桩-承台基础相对刚度试验研究

制作了3个九桩承台和1个十六桩承台,采用不同刚度垫块模拟桩刚度的变化,研究了不同承台厚度和桩支撑刚度对承台刚度及其桩顶反力分布的影响。考虑了桩与承台的相互作用,在对试验结果分析的基础上提出了一种新的桩–承台相对刚度表达式。与现有桩筏(箱)基础刚度计算公式进行对比分析,表明按本文推荐公式计算桩-承台相对刚度和桩基承台的刚柔性特征表现出很好的一致性,解决了现有桩筏基础刚度判定公式对刚度较大的桩判别较差的问题,由本文公式可计算出满足刚性条件下所需承台板厚度。

柱下九桩厚承台承载性能试验研究

为了进一步研究在多排多列桩情况下桩基厚承台的承载性能,共制作了4个缩尺比例为1∶10的九桩钢筋混凝土承台模型试件并进行了破坏性加载试验。对荷载与位移(挠度)关系、承台侧表面混凝土应变特征及承台内部应力进行了系统地分析,并将试验所得破坏荷载与目前常用设计方法进行比较分析,揭示了9桩厚承台及一般多排多列桩厚承台符合空间桁架模型的受力特点,即配置在桩顶范围内的钢筋充当拉杆,桩顶至柱下区域的混凝土作为斜压杆。加载初期,承台处于受弯状态,混凝土裂缝通常在弯矩较大区域的承台底部最先出现,并随荷载增加沿水平方向及竖向发展。随着裂缝的出现,底部受拉区混凝土逐渐退出工作,当加荷值达到破坏荷载的50%以上后,钢筋拉杆作用增强,桩径范围内各根钢筋应力沿长度方向的变化很小,在设计中可认为近似相等,空间桁架体系逐步形成,距桩中心连线0.75倍桩径范围内的钢筋能充分发挥拉杆作用。

两桩厚承台的承载力设计

根据两桩厚承台的受力特点和破坏模式,以拉压杆模型为基础,探讨了模型建立的原则和方法,提出了两桩厚承台按拉压杆模型设计的方法并给出了相应的计算公式,选取6个两桩厚承台室内试验结果并分别采用各国规范设计方法及拉压杆模型设计方法进行比较验证。结果表明:各方法用于两桩厚承台设计均安全可靠,但采用拉压杆模型的承台设计方法符合厚承台的受力机理,用该方法算得的承台承载力与试验值吻合较好。

九桩双薄壁墩厚承台空间桁架模型现场试验研究

为进一步研究大型桥梁工程中常见的大型桩基厚承台的受力性能,根据规范建立新疆伊犁河特大桥九桩双薄壁墩承台空间桁架计算模型,对承台内部应力进行了现场测试,并对测试结果进行分析。结果表明,本工程九桩承台属于厚承台范畴,内部完整应力流可近似为一个理想的桁架,即:以主压应力混凝土区为压杆,桩顶区域的受拉钢筋为拉杆的空间桁架模型;承台开裂之前,混凝土拉杆效应不可忽略,但随着裂缝的开展,受拉区混凝土逐渐退出工作;采用空间桁架模型进行设计符合厚承台受力机理,具有更好的合理性。

九桩厚承台室内外试验分析与设计探讨

为研究大型桥梁工程中常见的厚桩基承台受力机理,首次对1个九桩双薄壁墩厚承台模型进行室内破坏性加载试验,对承台的受力全过程进行了研究,并对某大型桥梁九桩双薄壁墩承台进行了施工全过程的现场实测。室内外试验结果均表明,厚承台的受力与传统的受弯构件不同,线荷载作用下承台的受力机理符合以带有主要单向性压应力的混凝土区域为压杆,主受力钢筋为拉杆的空间桁架模型。通过荷载等效,将作用在承台上线荷载等效为集中荷载,建立了统一的空间桁架模型,进而可采用有关规范给出的设计方法设计。

集群桩基大型承台承载性能模型试验研究

进行桩基承台设计的基本前提是明确承台的受力特点。为进一步研究大型桥梁工程中常见的大型集群桩基承台的受力机理和破坏模式,通过对两个比例为1∶10的16桩厚承台模型试验和数据分析,揭示出多排多列桩情况下的厚承台受力特点和破坏模式,通过试验验证了16桩承台同样符合空间桁架模型的受力特点,承台底部钢筋尽量布置在桩顶范围内有利于提高承台的极限承载能力,为建立在复杂荷载作用下承台统一的内力计算方法提供试验依据。