输变电线路铁塔变截面嵌岩桩受力特性的数值模拟分析

变截面桩因具有高承载力、低造价的优点而得以广泛应用于软土场地。为了探究分层场地变截面桩适用性,以川藏联网输变电工程中广元地区铁塔桩基为例,通过数值模拟研究了相同嵌岩深度时变截面直径及嵌岩桩径对基桩竖向和水平承载特性的影响规律。结果表明:增大变截面直径和嵌岩桩径,均能提高极限承载力、控制桩顶沉降和水平位移。在竖向极限承载力方面,变截面直径存在一个最优值,该值等于扩大头直径。与等截面桩相比,变截面桩最多可以提高1.15倍竖向极限承载力,其提升作用主要表现在变截面处端阻力的增加,且基岩侧摩阻力的发挥程度也可从0     

黏土中不同桩径与桩长的拔桩试验研究

在桥梁施工时需要打设钢管桩作为临时支撑体系,待桥梁施工完成后,需要拆除临时支撑体系,这就涉及到了钢管桩的拔桩问题。为了研究钢管桩拔桩时桩、土的力学性能,根据相似比设计了室内拔桩试验,对12根钢管桩分为4组在不同上拔荷载下进行了试验研究。以不同上拔荷载和不同直径、桩长和埋深的待拔桩为变量,讨论了待拔桩的荷载-位移曲线和桩侧土体受力情况以及其发展规律。结果表明:(1)根据不同上拔荷载下拔桩时的荷载-位移曲线变化,拔桩时所需最大上拔力随待拔桩桩径变化明显。桩径每增加20 mm时,DBZ1～DBZ6上拔力增幅在20%～25%之间,DBZ7～DBZ12增幅在20%～30%之间。(2)上拔力与待拔桩埋置深度有关,埋置深度每增加20 cm, DBZ1～DBZ6的最大上拔力增大20%左右,DBZ7～DBZ12增加30%左右。(3)拔桩位移小于8 mm时,土压力增长迅速,而后增长速度有所减缓。待拔桩继续上拔,当桩体位移在12 mm时,桩侧土体发生完全剪切破坏,同时这种破坏形式逐渐向四周传递扩散。(4)桩侧土体受力大小与桩体埋置深度、桩径密切相关。在1倍桩径处的桩侧土压力,桩长每增加20 cm,土压力增幅在35%～145%之间,并随桩长增加明显。在实际拔桩项目中,为了保证待拔桩的顺利拔出,通过试验发现的规律可以为工程实践提供相应参考。     

扩底桩抗拔承载力的有限元分析

以某典型扩底桩为具体分析对象建立有限元模型,模型中土体采用弹塑性模型,桩土界面设置接触单元,对扩底桩上拔荷载传递特性以及抗拔承载力进行分析,讨论了桩侧摩阻力分布、土体塑性区的发展以及桩长和土的性质对抗拔承载力的影响等问题。     

扩底桩抗拔承载力的有限元分析

以某典型扩底桩为具体分析对象建立有限元模型,模型中土体采用弹塑性模型,桩土界面设置接触单元,对扩底桩上拔荷载传递特性以及抗拔承载力进行分析,讨论了桩侧摩阻力分布、土体塑性区的发展以及桩长和土的性质对抗拔承载力的影响等问题。     

大直径阶梯型变截面桩水平承载特性试验研究与理论分析

为研究大直径阶梯型变截面桩基础在横向静荷载作用下的变形及受力特性,选取2根深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩,开展了实桥桩基水平承载特性试验研究,根据水平荷载~位移曲线、水平荷载~转角、水平荷载~桩身拉压应变曲线的测试结果,分析了变截面桩的水平承载特性,并在此基础上对阶梯型变截面桩横向静载荷作用下的水平位移及作用效应进行了理论分析与公式推导。结果表明:随着水平作用力的逐级增加,变截面桩加载位置的水平位移和转角均呈线性增加;变截面位置的桩身应变和内力值变化最大,表明变截面位置桩基受力复杂,需要适当加强配筋;理论模型计算结果与实桥试验结果具有相似的规律性,说明了理论计算模型的可靠性,可作为设计参考。     

超长钻孔灌注桩竖向承载特征试验研究

通过对钻孔灌注桩现场静载试验和桩身应力实测资料的分析,讨论了持力层为卵石、强风化层灌注桩的承载特性和荷载传递机理,研究了桩端阻力、桩侧摩阻力和单桩压缩变形与桩-土的关系。结果表明:桩侧摩阻力和桩端阻力的作用时机存在先后顺序,桩周土摩阻力在极限承载力中占比很大。     

设计参数对钻孔灌注桩竖向承载性能影响研究分析

采用大型有限元软件ANSYS对钻孔灌注桩竖向承载性能进行仿真模拟,对比分析了不同设计参数包括桩体几何尺寸(桩长和桩径)和土体参数(土体黏聚力C、桩侧土体刚度和桩端土体刚度)的钻孔灌注桩竖向承载性能,总结了各设计参数对钻孔灌注桩竖向承载性能的影响程度.     

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验

旋挖挤扩灌注桩在桩身上通过旋挖挤扩技术形成多个承力盘,承力盘有效的扩大了承载面积,盘上表面阻力能有效提高桩的抗拔承载力。同时由于承力盘位于桩身,与扩底桩的扩大头位于桩底不同,在桩身位移较小的条件下承力盘就能发挥较高的承载力。本文通过室内砂箱模型实验,对于旋挖挤扩灌注桩的抗拔机理进行了初步的实验研究。对比了不同位置单盘、双盘旋挖挤扩桩以及直孔桩的抗拔承载力。在此基础上,利用有限元对实验过程进行了同步模拟,对实验成果进行了验证。     

填海地层挤扩支盘桩抗压抗拔静载试验研究

为探讨填海地层挤扩支盘桩的承载机理，依托深圳市滨海大道下沉隧道桩基工程，开展了挤扩支盘桩抗压、抗拔现场静载试验，分析了挤扩支盘桩桩顶位移规律、桩身轴力分布规律、支盘结构承载情况及分担比例等。结果表明，支盘桩达到桩顶极限荷载量时，仍具有较大的承载潜力；支盘桩桩身轴力分布在支盘位置发生突变，且盘位置突变量值高于支位置；埋深较深处盘结构与埋深浅处盘结构相比，发挥承载能力时具有明显的滞后效应；抗压支盘桩桩顶受荷较大时，支盘结构发挥主要承载功能，桩端及桩侧发挥辅助承载功能；设计时应将支盘结构设置于力学性质较好的土层，以充分发挥桩身范围内各土层承载能力；支盘结构的施作对支盘周土体具有挤扩压硬作用，提高了支盘周土体的承载能力。     

自平衡法在河口黄河大桥单桩承载力测试中的应用

河口黄河大桥位于兰州市西固区河口镇,是兰州南绕城高速公路的控制型工程。桥梁上部结构为(177+360+177+2×40+5×35)m预制箱梁与变截面连续梁组合桥,下部为柱式墩台。桥基主要持力层为白垩系黏土岩,属于弱膨胀性软岩。确定单桩承载力是该桥勘察设计的主要任务之一。基于自平衡法静载试验,对桥址白垩系黏土岩的单桩承载特性进行了系统研究。     

群桩水平承载特性关键影响因素数值模拟研究

通过群桩水平承载力现场试验和数值模拟的对比分析,确定了数值计算在管桩水平承载特性研究中的合理性和适用性,并着重分析了桩径、土体模量和竖向荷载对管桩群桩水平承载特性的影响规律,研究结果表明,群桩效应系数随着桩径、土体模量和竖向荷载的增加逐渐增大,数值计算得到的群桩效应系数高于规范法,研究结果可为群桩在设计和施工过程中提供参考和指导。     

沉箱-垫层-桩复合基础竖向特性的细观试验

为了分析沉箱-垫层-桩复合基础的竖向受力特性,以深水桥梁桩箱基础试验模型为背景,针对3组不同级配砂石垫层,进行了桩箱基础竖向承载特性试验。通过在沉箱顶部施加竖向荷载、桩身埋设应变片、土压力计以及位移计等测试方法,并在试验过程中采用粒子图像测速(PIV)技术进行连续跟踪拍摄,得到桩身侧摩阻力、桩顶刺入量、砂石流动趋势及垫层孔隙率等变化规律,利用图像处理技术获取了土体颗粒位移场,并采用颗粒流程序PFC~(2D)对该复合基础应力传递方式和孔隙率等细观特性进行补充分析。研究结果表明:砂石垫层颗粒级配对桩顶刺入量有较大影响,由粗集料和良好级配骨料砂石构成的垫层可有效减小桩顶刺入量;沉箱下沉时,桩身中性点位置从0.4L处下移到0.7L处,同时桩顶区域孔隙率由29.2%降低至11.2%,下降幅度较为明显,表明其颗粒被挤压密实形成核心区,与数字图像处理得出的土体位移场形态相吻合;PFC~(2D)程序分析结果与室内模拟的规律较为一致,沉箱刃脚处土体孔隙率经历了先下降后升高的过程,表现出土体的剪胀特性,而桩顶处土体孔隙率值持续降低,形成桩顶核心压密区。研究成果可为深水桥梁桩箱基础设计提供参考。     

桩侧溶洞对桥梁桩基沉降和桩端受力影响分析

以处于灰岩地区的某桥梁工程为依托,建立桩基-溶洞三维仿真模型,分析不同荷载下桩侧溶洞关键尺寸大小对岩溶区桥梁桩基桩顶位移和桩端反力的影响。结果表明：桩侧溶洞高度的增加会导致桩顶位移增大,但对桩端反力影响较小;桩侧溶洞跨度的增大对桩顶位移和桩端反力影响不大;桩侧溶洞跨度相同时,桩顶荷载及高跨比的增大会引起桩基沉降量和桩端反力值增加;桩侧溶洞高度及高跨比较大时,建议增大桩基嵌岩深度,以确保相邻桩基差异沉降量满足要求,桩侧溶洞高度为4～6 m时,可考虑采用强度较低的桩端持力层。     

灌注桩后压浆技术在细粒土中的应用研究

灌注桩是桥梁建设中普遍采用的基础形式,目前国内后压浆技术在房屋建筑领域应用较为广泛,在桥梁工程中应用尚处于试验研究阶段。分析了后压浆灌注桩加固机理和承载性状,结合河北省内实际工程对持力层为细粒土层的同一场地中相同桩长的普通灌注桩、后压浆灌注桩进行了现场静载荷试验和桩身应力测试,根据现场试验结果,对普通灌注桩、后压浆灌注桩的受力特性进行了分析对比,对试桩的桩身轴力、桩侧摩阻力沿桩长的分布规律进行了分析,并探计了后压浆施工工艺对灌注桩承载力提高所起的作用机理和工艺参数。     

钻孔灌注桩后注浆技术试验研究

不同地质情况下后注浆钻孔桩承载模态可能不同,对泥岩作为持力层的桩端后注浆钻孔桩进行试验研究,发现较硬岩层作为持力层时,水泥浆液会进行放射状渗透,桩端阻力提高并不明显,桩上部摩阻弱化而下部增强,不同地质、不同施工条件下形成的水泥浆加固体并不相同,因此认为对于后注浆钻孔桩的设计和应用应采用一种新的控制方法。     

西安黄土地区桥梁桩基侧摩阻力的合理取值

结合西安及周边地区铁路高架桥、高速公路、市内立交3个试验区共8根不同几何尺寸试桩的静载荷试验,分析各试桩的承载特性和荷载传递规律,浸水对黄土湿陷性、桩基承载力的影响,以及各试桩极限状态下桩周土体侧摩阻力的发挥情况。结果显示,当黄土密实度为稍密时,建议桩侧阻力取值范围为60~80kPa;当黄土密实度为中密时,建议桩侧阻力取值范围为70~95kPa;当黄土密实度为密实时,建议桩侧阻力取值范围为85~110kPa。     

曲线螺旋桩竖向抗拔特性试验研究

曲线螺旋桩是一种新型的抗拔桩。目前,对曲线螺旋桩的抗拔特性还缺乏较为系统的研究,为此,基于室内模型试验,对直线型桩和不同螺旋宽度、厚度和间距的螺旋型桩的抗拔承载力进行了对比试验。结果表明:在同等位移限制条件下,螺旋桩极限抗拔承载力是直线型桩的1.38~2.14倍、螺旋宽度为15 mm是螺旋宽度为10 mm螺旋桩极限抗拔承载力的1.09倍、螺旋厚度为15 mm是螺旋厚度为10 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.05倍、螺旋间距为50 mm是螺旋间距为100 mm螺旋桩的极限抗拔承载力的1.10倍。     

黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全影响研究

为全面了解黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区高陡边坡地形桥梁桩基有限差分模型,分析了高陡边坡水毁崩塌对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力及有效桩长变化规律。研究表明:随着临坡距的减小,桩基承载力不同程度降低,临坡距越小,桩基承载力影响越大;桩基承载力降低主要是由于桩侧土体缺失导致桩侧摩阻力无法完全发挥,桩端阻力影响不大;临坡距越小,斜坡失效桩长越大,有效桩长变短;高陡边坡水毁显著改变了摩擦桩的承载特性,危及桥梁下部结构及运营安全。     

加固软土路基的现浇X形混凝土桩力学特性

通过截面几何特性分析和足尺模型试验,从理论分析和模型试验等多角度研究了现浇X形混凝土桩的力学特性。分析了X形桩截面3个参数对其截面力学效应的影响,并与等面积和等周长的素混凝土方形桩、圆形桩作了对比。结合试验结果,并针对X形桩有别于传统桩型的过度充盈反而削减承载力的特点,提出X形桩极限承载力计算公式。理论分析结果表明:从增大侧表面积、减少桩身混凝土用量的角度分析,X形桩优于方形桩,方形桩优于圆形桩。足尺模型试验结果表明:在相同的荷载条件下,与等面积圆形桩相比,X形桩沉降量小、侧摩阻力高;实测极限状态时X形桩承载力比等面积圆形桩提高了32%。     

大直径阶梯型变截面桩竖向承载力计算方法研究

通过分析阶梯型变截面桩-土体系的荷载传递过程，综合考虑桩侧土体侧摩阻力及端桩承载力的发挥情况，并考虑一定的安全储备，提出了基于变形协调原则的变截面桩基竖向承载力和沉降的计算理论和公式，该方法克服了规范法中桩基竖向承载力和沉降不相关的缺陷，并以某深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩为例，分别采用变形协调原则法和规范法对该桩基进行计算和对比分析，结果表明:变形协调原则法计算出来的桩基竖向承载力小于规范法计算值。