特高压输电线路工程PHC管桩基础造价研究

预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)的应用存在局限性,近年来特高压输电线路工程在不断摸索和优化PHC管桩的差异化应用,虽然在应用技术方面相对已经比较成熟,但关于其综合造价的对比分析尚缺乏深入研究。为研究PHC管桩在实际工程应用的经济性,文章以典型直流特高压输电线路工程为例,通过与灌注桩基础方案的横向对比,结合输电线路取费、综合造价方面对PHC管桩进行研究。研究发现,PHC管桩的本体造价高于灌注桩基础23%~33%,但其他费用均低于灌注桩基础。当基础作用力小、地质条件较好时,PHC管桩的综合造价具有经济优势。

PHC管桩机械性连接接头抗拔性能有限元分析

为研究抱箍式连接接头、啮合式连接接头以及内扣式连接接头在受拉状态下的力学性能,基于ABAQUS平台建立三种接头的有限元模型,对3种接头的抗拔性能进行分析。结果表明:抱箍式连接接头试件受拉时,拉力主要由连接卡承担。抱箍式连接接头试件最终由于连接卡与端板外侧变形过大而破坏。啮合式连接接头试件受拉时,拉力全部由连接块与连接销承担。试件因连接销受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头试件受拉时,拉力主要由内扣件承担,试件最终因内扣件受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头不能满足管桩的抗拔连接要求,啮合式与抱箍式连接接头可以满足抗拔要求。啮合式连接接头承载能力高,受力直接,是最经济合理的机械性连接接头。

PHC桩在厚填土地基中受力特性的试验研究

为解决松散厚层填土非均匀软弱地基上预应力高强混凝土(PHC)管桩的受力特性问题,通过现场试验获得了PHC桩的竖向承载力、水平承载力等实测值,并通过线性规划方法分析获得了土层桩侧摩阻力特征值fs和桩端阻力特征值fp实测值。经对比分析,对试验结果采用线性规划方法来确定土层参数比较可靠。由静载实测承载力结合桩侧阻力、桩端阻力与总阻力的比值,反算场地地层差数,可更精确地指导后续设计。

UHC和PHC管桩在某高层住宅小区中的对比分析

文中以某高层住宅小区项目为例,结合项目前期勘测工程地质条件、现场实际试桩试验数据,估算了单桩极限承载力,对比了不同桩基选型方案,科学地分析了UHC超高强混凝土管桩和PHC高强混凝土管桩在特殊地质下的安全性、经济性和适用性。

Origin曲面函数拟合沉桩完成面辅助PHC管桩静压施工

为解决建筑桩基工程施工工艺存在的问题,提升建筑桩基工程施工工艺和进度水平,应用Origin曲面函数对沉桩完成面进行拟合,以辅助预应力高强混凝土管桩的静压施工。新方法提高了建筑桩基工程的施工进度,取得了较好的经济效益,可供预应力高强混凝土管桩静压施工时进行参考。

高应变实测曲线拟合法在PHC桩周土阻力分布计算中的应用

基于高应变动测技术原理,在预应力混凝土管桩工程的静载试验桩中进行高应变动力检测,对采集的有效力和速度信号进行实测曲线拟合法计算,得出PHC桩周土阻力分布数据,为优化工程桩的选型与布置设计提供参考。

轴力对预应力高强混凝土管桩抗震性能的影响

目的研究轴力和往复荷载作用下预应力高强混凝土管桩的抗震性能,为预应力高强混凝土管桩的设计和实际工程应用提供参考依据。方法应用ABAQUS有限元软件对预应力高强混凝土管桩进行有限元模拟,并与已有试验结果对比,两者吻合良好,验证了模型的准确性。在此基础上,研究轴压比和有无普通钢筋及普通钢筋直径对预应力高强混凝土管桩滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力的影响。结果配置普通钢筋可以提高预应力高强混凝土管桩的承载能力和延性,对刚度影响不大;随着轴压比的增加,预应力高强混凝土管桩的承载能力逐渐提高,但延性变差,轴压比为0.45时,预应力高强混凝土管桩发生脆性破坏。结论配置普通钢筋可以有效改善预应力高强混凝土管桩的抗震性能,预应力高强混凝土管桩的轴压比不宜超过0.3。

PHC管桩与承台连接节点试验研究与有限元分析

对4个预应力高强混凝土(PHC)管桩与承台连接节点进行了低周往复荷载试验,描述了试件的破坏过程和形态,分析了桩身混凝土、锚固钢筋以及碳纤维约束预应力混凝土管桩(CFRP)的应变,对构件的滞回曲线、承载力和位移延性等进行了研究.试验结果表明,在弯矩作用下,节点区域混凝土被压碎,节点区锚固钢筋约束减弱,形成铰接点,节点转动能力变大;在桩身混凝土中掺入钢纤维以及配置非预应力筋可以提高节点的位移延性;在进行节点设计时,应保证承台不会由于桩端转动时产生的挤压力或撬力作用过早地发生破坏.采用有限元分析软件Open Sees对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好.

南京江北地区PHC桩竖向承载力可靠度分析

引入无量纲随机变量的极限状态方程,利用收集到的南京江北地区预应力管桩的试桩资料,采用"校准法"计算了现行地基规范关于桩基设计的总体可靠度水准和可靠指标,分析了总安全系数、荷载效应比和荷载组合形式对可靠指标的影响,并计算了相应的抗力分项系数。研究结果表明,可靠指标与总安全系数、荷载效应比和荷载组合形式有关,而且总安全系数对可靠指标的影响较大。荷载组合形式只对抗力分项系数产生较小的影响。

高路堤下PHC桩加固软土地基的承载及变形特性

软土广泛分布的山区地质地貌条件复杂,高填方路堤的不均匀沉降和稳定性问题受到广泛关注。针对实际工程中高强预应力混凝土(PHC)管桩的超高填方路堤现场实测研究鲜有报道,为探究PHC管桩软基加固支承高填方路堤的工作性状,对广东某高速公路软基高填方段(30 m)选取一典型断面的3个主要监测点进行现场原位监测,重点研究桩-土荷载、沉降、超孔隙水压力及水平变形等行为。结果表明,填土完成后桩顶沉降基本趋于稳定,桩间土沉降则表现出一定程度的'滞后性',且以该断面填土期约1/4的沉降速率增长并逐渐趋于稳定;最大水平位移分布与分级填筑高陡边坡的平台宽度有关,且并非总是出现在坡脚附近;在最大水平位移区域可能发生'桩土绕流',甚至可能发生管桩的弯曲破坏或整体倾覆。研究成果可为软基高路堤设计提供有益的参考。

PHC管桩抗弯承载力研究

针对支护用预应力混凝土管桩抗弯承载力低的特点,文章通过足尺模型试验对管桩的抗弯性能进行研究,并运用有限元软件ANSYS建立管桩模型,对试验进行数值模拟。结果表明,试验管桩的抗弯性能明显优于规范值,管桩达到极限状态时没有明显的塑性变形。有限元分析结果显示,采用理想线弹性的本构关系,以预应力钢筋屈服作为管桩达到极限状态的标志,可以得到较为准确的结果。

珊瑚礁地层中PHC桩原位静载试验研究

珊瑚地层是钙质砂和礁灰岩的统称。在珊瑚地层中开展预应力高强度混凝土管桩(PHC桩)的原位堆载测试,分析了桩-珊瑚地质的相互作用规律。采用光纤光栅传感技术采集加载过程中的试桩桩身应变,由计算获取桩身轴力,分析加载过程中珊瑚地层中PHC桩基础的承载特性。试验结果表明,(1)桩-土响应处于线弹性阶段;(2)桩的承载发挥状态与入土深度显著相关,且入土深度超过15倍桩径时桩端阻力发挥峰值;(3)桩的安装方式几乎不影响其在珊瑚地层中的承载性能,但贯入能量的大小则显著影响;(4)入土深度和贯入能量的大小,影响珊瑚地质的破碎程度,颗粒破碎显著影响珊瑚地质中桩的承载发挥特性。通过原位测试可知在珊瑚地质中在贯入深度在15倍桩径以内,入土深度与桩端阻力正相关,与桩侧摩阻力反相关。

PHC管桩水平承载力试验研究

在统计福州地区56根预应力高强混凝土(PHC)管桩单桩水平静载荷试验资料基础上,结合《建筑桩基技术规范》规范推荐的m法计算,讨论了福州地区PHC管桩的水平承载力取值问题。对不同桩型的单桩水平静载试验进行m值反算,与规范推荐的m值相比较,探讨了福州地区不同桩周土层的m值取值范围。用规范推荐的两种力学模型分别计算了某试桩的弯矩曲线,与ABAQUS有限元软件模拟得到的弯矩曲线对比,验证了规范推荐的两种模型的适用性。结果表明,本地区采用m法确定PHC管桩的单桩水平承载力是适用的;上覆填土层的物理力学性状对淤泥层中PHC管桩水平承载力影响较大,宜采取规范附录中的"桩端支撑在非岩石类土中或基岩面"的模型计算本地区PHC管桩的水平承载力。

非挤土嵌岩预应力高强度混凝土管桩的桩端承载性能研究

施工装备和工艺的不断创新使得非挤土嵌岩预应力高强度混凝土(prestressed high-strength concrete,简称PHC)管桩逐渐得到推广和应用。为揭示嵌入中微风化岩PHC管桩的桩端承载机制,以随钻跟管工法桩为背景,基于泥质粉砂岩地区5组桩径为500 mm的PHC管桩桩端现场静载破坏性试验,分析了不同条件下嵌岩PHC管桩的桩端承载性能及宏观破坏模式,并提出桩端承载力计算方法。试验表明:对于采用敞口桩靴的PHC管桩,未封底时,敞口桩靴削弱了PHC管桩桩端承载性能,呈现刺入岩基的破坏,极限荷载下桩端沉降为11~15 mm;混凝土封底后,显著提高了桩端承载性能,极限承载力较非封底时提升340%,封底混凝土和桩靴的桩端阻力分担比分别为78%和22%,桩端呈整体剪切破坏。基于Hoek-Brown强度准则,提出了嵌岩PHC管桩桩端承力简化计算方法,计算精度得到了试验验证,可供非挤土嵌岩PHC管桩的设计与施工参考。

PHC管桩抗震性能及其改善措施的试验研究

对PHC管桩进行低周往复荷载作用下的抗震性能试验发现,PHC管桩会发生变形且延性不足。为改善其抗震性能,特对PHC管桩在模拟地震力作用下的受力状态、破坏机理进行了分析,并实施了二项改善措施。结果表明,影响PHC管桩在地震力作用下受弯状态抗震性能的主要因素为受力纵筋的变形能力,配置一定量的非预应力筋可明显改善PHC管桩的变形、延性、刚度退化等抗震性能,使高强混凝土的高承载性能得以充分利用。

PHC管桩荷载传递的试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设钢筋计的精细静荷载试验,研究了高强预应力混凝土管桩的荷载传递机理,分析了侧阻力、端阻力的变化规律,实测了压桩力与入土深度的相互关系。

基于ABAQUS的承压状态下PHC管桩变参数分析

为研究轴压力作用下预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,本文采用非线性有限元软件ABAQUS对PHC管桩进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验结果吻合较好,表明该有限元模型参数可靠.在此基础上,利用该有限元模型参数对PHC管桩进行了变参数分析,分析了轴压比、非预应力筋、剪跨比和箍筋间距对PHC管桩的影响.研究结果表明:轴压比、非预应力筋和剪跨比是影响PHC管桩受力性能的主要因素,然而改变箍筋间距对PHC管桩的受力性能影响较小.

PHC管桩土塞胀管作用定量分析

沉桩过程中,PHC管桩内形成的土塞将对桩内壁产生横向胀管作用。建立了PHC管桩土塞胀管作用的力学模型,并进行了定量分析。考虑沉桩扰动影响,将管内土塞分为楔形区和非楔形区,对土塞的一维平衡方程进行了修正。应用圆柱孔扩张理论解释管桩沉桩过程中的挤土效应,对桩外土体进行了弹塑性分析,得到了塑性区半径以及考虑土体初始应力的桩外土侧压力的解析表达式。根据圆环受均布内外压力的拉梅解答,给出了管桩环向破坏的判别准则。通过现场实测对模型进行了验证,对环向箍筋动态应变的测试结果表明,所建立的模型能够定量描述强胀管作用下PHC管桩的环向破坏机制,可用于工程中PHC管桩环向抗拉承载力的验算。

PHC管桩在油罐基础工程中的设计与施工

结合工程地质特点、工期要求和油罐基础的受力和沉降特点等因素,基础采用了预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)。通过三种途径确定了单桩承载力特征值,依此进行了油罐基础的布桩设计,并总结了储油罐桩基施工中应注意的主要问题。经试水期间沉降观测,油罐两个沉降差指标均满足规范要求,取得了良好的技术和经济效益。提供了较完整的设计、施工和观测资料,可供类似工程参考。

采用CFRP增强PHC管桩截桩端部抗剪承载力的研究

分析了工程截桩现象对管桩截桩端部截面抗剪承载力的影响，提出了在截桩端部围裹粘贴CFRP的增强措施，分析了受围裹约束的管桩混凝土强度的提高机理，给出了适用于工程的抗剪承载力计算公式．并结合常用桩型试算验证了截桩端部抗剪承载力的提高效果。结果表明，对于几种常用规格的PHC管桩,当剪跨比介于1．0～3．0之间时，截桩造成截桩端部抗剪承载力的损失率约在25％-37％之间，应采取专门加固措施，而采用单层CFRP围裹加固后的截桩端部抗剪承载力提高幅度可达到43．4％-100％，加固效果良好。