支盘桩群桩抗拔承载性状试验研究_卢成原

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自平衡法基桩静载试验的研究现状与问题分析

自平衡法基桩静载试验的研究现状与问题分析

第21卷 第12期 中 国 水 运 Vol.21 No.12 2021年 12月 China Water Transport December 2021收稿日期:2021-10-08作者简介:王玉震(1996-),男,贵州大学土木工程学院,硕士生,主要从事岩土工程方面的研究。

通讯作者:黄质宏(1961-),男,贵州大学土木工程学院,教授。

自平衡法基桩静载试验的研究现状与问题分析王玉震1,戴自然2,武宁波3,黄质宏1(1.贵州大学 土木工程学院,贵州 贵阳 550025;2.贵州师范大学 材料与建筑工程学院,贵州 贵阳 550025;3.贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司,贵州 贵阳 550016)摘 要:通过对自平衡法静载试验承载特性、荷载箱埋设位置、受检桩抗压及抗拔摩阻力转换系数取值等方面的研究现状进行综述,归纳了贵州地区的旋挖桩和自平衡静载试验可能出现的工程问题,总结了自平衡法基桩静载试验的试验要点及优势,研究成果可为自平衡法基桩静载试验的设计提供参考。

关键词:静载试验;自平衡法;旋挖桩;研究现状;问题分析中图分类号:TU352 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2021)12-0121-02引言随着我国经济建设的不断发展,高层建筑、大型铁路、公路桥梁和近海工程等基础设施建设日趋增多,各类基础设施建设对基础工程设计的要求越来越高,桩基础由于其良好的承载性能和抗震性能被广泛应用于基础设计之中[1],如何确定单桩承载力是桩基设计时面临的关键问题。

桩基承载力试验方法分为直接法和间接法,直接法包括静荷载试验、高应变动力测试、静动法等,间接法是通过其他方法测得单桩的侧阻力和端阻力,进而确定单桩承载力。

高应变法对试验环境、传感器安装、锤重、落锤高度等现场条件要求较高,因此高应变动力测试容易出现较大的误差。

在工程实际应用中,现场原位试验被认为是最可靠的承载力确定方法[2],传统的静荷载试验分为两种:一种是堆载法,堆载法单桩极限承载力最大达3,000KN,当所测承载力较大时受到堆重物运输量过大、承重平台搭建时间较长等因素限制;第二种静荷载试验方法是锚桩法,锚桩法试验的单桩极限承载力最大达3,400KN,锚桩法安装时对荷载不易控制,且必须设置多根锚桩和反力梁,费用较高,具有一定危险性[3]。

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

第 54 卷第 8 期2023 年 8 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.8Aug. 2023第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究闫楠1,孙淦1,袁炳祥2,范清厚3,岳志兴4,桑松魁1,李方强4,孙建文5,白晓宇1(1. 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛,266520;2. 广东工业大学 土木与交通工程学院,广东 广州,510006;3. 中国二冶集团有限公司,内蒙古 包头,014010;4. 山东电力建设第三工程有限公司,山东 青岛,266037;5. 山东省核工业二四八地质大队,山东 青岛,266041)摘要:基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC 管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC 管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC 管桩的承载力发挥机制。

基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC 管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m 的取值问题。

研究结果表明:PC 管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC 管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC 管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。

就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m 在桩顶水平位移超过10 mm 时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m 接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m 的上限值。

关键词:预应力混凝土管桩;单桩抗压静载试验;单桩抗拔静载试验;单桩水平静载试验;竖向承载力预测中图分类号:TU473.1 文献标志码:A 文章编号:1672-7207(2023)08-3273-13Field test study on bearing behavior of the fourth strataprestressed concrete pipe pileYAN Nan 1, SUN Gan 1, YUAN Bingxiang 2, FAN Qinghou 3, YUE Zhixing 4, SANG Songkui 1,LI Fangqiang 4, SUN Jianwen 5, BAI Xiaoyu 1(1. School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China;收稿日期: 2022 −09 −27; 修回日期: 2022 −11 −25基金项目(Foundation item):山东省自然科学基金重点资助项目(ZR2020KE009);国家自然科学基金资助项目(51708316);山东省博士后创新项目(201903043);山东省高等学校科技计划项目(J16LG02) (Project(ZR2020KE009) supported by the Key Program of Natural Science Foundation of Shandong Province; Project(51708316) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(201903043) supported by the Postdoctoral Innovation of Shandong Province; Project(J16LG02) supported by the Higher School Science and Technology Plan of Shandong Province)通信作者:白晓宇,博士(后),副教授,博士生导师,从事地基基础及城市地下工程研究;E-mail :********************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.08.029引用格式: 闫楠, 孙淦, 袁炳祥, 等. 第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究[J].中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(8): 3273−3285.Citation: YAN Nan, SUN Gan, YUAN Bingxiang, et al. Field test study on bearing behavior of the fourth strata prestressed concrete pipe pile[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(8): 3273−3285.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)2. School of Civil and Transportation Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;3. China Second Metallurgical Group Co. Ltd., Baotou 014010, China;4. SEPCO Ⅲ Electric Power Construction Co. Ltd., Qingdao 266037, China;5. 248 Geological Brigade of Shandong Nuclear Industry, Qingdao 266041, China)Abstract:Based on the vertical compressive, pull-out and horizontal static load tests of 15 prestressed concrete pipe piles(PC pipe piles) in a project in Indonesia, the bearing characteristics of PC pipe piles under vertical and horizontal loads were studied. The mechanism of bearing capacity of PC pipe piles under different loads was revealed. Based on the prediction model of the vertical compressive ultimate bearing capacity of the single pile, the feasibility of exponential curve model, hyperbolic model and adjusted hyperbolic model was compared and analyzed, and the prediction of vertical compressive ultimate bearing capacity of the PC pipe pile was carried out. Combined with the horizontal static load test, the proportional coefficient m of the horizontal resistance coefficient of foundation soil was discussed. The results show that the vertical compressive bearing capacity of a single pile of PC pipe piles mainly depends on the supporting force of the bearing layer at the pile end, and is also greatly influenced by the diameter and length of the pile. The vertical uplift bearing capacity of the PC pipe pile mainly depends on the size of the pile side frictional resistance. The larger the pile diameter and the longer the pile length, the higher the vertical uplift bearing capacity of a single pile. The horizontal bearing capacity of PC pipe piles mainly depends on the mechanical properties of the soil on the pile side. The exponential curve model has the most accurate prediction of the ultimate bearing capacity of the single pile for the purpose of this test; m changes steadily after the horizontal displacement of the pile top exceeds 10 mm and gradually converges to a constant value. m deduced from the test results is close to or even exceeds the upper limit of m recommended by JGJ 106—2014.Key words: prestressed concrete pipe pile; single pile compressive static load test; single pile uplift static load test; single pile horizontal static load test; vertical bearing capacity prediction通过先张法预应力工艺和离心成型法制成的预应力混凝土管桩(PC管桩),因其具有单桩承载力高、成桩质量高、施工简单、造价低廉及施工污染小等优点,被大量应用于工业与民用建筑等领域[1−2]。

预应力混凝土管桩抗拔静载试验研究

预应力混凝土管桩抗拔静载试验研究
施工中对填芯、焊缝的连接强度等进行了严格控制,桩端全截面进持力层>1.2m,各节桩之间焊缝连续饱满,冷却时间>10min,填芯长度6m,抗拔钢筋锚固长度≥(40d+500)mm(d为抗拔钢筋直径)。桩头填芯混凝土强度等级为C40,掺微膨胀剂,填芯前对管桩内壁进行凿毛、清洗等界面处理以增加黏结力,且管桩桩顶按规范要求沿管桩圆周均匀设置6φ22钢筋,沉桩采用型号为DD83-8.3T的柴油锤击打桩机,3桩垂直度偏差≤0.3%。
2.2试验桩
试验桩为3根AB型号预应力管桩(1号为PC600AB-110-6、12a,2号为PC600AB-110-6、11a,3号为PC600AB-110-6、11a),桩径均为600mm,1号桩长18m,2,3号桩长17m,3根桩顶位于自然地面下约20mm,持力层均为2~3层砂质粉土。计算单桩竖向抗拔承载力特征值为540kN,静载试桩抗拔最大加载荷载为1100kN。
试桩场地地下水位高,尤其是施工期间恰逢雨季,桩埋深较浅,试桩地层①2层黏质粉土呈饱和松散状,②层砂质粉土呈饱和稍密~密实状不等,上述粉土具有原位结构性,渗透性为一般至偏好。但是,试桩施工时采用较重锤高落距锤击工艺,且单桩锤击数分别为621,512,553击不等,在重锤反复的振动荷载作用下,破坏了粉土原位结构强度,对桩周粉土产生工程振动液化,管桩底端(开口桩靴)处未能产生有效“土塞”效应,导致桩侧摩阻大幅降低且在较短时间内难以恢复,进而影响抗拔承载力。
0引言
随着我国国民经济的快速发展以及工程技术的不断进步,我国的建筑行业也取得了巨大的进步。当前,在建筑工程施工中,预应力混凝土管桩以其施工速度快、质量易保证、节能环保、经济性好等优点得到了广泛的应用。研究预应力混凝土管桩抗拔静载试验具有重要的现实意义。基于此,笔者进行了相关介绍。

模型支盘桩在重复荷载作用下的工程性状研究

模型支盘桩在重复荷载作用下的工程性状研究
, 根 分析 了在 两种 不 同土层 中支盘 桩 的承 栽 力 和 变形 特性 ; 究 了重 复 研
荷栽 作 用下模 型 支盘桩在 粉 粘土 中荷栽 传递 的特 点 、 身 不 同位 置压 力 变化 的特 点 , 别是 对桩 周 桩 特 土体 对桩侧 表 面 产生 的摩擦 力 出现复 杂 变化的原 因进行 了分析 ; 分 析 了离盘 不 同距 离的 土体 在 还 重 复加栽 过程 中的压 力变化 情况 和原 因. 究结 果表 明 不 同土 质条 件 对 支盘 桩 的承 栽 力 和 变形 有 研
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第3 5卷 第 2 期
20 0 7年 4月
浙 江 工 业 大 学 学 报
J 0URNAL OF ZHEJ ANG I I UNI RS TY CHNOLOGY VE I OF TE
Vo . 5 No 2 13 .
A pr 2 07 . 0
很 大的 不 同, 土 中的工程性 状要 优 于粉粘 土 ; 同强度 的荷 载 重复作 用下对桩 的沉 降 变形的收 敛 粉 不 影 响很 大 ; 支盘桩 和桩 周 土体 的相 互作 用机 理 十分 复杂 , 因此要 充分认 识 支盘桩 在 重复荷 栽作 用下
的工程 性状 和荷 栽传 递机 理还要 做 大量 的研 究.
i h ie w ih pl t s a d br n h s i lm e T hes m pl o d n e ti ita it ly h s oroft e p l t a e n a c e n si . i e l a i g t s n sl nd s ly ca a
rp ae l a n p oe t e f r n e e e tdy l do rj c ro ma c o p

挤扩支盘桩的承载特性

挤扩支盘桩的承载特性
面标高 约 114n 地基 土层 主要 为硬 塑状 态 4 . , I
表 1 场 地 土层 物理 力 学 性质
Ta l P y io me h nc l a a tr f ol be 1 h sc - c a ia r mee so i 围 内地 基 土可 分 为 5 勘 层, 各层 的物理力学 参数见 表 1 .
摘要 : 合具体 工程对挤 扩 支盘桩 在外荷 载作 用下的承载特 性及桩 身荷载 传递规 律 进行 了测试 分 结
析, 现场测试结果表明: 相对于传统等截面灌注桩, 挤扩支盘桩具有承载力高、 沉降变形小等优点; 支盘的存在可以大幅提 高桩体的承载力, 支盘在单桩承载力中的贡献可达 5%以上 ; 0 支盘的存在, 使得桩侧 、 端等部位 承载 力的发挥也 明显 不 同于等截 面灌 注桩 , 有 明显 的 时序 性 ; 桩 具 现行挤 扩 支
自然地 面 , 长 2 .7 96 m, 桩 95 2 .3 主桩 直径 70 m, 0 r 桩身设 置 2个盘 , a 盘径均 为 10 r 分别位 于桩身 1.I 40 m, a 65T I
Qk= Qk p u 一 sl+2 ppA p p +Qk: 2= ii 5 ii p+口k qk qk A
D I 1 .86 jin 10-90 2 1 .2 06 O :0 37 / . s .00 18 .00 0 .1 s
挤 扩支 盘桩 的承载 特性
李 枫 宋焕豹2周云东 , ,
(. 1河海大学土木与交通学 院, 江苏 南京 2 09 ; . 10 8 2南京下关区城市建设开发集团公司 , 江苏 南京 20 1) 105
对 电厂主厂 房 、 囱 的地 基采 用 泥 浆 护 烟
壁钻 孔挤扩 支盘桩进 行加 固处理 .

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验

砂土中旋挖挤扩灌注桩的抗拔模型实验陈立宏;袁希雨【摘要】DX pile have several enlarged bulbs along the shaft which are shaped by special extruding device.The bulbs can provide extra high anti-uplift capacity for the pile because the enlarged area of bulbs can fully use the bearing capacity of soil.The bearing capacity can mobilized fastly under small displacement which means higher bearing capacity and smaller displacement of the pile.2 × 2 DX pile group were tested under uplift loading tests in laboratory.The model piles were planted in the medium density sand in the box.Three different pile distances were used to investigate the development of resistance of bulbs with the increasing of displacement of the pile group.And how the DX-pile' s uplift capacity was influenced by the distance between piles was also discussed.The anti-uplift bearing capacity increases rapidly at small displacement.The bearing capacity is larger when the distance between piles increases.And the distance equal to 2.5 times of shaft diameter is the optimal choice.%旋挖挤扩灌注桩即在桩身上通过旋挖挤扩技术形成多个承力盘,承力盘的存在扩大了承载面积,能有效提高桩的抗拔承载力.由于承力盘位于桩身,在桩身位移较小的条件下,承力盘就能发挥较高的承载力.在室内模型箱的中密砂土中进行了2×2的两盘DX群桩抗拔模型实验,对比了2D、2.5D和3D(D为盘径)3种不同桩间距的模型群桩的抗拔承载力与位移的关系,探讨了不同桩间距对承力盘抗拔承载力的影响,分析了群桩抗拔机理.根据实验结果,可以发现承载力发展很快,初始阶段承载力上升速度很快,在小位移时承载力就能达到较大值.总体上桩间距越大,各基桩在承受拉拔荷载作用时的相互影响越小,群桩承载力越大.但2.5D桩间距的群桩承载力与3D桩间距群桩承载力接近,在兼顾抗拔效果和承台面积时,2.5D的桩间距比较合理.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】4页(P69-72)【关键词】桩基;旋挖挤扩桩;群桩;抗拔;盘阻力【作者】陈立宏;袁希雨【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;中建交通建设集团有限公司,北京100161【正文语种】中文【中图分类】TU473.1DX桩是一种在传统钻孔灌注桩基础上,通过在桩身不同位置旋扩成2~3倍于桩基的2~4个承力盘腔,从而形成桩身和承力盘共同作用的桩基技术[1-2].由于桩基的单位端阻力远高于侧阻,因此这种特殊的承力盘结构形式对于桩基抗拔有着很好的效果.相对于竖向抗压承载机理,目前对于DX桩的抗拔承载机理的研究主要是室内模型试验、现场试验、以及数值模拟法,但见诸于文献的研究不多.陈轮、贺德新等[3]在北京莲花桥附近进行过大尺寸的模型桩抗拔试验,对桩身端阻、侧阻的发挥规律进行了分析研究.沈保汉[4]对北京风电厂的两盘DX桩进行了现场实验,抗拔实验表明,多节旋挖挤扩灌注桩的抗拔效果是普通直孔桩的2倍甚至更多,而且发挥极限承载力需要的位移更小.李广信、汤飞[5]对DX桩的抗拔利用锚板理论、Prandtle理论等进行过对比计算分析.袁希雨等[6]也通过分段的方法讨论了抗拔DX桩的计算公式.赵明华等[7]通过增加折减系数的办法提出了一个DX桩抗拔承载力的计算方法.清华大学的常冬冬[8]则采用弹塑性有限元和Goodman界面单元,模拟DX桩的受力特性,分析了不同扩径体设置的效果.卢成原[9]通过室内模型实验,研究了挤密效应、承力盘尺寸间距的影响.现场实验在反映实际情况方面要好的多,但是成本高,周期长,可重复性差,也不利于做长期重复研究.室内模型实验方法方便,省时省力节约试验费用,而且操作具有可重复性,其缺点在于无法真实的模拟地应力状态.本文作者主要利用室内模型砂箱,进行了2×2的DX群桩在2~3倍盘径的不同桩间距条件下的抗拔模型实验,分析了不同桩间距对抗拔承载力的作用及对承载力承载机理的影响.1 实验设计室内小比尺模型实验有占用室内空间小的优点,前人对于室内模型实验研究大多采用模型实验箱和模型槽,装入地基土介质模拟地基条件.本次室内模型箱的长×宽×高设计为60 cm×60 cm×90 cm,模型箱身均采用厚度为10 mm钢板并作加劲肋. 根据预估最大试验力,设计了砝码-杠杆-滑轮的加载机构.将此装置固定在反力架上,并在前后左右设计了能够实现微调的装置.考虑到试验荷载较小,可以通过砝码堆载的方式进行加载.砝码自重荷载通过1∶10的杠杆产生上拔力,又通过钢丝作用到桩顶.钢丝通过定滑轮以保证桩端上拔力的竖直,上拔力通过拉力传感器测试.该简单的加载系统可以很好的按照试验力级别控制加载,便于分析桩端位移随荷载等级的变化规律.实验采用的砂土全部过0.63 mm的细筛,经实验室测定,砂土的相对体积质量为2.65.最小干密度为1.442 g/cm3,对应最大孔隙比为0.84;最大干密度为1.797g/cm3,对应最小孔隙比为0.48.在实验中控制地基土的孔隙比为 0.68,相对密度为43%,状态为中密.根据相似原理,选用铝管作为桩的模型材料,结合市场材料的实际情况,采用外径d=22 mm,壁厚δ=3 mm的铝管,其弹性模量 E=40 GPa.桩底采用铝合金块封底,以保证桩身的完整性.桩长为650 mm,其中有效桩长为500 mm.每个桩设置两个承力盘,其间隔为200 mm,承力盘的模拟材料采用铝材,直径为50 mm,制作时将铝棒切割成承力盘的形状,然后与桩身焊接,连接成一体.桩身和承力盘表面涂抹胶水,滚刷上一层实验用砂,以便更好的模拟桩土接触面.群桩的设计为2×2,即4桩的群桩,如图1所示.采用 nD 倍的桩间距,其中n=2、2.5、3.0;D为盘径,分别取100 mm,125 mm和150 mm这3种不同的桩间距进行抗拔实验.桩身与承台之间靠螺栓连接,第一个承力盘埋设在砂土表面下方230 mm处,第二个承力盘埋设在430 mm处.为了解加载过程中承力盘的作用机理,在每个承力盘上下的桩身上对称贴上应变片,用于测试桩身轴力.图1 2×2群桩模型(单位:mm)Fig.1 Model of DX pile group2 实验结果与分析实验采用慢速维持法,通过逐步增加砝码来加载.通过静载荷实验,得出2×2的DX 群桩桩间距分别为2D、2.5D和3D桩间距条件下,群桩的总荷载与承台位移之间的关系,根据实验结果绘制各组群桩的Q-s曲线,见图2.图2 不同桩间距群桩Q-s曲线Fig.2 Q-scurves of DX pile group with different pile spacing从图2中可以发现,桩间距越大,承载力越大.在同一荷载条件下DX群桩的上拔量随着桩间距的增大而减小,由此可以看出,桩间距越大,各基桩在承受拉拔荷载作用时的相互影响越小,桩间距越小群桩效应越显著.2.5D和3D桩间距的实验结果较为接近,而2D桩间距的承载力要明显小于其他2组实验.初始阶段,在上拔荷载小于1 200 N前,3种桩间距的Q-s曲线基本没有差异,后期出现了明显差异.另外,从DX桩群桩的抗拔实验中发现,其破坏形式是桩夹带桩间土体一起拔出,所以在桩周土发生破坏时,群桩会被立刻拔出,不能继续保持稳定.但由于试验模型尺寸小,而且砂土松散、黏聚力微弱,本次试验所得到的结果只能作为定性的判断及承载规律的探索,并不一定能够作为实际DX工程桩抗拔承载力的确定依据.试验中在基桩桩身贴了电阻应变片以记录各级荷载条件下DX桩的桩身应变变化,根据应变可以计算出桩身轴力,将数据整理绘制出桩身轴力图,如图3所示.图3 不同间距DX群桩中基桩轴力图Fig.3 Axial forces of DX pile group with different pile spacing图4 DX群-2D盘阻发挥情况Fig.4 Bulb resistance of DX pile group with 2D pile spacing图5 DX群-2.5D盘阻发挥情况Fig.5 Bulb resistance of DX pile group with2.5D pile spacing3)2D间距的桩在上拔位移超过2 mm后,上盘承载力达到极限值,而2.5D和3D桩的承载力仍在缓慢上升.4)承力盘承载力占总抗拔承载力的份额高,超过80%.3 结语1)总体上桩间距越大,各基桩在承受拉拔荷载作用时的相互影响越小;桩间距越小,群桩效应越显著.2.5D桩间距的群桩承载力与3D桩间距群桩承载力接近,比2D桩间距群桩承载力要高.在兼顾抗拔效果和承台面积时,2.5D的桩间距比较合理.2)承载力发展很快,初始阶段承载力上升速度很快,在小位移时承载力就能达到较大值,这一特性能有效提高抗拔承载力和减少抗拔位移量.3)盘的承载力发挥具有时效性,上盘承载力要高于下盘承载力.参考文献(References):[1]Chen Lihong,Tang Songtao.Field test study of DX piles[J].Rock and SoilMechanics,2011,32(4):1003-1007.[2]王梦恕,贺德新,唐松涛.21世纪的桩基新技术:DX旋挖挤扩灌注桩[J].中国工程科学,2012,14(1):4-12.WANG Mengshu,HE Dexin,TANG Songtao.New pile foundation technology of 21 Century:DX pile[J].EngineeringScience,2012,14(1):4-12.(in Chinese)[3]陈轮,蒋力,王海燕,等.DX桩抗拔承载力机理的现场试验研究[J].工业建筑,2004,34(10):33-35.CHEN Lun,JIANG Li,WANG Haiyan.Field full-scale test study on tension bearing mechanism of DX piles Castin-situ[J].Industrial Construction,2004,34(10):33-35.(in Chinese)[4]沈保汉,王衍,赵辉,等.北京BGFD风电场两节 DX挤扩灌注桩抗压和抗拔承载力机理的试验研究[J].工业建筑,2009,39(2):45-54,79.SHEN Baohan,WANG Xian,ZHAO Hui.Test study of compression and tension bearing mechanism of DX piles with double bulbsat bearing BGFD wind powerstation[J].Industrial Construction,2009,39(2):45-54,79.(in Chinese)[5]李广信,汤飞.DX桩承力盘抗拔阻力的分析与研究[J].工业建筑,2005,35(6):52-55,60.LI Guangxin,TANG Fei.Analysis and research of tensile resistance for load-carrying plate of DX pile[J].Industrial Construction,2005,35(6):52-55,60.(in Chinese)[6]袁希雨,贺德新,陈立宏.DX桩单桩抗拔计算公式探讨[J].中国工程科学,2012,14(1):69-73.YUAN Xiyu,HE Dexin,CHEN Lihong.Discussion on formula for anti-pull bearing capacity of DX pile[J].Engineering Science,2012,14(1):69-73.(in Chinese)[7]常冬冬.挤扩多分支灌注(DX)桩承载力机理有限元分析[D].北京:清华大学,2001.CHANG Dongdong.The finite element analysis on bearing mechanism of compacted multi-branch bearing disk boredpiles(DX)[D].Beijing:Tsinghua University,2001.(in Chinese)[8]赵明华,李微哲,单远铭.DX桩抗拔承载机理及设计计算方法研究[J].岩土力学,2006,27(2):199-203.ZHAO Minghua,LI Weizhe,SHAN Yuanming.Study on uplift mechanism and calculation of DX pile[J].Rock and Soil Mechanics,2006,27(2):199-203.(in Chinese)[9]卢成原,孟凡丽,吴坚,等.不同土层对支盘桩荷载传递影响的模型试验研究[J].岩土力学与工程学报,2004,23(20):3547-3551.LU Chengyuan,MENG Fanli,WU Jian.Testing study on effect of different soil layers on load transfer of model piles with branch plates[J].Rock Mechanics andEngineering,2004,23(20):3547-3551.(in Chinese)。

扩底抗拔桩承载力试验与研究

价 : 底 桩 承 担 上 拔 荷 载 同样 可 以用 增 加 不 多 的 材 料 来 较 大 幅 度 提 高 桩 的抗 拔 承 载 力 。 本 文 结 合 上 海 地 区 部 分 扩
工 程 实体 试 验 和 室 内试 验 , 扩 底 桩 与 等 截 面 桩 的 单 桩 抗 拔 承 载力 进行 比较 、 析 了扩 底 桩 抗 拔 承 载 力 特 性 、 对 分 提
图 1 试 桩 区土 层 分 布 及 试桩 尺寸
2 扩 底桩 与 等 截 面桩 的 单 桩 抗拔 承 载 力 比

层 分布 见 图 1 试 验采 用慢 速维持 荷载 法 , 。 分
21 试 验 实 例 . ()实例 1 1 本 试 验 共 设 6根 混 凝 土 钻 孔 灌 注 桩 .
同步上 升 ,表 明扩底 端对 阻止桩 的上拔位 移 起 到 了很重 要 的作用 。
( )实例 2 2
上 海某 工 程 中进 行 了直 径  ̄ 0 mm 、 70 桩 长 5 m 的等截 面直桩 与上部 直径  ̄ 0 mm、 2 60 扩底 直径  ̄l5 mm、桩 长 3 m 的扩底 钻孔 l0 7
级加载 , 只有 当桩 顶 在 6 mi 0 n内的上 拔 位移
量 不 超 过 01 .mm 并 连 续 出 现 两 次 时 方 可 加 下 一级荷 载 。 6根 试 验 桩 中 , 1号 、 2号 、 3号 、 4
均 采 用 泥 浆 护 壁 工 艺 。按 不 同 桩 径 和 桩 长 将 试 验 分 为两 组 , 同一 组 3根 桩 的长 度 和 桩
钻孔 灌 注 桩 , 验 区地 质 情况 相 同 , 中等 试 其
截 面 桩 2根 , 端 处 在 粉 砂 土 层 : 底 桩 6 桩 扩 根 , 端处 在砂 质粉土 层 , 图 4 由于这批 桩 见 。

第五章 抗拔桩受力性状


7
5.2.3 试验方法
一般采用慢速维持荷载法,有时结合实际工程桩的荷载特性,也可采用多循 环加卸载法。此外,还有等时间间隔加载法,等速率上拔量加载法以及快速 加载法等。 下面主要介绍规范规定的慢速维持荷载法: 1.最大试验荷载要求 为设计提供依据的试验桩应加载至桩侧土破坏或桩身材料达到设计强度; 对工程桩抽样检测时,可按设计要求确定最大加载量。 工程桩试验最大荷载取单桩竖向抗拔承载力特征值的两倍。 2.加载和卸载方法 加载和卸载按下列方法进行: 1)加载分级:每级加载值为预估单桩竖向极限承载力的l/10~1/12, 每级加载等值,第一级可按2倍每级加载值加载。 2)卸载分级:卸载亦应分级等量进行,每级卸载值一般取加载值的2倍。 3)预计需要时,试桩的加载和卸载可采取多次循环方法。 4)加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击,每级荷载在维持过程 中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。
5
5.2.2 试验装置
1.反力系统 试验反力装置宜采用反力桩(或工程桩)提供支座反力,也可根据现 场情况采用天然地基提供支座反力。反力架系统应具有1.2倍的安全系 数并符合下列规定: 1)采用反力桩(或工程桩)提供支座反力时,反力桩顶面应平整并 具有一定的强度; 2)采用天然地基提供反力时,施加于地基的压应力不宜超过地基 承载力特征值的1.5倍;反力梁的支点重心应与支座中心重合。 2.加荷系统 1)加荷系统一般由千斤顶、油泵、压力表、压力传感器、高压油管、 多通、逆止阀等组成。压力表和压力传感器必须按计量部门的要求,定 期率定方可使用。试验前,需检查压力系统是否有漏油现象,若有,必 须排除。必须保证测量压力的准确与稳定。 2)千斤顶平放于主梁上,当采用2个或2个以上千斤顶加载时,应将 千斤顶并联同步工作,并使千斤顶的上拔合力通过试桩中心。千斤顶上 放置厚铁压板,同时将试桩钢筋焊接在压板上。

大直径钢管桩水平承载特性研究

大直径钢管桩水平承载特性研究目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究内容及思路 (6)1.4 文档结构 (7)2. 大直径钢管桩水平承载力理论模型 (9)2.1 桩体整体水平受力机理 (11)2.2 常用水平承载力计算方法 (12)2.3 模型适用范围及局限性 (13)3. 大直径钢管桩水平承载特性试验研究 (14)3.1 试验方案设计 (15)3.1.1 桩体特性及参数设计 (17)3.1.2 试验装置及测试方案 (18)3.2 试验结果分析 (20)3.2.1 荷载位移关系curves (20)3.2.2 承载力表征参数计算 (21)3.2.3 不同埋深、桩间距、边坡等影响因素分析 (23)4. 数值模拟分析 (24)4.1 数值模型建立 (24)4.2 模型验证与校核 (26)4.3 数值模拟结果分析 (27)4.3.1 荷载位移关系 curves (28)4.3.2 内部应力分布分析 (29)5. 大直径钢管桩水平承载力优化设计 (31)5.1 影响因素分析 (32)5.2 优化设计方案 (33)5.3 工程实例及应用 (34)6. 结论及展望 (35)6.1 研究结论 (36)6.2 未来研究方向 (37)1. 内容综述随着现代基础工程技术的日新月异,高层建筑、大型桥梁、地下工程等复杂结构对地基的承载能力和稳定性要求日益提高。

在这一背景下,大直径钢管桩因其独特的几何形状、良好的受力性能和施工效率,在国内外基础工程领域得到了广泛应用。

钢管桩在水平方向上的承载特性是确保其长期稳定性和安全性的关键因素之一。

关于大直径钢管桩水平承载特性的研究已取得了一定的成果,这些研究主要集中在钢管桩的几何参数、材料属性、荷载条件以及施工工艺等方面对其水平承载力的影响。

由于钢管桩的水平承载问题涉及复杂的力学行为和多因素交互作用,现有研究仍存在诸多不足之处。

抗拔群桩变形计算方法研究

抗拔群桩变形计算方法研究张效忠;孙延华;赵志峰【摘要】抗拔群桩基础的加筋和遮帘效应是客观存在的,只有对群桩进行直接整体的分析才能很好地考虑桩的这种效应.目前现有的群桩分析研究方法本身就有较多的近似性,而且如果同时考虑遮帘效应和桩的加筋将会对桩之间相互作用结果放大,不能真实地反映群桩的作用效应.为解决这一关键问题,对抗拔群桩基础中任意一根桩的上拔位移进行分解,基于弹性叠加原理提出了能同时考虑群桩的加筋和遮帘效应的抗拔群桩变形计算方法.将理论计算结果与有限元和模型试验结果进行对比,结果表明理论分析方法能较好地计算抗拔群桩的变形.该方法不但理论严谨简便实用,而且计算比较方便,适用于工程应用.%The reinforcement and shadowing effect of uplift group piles foundation is objective existence , only with the directly whole analysis on group piles , the effect of piles car be explored wall .At present , not only the ex-isting analysis methods of group piles are approximate , but also the reinforcement and shadowing effect cannotbe considered at the same time , which causes the overestimating of the pile-pile interaction .In order to solve the key problem, the displacement decomposition of a single pile in uplift group piles foundation is carried out , and based on elastic superposition principle , the method for calculating deformation of uplift group piles foundation taking into account of the reinforcement and shadowing effect of piles isproposed .The experimental results of finite element and model test are compared with the calculating results of the proposed method , the results show that the theoreti-cal analysis method can be used to calculate thedeformation of uplift group piles .The method is strict in theory and simple in calculation , and has good engineering application prospect .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)035【总页数】6页(P283-288)【关键词】抗拔群桩;弹性叠加原理;变形;弹性理论【作者】张效忠;孙延华;赵志峰【作者单位】贵州工程应用技术学院土木建筑工程学院,毕节551700;贵州工程应用技术学院土木建筑工程学院,毕节551700;贵州工程应用技术学院土木建筑工程学院,毕节551700【正文语种】中文【中图分类】TU33群桩系统的共同作用研究一直是岩土工程中的热点问题。

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第42卷第3期

2014年6

浙江工业大学学报JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.42No.3Jun.2014

收稿日期:2013-12-30

基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y1080440)

作者简介:卢成原(1964—),男,浙江东阳人,教授,主要从事土木工程的研究和教学工作,E-mail:zgdlucy@sina.com.

支盘桩群桩抗拔承载性状试验研究卢成原,李汉杰

(浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014)

摘要:设计了两组室内模型对比试验来研究多支盘桩群桩的抗拔承载性能.两组模型桩分别为等桩

距的两桩群桩和四桩群桩,每组群桩又分为等直径桩群桩和双盘支盘桩群桩,以便进行对比分析.

试验结果表明:支盘桩群桩的承载力远远大于等直径群桩;当群桩桩距在两倍盘径(约6.7倍桩径)时,等直径四桩群桩的承载力大约是两桩群桩的两倍,说明等直径群桩的群桩效应几乎可以忽略;而此时支盘桩群桩当桩数增加一倍时,其承载力增加小于一倍,说明其群桩效应比较明显,这从桩周土压力的变化情况可以证实.

关键词:支盘桩群桩;模型试验;上拔荷载;承载力中图分类号:TU473 文献标志码:A文章编号:1006-4303(2014)03-0298-04

Experimental study on bearing capacity of the disk-pile group under uplift loadLU Cheng-yuan,LI Han-jie(College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China

Abstract:Indoor contrast model test has been designed to study the bearing capacity behavior of the diskpile group under uplift load.In order to finish comparative analysis,the model piles were divided into twosets of pile group with equal spacing pile:one with two piles and the other with four piles,and each set wasdivided into two groups:one is the equi-diameter-piles and the other is the disk-piles with two disks.Thetest results showed that:the bearing capacity of the disk-pile groups is more than that of the equi-diameter-

pile groups;If the spacing of the pile is twice over the diameter of plate,the bearing capacity of the equi-

diameter-pile group with four piles is also twice over the equi-diameter-pile group with two piles,but thesame situation did not happen for the group of four piles.

Key words:disk pile group;model test;uplift load;bearing capacity

支盘桩是在我国20世纪80年代末发展起来的新型桩,经过20多年的发展,其工程应用不断扩展[1-5].但国内外在上拔荷载作用下群桩的试验研究资料十分少,在各类规范中也少有反映.为了满足设计和施工的需要,有必要对支盘群桩在上拔荷载作用下的工作性状作一些分析.笔者通过多组支盘桩室内模型试验,对支盘桩群桩的抗拔机理和承载性能进行了研究.1 试验概况本次室内模型试验主要研究两桩和四桩支盘群桩的抗拔承载性能,并与相同的等直径群桩进行比较.试验过程中测量的参数,包括承台顶上拔位移、桩身应变以及桩周土压力变化等.试验装置由模型试验箱、模型等直径群桩和支盘群桩、上拔荷载加载装置及测量仪器等组成.模型试验箱尺寸为1 200

mm×600mm×850mm,模型桩采用铝合金管,外

径为18mm,壁厚为1.5mm

,桩和承台总高度为

650mm,支盘直径为60mm.模型群桩之间的桩距为120mm.微型土压力盒布置在盘体上方两侧,距盘10mm处,上盘顶压力盒记为1,2号,其中1号

在群桩外侧,2号在群桩内侧;下盘顶土压力盒记为3,4号,其中3号在群桩外侧,4号在群桩内侧.桩身

的尺寸及应变片位置如图1所示.

图1 模型桩及应变片示意图(单位:mm)

Fig.1 Sketch of model pile and strain gauges(unit:mm)试验在粉土中进行,土的相关参数见表1.

表1 模型试验土体参数Table 1 Parameters of soil in the test

名称密度/(g·cm-3)

土粒比重含水率/%粘聚力/kPa内摩擦角ψ/(°)压缩模量/MPa

粉土1.586 2.71 13.73 2.05 12.6 10.06

试验装置如图2所示,试验加载采用慢速维持

荷载法,分级加载每级50N

,当模型桩承台的上拔

位移为6mm左右时终止加载.

图2 试验加载装置Fig.2 Sketch of test set

2 

抗拔群桩的承载力分析

等直径桩和支盘桩双桩和四桩群桩试验得到的Q—S曲线如图3,4所示.

由图3

,4可以看出:在上拔荷载的作用下,支盘

桩双桩、四桩承载力都远大于等直径群桩,如果以上拔位移5mm为承载力控制条件,对于两桩群桩,等直径群桩的上拔承载力约为270N,支盘桩群桩的上拔承载力约为580N,所以支盘桩群桩的承载力比等直径群桩提高了约115%;而四桩群桩,等直径图3 支盘双桩与等直径双桩群桩Q—S曲线Fig.3 The comparison of Q—Scurves between the two kindsof pile groups with two piles图4 支盘四桩与等直径四桩群桩Q—S曲线Fig.4 The comparison of Q—S curves between the twokinds of pile groups with four piles群桩上拔承载力约为550N,支盘桩群桩的上拔承载力约为1 110N,所以支盘桩群桩的承载力比等直径群桩提高了约102%.由此可见:支盘桩群桩的抗拔承载力明显好于相对应的等直径群桩.这是由于支盘桩中上下两盘可以很好地发挥其端承作用,从而大大提高了群桩的抗拔承载力.同时,随着桩数增加一倍,等直径群桩的承载力几乎也增大一倍,说明此时对等直径群桩而言,其群桩效应可以忽略,原因是其桩距120mm已足够大(是桩径18mm的6.7倍),桩周与土体的摩擦力传至土体的应力几乎不存在叠加问题,因此群桩的承载力与桩数成正比.而支盘桩群桩承载力没有像相应的等直径群桩那样与桩数成比例增加,说明随着桩数的增加其表现出明显的群桩效应,这是由于支盘群桩主要靠盘体传递荷载,由盘的端承作用传给土体的应力扩散范围更大,造成群桩内侧土体存在各桩的盘传来的

应力重叠现象,因此群桩中间的土体不能像单桩那样给各盘提供充分的支撑力.

·992·

第3期卢成原,等:支盘桩群桩抗拔承载性状试验研究3 

桩身轴力对比分析

根据桩身不同位置应变片测得的数据经计算得到相应位置不同桩型、不同桩数群桩桩身轴力变化曲线如图5

8所示.

图5 支盘桩双桩桩身轴力曲线Fig.5 The axial-force curves of the disk-pile with two piles

图6 等直径双桩桩身轴力曲线Fig.6 The axial-force curves of the column-pile with two piles

图7 支盘四桩桩身轴力曲线Fig.7 The axial-force curves of the disk-pile with four piles

根据以上各图,对支盘桩双桩、四桩群桩与相应的等直径群桩进行对比分析,可知等直径群桩的轴力近似呈线性分布,而支盘群桩的轴力为非线性的分布,在两盘上下截面都发生了轴力的突变.两个盘体分担了大部分荷载,且随着荷载的增加盘体分担

图8 等直径四桩桩身轴力曲线Fig.8 The axial-force curves of the column-pile with four piles的荷载比例越大.以四桩为例,当施加上拔荷载分别

为400,800,1 200N时(群桩中各单桩按总荷载的1/4计算),单桩各测点的轴力如表2所示.表2 不同荷载时双盘四桩群桩各测点轴力Table 2 The axial-force of disk-pile group with four piles un

der different load N

荷载轴力1号点2号点3号点4号点5号点400 87.8 52.0 38.5 22.0 3.0800 183.9 112.0 80.0 56.6 5.01 200 290.0 184.0 130.0 104.0 7.0

由表2数据可算得:随着荷载增加,两盘承受的

荷载占总荷载的比例分别为58.9%

,61.8%,

67.7%.同时发现上盘分担荷载的比例变化很小,分别为35.8%,36%,35.3%

,而下盘分担荷载的比例

明显增大,分别为19%,25.8%,32.3%

,这也说明

下盘对承载力的贡献在加载后期越来越显著.这是支盘桩承载力明显大于等直径桩的根本所在.

4 

桩周土压力对比分析

不同桩型、不同桩数桩周土压力变化曲线如图

9—12所示.

图9 支盘桩双桩土压力变化曲线Fig.9 The soil-pressure curves of the branches-pile with two piles

·003·浙江工业大学学报第

42卷

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