热能源桩的承载性能,能有效促进其理论和设计方法的研究,为其安全性评判提供依据。为探明正常使用状态下地热能源桩的工作机制,结合现场原位试验,研究桩顶完全约束条件下静钻根植桩的承载特性。在52 m静钻根植桩桩身和桩侧埋设光纤光栅传感器(应变、温度、压力),研究地热能源桩正常运行时的桩身和土体温度、桩身轴向应力和应变、桩周径向压力等变化规律。试验结果表明,加热14 d后换热系统达到稳定状态,桩身平均温度升高15.8℃,沿深度呈两端低中部高的分布形式,温度影响范围在2~4倍桩径。桩周径向附加应力与温度变化呈直线分布,最大拟合系数(0.861倍桩长深处)为0.014 MPa/℃。轴向附加应力与温度变化量也呈线性相关,3.05 m(0.059倍桩长深)处最大线性拟合系数达0.3 MPa/℃。附加桩侧摩阻力表现为两端小中部大,最大值位于(0.649~0.861)倍桩长深度范围。试验桩桩顶受到完全约束,中性点位于桩顶,桩身没有附加负摩阻力,因此正常服役地热能源桩的承载性能与桩顶约束条件密切相关。建筑荷载+温度共同作用下最大桩顶荷载为1 954 kN,仅为桩极限承载力的42.5%,不影响桩的安全性。