竖向力与扭矩共同作用下单桩承载特性试验

为研究竖向力(V)和扭矩(T)共同作用下单桩的承载特性及内力分布规律,通过自主设计的试验装置,进行了一系列的竖向力和扭矩组合加载试验。为方便推广应用,对试验结果进行拟合,得到了竖向力和扭矩共同作用下单桩承载力计算公式。研究表明:在V-T组合荷载的作用下,单桩的承载力较单一荷载作用下降低,且当先施加的荷载(V或T)大于其极限值的1/3时V-T组合效应更加明显;V→T加载路径下的桩身扭矩和T→V加载路径下的桩身轴力,均随着桩深的增加而减小,且减小的速度加快;V→T加载路径下的桩身轴力和T→V加载路径下的桩身扭矩,分别会随着T和V的增加而减小,但减小的幅度较小;V→T加载路径下的单桩承载力较T→V加载路径下要高,因此应尽量避免单桩预先受到扭矩作用,防止因形成T→V加载模式而造成单桩的极限承载力的降低。

膨胀土浸水前后单桩p-y曲线研究

为研究膨胀土地基中水平受荷桩浸水前后的承载性能,分别进行了浸水前后的水平受荷桩室内模型试验,探究了桩周土抗力(p)、桩的水平位移(y)和桩身弯矩的变化规律;分别建立了浸水前后水平受荷桩的p-y曲线计算公式,并通过模型试验验证了所提公式的正确性。研究表明:浸水前后的土抗力随着水平位移的增加而逐渐增大,最终趋于稳定;浸水前后桩身弯矩均是先增大后减小,最大值位置分别为埋深0.10 m(4D)和0.12 m(4.8D)附近,当水平荷载相同时,浸水后的桩身弯矩较浸水前的有所增大。

混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型研究

海水中同时具有丰富的氯离子和硫酸根离子,处于海洋环境下的混凝土实际上遭受氯离子和硫酸根离子的复合侵蚀。通过同时考虑硫酸根离子化学反应的填充效应对氯离子在混凝土中传输过程的影响,以及氯离子与水化产物的化学结合对硫酸根离子在混凝土中传输过程的影响,建立了混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型,并基于试验数据对模型进行了验证。分析表明,与不考虑离子间相互影响的单一离子传输模型相比,建立的氯离子-硫酸根离子耦合传输模型的计算结果与试验结果更为接近,能更好地表征混凝土中遭受氯离子和硫酸根离子复合侵蚀的过程。

黏土地基中桩顶扭矩-竖向荷载加载路径下单桩承载特性分析

为探讨黏土地基中桩顶扭矩(T)与竖向荷载(V)共同作用下单桩的承载特性,对桩顶预加T后施加V,基于室内模型试验结果,结合边界元法对T→V加载路径下桩侧竖向极限摩阻力进行合理假设,采用MATLAB编制程序求得单桩在T→V加载路径下的非线性解,从而得到其承载力包络线。为方便应用于工程实际,对试验结果进行拟合,得出T→V加载路径下单桩承载力近似包络线表达式。研究表明:随着桩顶扭矩的增加,单桩承受竖向荷载的能力降低,且当扭矩荷载分量超过其极限值1/3时T-V组合效应更加明显;随着长径比L/D的增加,单桩的承载能力及抵抗变形的能力均在增强,且桩身变形主要发生在0~0.6L范围,因此对浅基础进行加固可以有效地减小变形;T→V加载路径下单桩的竖向极限承载力随着桩身弹性模量的增加而提高,但弹性模量增加10倍时,竖向极限承载力仅仅增加了26.74%,因此不宜通过提高混凝土标号来提高桩-土体系极限承载力。

软土地基基坑开挖对坑底桩受力与位移影响的时效分析

深基坑开挖卸荷会对坑底工程桩的桩身受力和位移特性产生影响,同时在实际工程中,软土在开挖情况下具有较为明显的蠕变效应,但较少有人研究蠕变对坑底工程桩桩土相互作用的影响。采用两阶段分析方法,第一阶段基于H-K三参量模型推导出Mindlin的时域解,提出了一种用于计算基坑开挖卸荷引起的坑底土体竖向附加应力的计算方法,并进一步解得坑底土体竖向位移场的时域解。第二阶段通过建立桩身控制方程,利用有限差分法得到开挖卸荷后考虑坑底土体蠕变变形的单桩非线性分析方法。研究结果表明,得到的时域解能够较好地反映软土基坑开挖条件下考虑土体蠕变变形时坑底单桩的桩身轴力和位移特性发展趋势,为相关工程提供参考。

砂土中桩-土-承台协同作用下桩基承载特性细观研究

为探究桩-土-承台协同作用下,带承台单桩极限承载力大于其单桩及承台基础单独作用下极限承载力之和的强化机制,在砂土地基中分别建立能够反映单桩、带承台单桩及承台基础静载试验全过程的二维离散元模型,并通过与室内模型试验荷载-沉降曲线变化规律对比,验证了模型的合理性。基于验证后的数值分析模型,从细观的角度对砂土地基的变形机制和桩基的承载特性进行分析。结果表明:地基变形机制方面,相对于单桩与承台基础,带承台单桩对地基土的扰动程度更显著,台下抗载土体范围更大;桩基承载特性方面,在带承台单桩桩侧一定范围土体出现成拱现象,成拱作用加强了桩侧、桩端附近土体的密实度,提高了桩侧摩阻力及端承力,进而使得整体承载力得到提高。该离散元数值模拟结果可以为带承台桩基设计和承载力估算方法提供参考。