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串珠状溶洞数量影响灌注桩顶部水平受拉特性试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 67-78页

作者：周德泉海军刘宏利高祁刘海龙桂海麒孙卫勇谢瑞庭朱沁周毅长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410076 中交四航局第六工程有限公司广东珠海519000 中国路桥工程有限责任公司北京100011

采用室内模型试验,对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响,为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据.结果表明:1)桩顶水平荷载相同时,上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩(峰值)、桩侧土抗力随溶洞数量的增多... 详细信息

采用室内模型试验,对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响,为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据.结果表明:1)桩顶水平荷载相同时,上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩(峰值)、桩侧土抗力随溶洞数量的增多而增大,单桩水平承载力随溶洞数量增多而明显减弱.2)上部土层段桩身水平位移随桩顶水平荷载增大而增大,桩顶水平位移最大,嵌岩段很小甚至为0;弯矩M-深度z曲线整体呈抛物线形,桩身弯矩在土岩界面和上层溶洞与底板界面呈现2个峰值,弯矩的变化仅仅影响到上层溶洞及其底板,第2层溶洞及其以下的弯矩几乎为0,土岩界面弯矩最大、截面最危险;土抗力p-深度z曲线呈“凸肚”形.3)溶洞数量增加,位置越高,p-y曲线越容易收敛,可以采用p/pub=α(y/y50)β拟合土层段的桩身p-y曲线.溶洞数量对α与β值变化幅度的影响较小,α与β值变化幅度体现p-y曲线随深度变化的敏感度,两者敏感度随溶洞数量增多而增大.4)工程桩刺穿串珠状溶洞时,为了提高单桩水平抗拉能力,建议采用注浆法改善上部岩土性质,加大土岩界面处桩身配筋率,并将桩身嵌入上层溶洞底板一定深度,防止基桩在土岩界面处发生弯曲破坏.

关键词：桩基工程岩溶水平受荷 p-y曲线模型试验

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PC工法桩刚度折减效应数值模拟分析

中外公路 2024年

作者：陈翔逸王艳华周德泉王创业胡汉卿中国路桥工程有限责任公司长沙理工大学土木工程学院

为研究PC工法桩抗弯刚度折减效应机理，采用Abaqus建立考虑锁扣间相互作用的数值分析有限元模型，对比分析锁扣摩擦因数、桩顶约束条件和组合方式等因素对PC工法桩抗弯刚度的变化规律，并通过理论推导分析中性轴变化对PC工法桩刚度的影... 详细信息

为研究PC工法桩抗弯刚度折减效应机理，采用Abaqus建立考虑锁扣间相互作用的数值分析有限元模型，对比分析锁扣摩擦因数、桩顶约束条件和组合方式等因素对PC工法桩抗弯刚度的变化规律，并通过理论推导分析中性轴变化对PC工法桩刚度的影响。结果表明：增加锁扣间摩擦力可以削减PC工法桩的抗弯刚度折减效应，完全焊接的锁扣PC工法桩刚度折减系数可提升至0.83；设置桩顶横向支撑可以显著降低桩身侧移，降低刚度折减效应；PC工法桩抗弯刚度随钢管桩间插入的钢板桩数量增多而降低，刚度折减系数也减小。工程中，建议将钢板桩对向排列、将锁扣焊接、设置横向支撑，1根钢管桩匹配1根钢板桩或者仅仅匹配C9型、C-T型、L-T型锁扣，满足挡土隔水需求，确保基坑安全。

关键词：基坑工程 PC工法桩刚度折减效应数值模拟

结合转向系统电气控制的道路模拟台架试验技术研究

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汽车工程师 2024年第2期 11-14页

作者：刘建文周德泉严汶均陈禹林旭李开标广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州511434

为解决道路模拟试验中无法验证转向电控系统的问题,基于汽车道路模拟耐久性试验技术和汽车总线通信原理,提出了一种转向系统道路模拟台架试验方案进行转向系统的精确验证。首先在道路模拟试验台架中搭建转向系统的控制电路,然后使用总... 详细信息

为解决道路模拟试验中无法验证转向电控系统的问题,基于汽车道路模拟耐久性试验技术和汽车总线通信原理,提出了一种转向系统道路模拟台架试验方案进行转向系统的精确验证。首先在道路模拟试验台架中搭建转向系统的控制电路,然后使用总线工具软件按照时间顺序输出转向系统控制器控制信号至转向系统,最后,通过转向系统应变和转向盘力矩信号进行试验方案有效性验证。结果表明,该方法可在传统台架有效启动电动助力转向(EPS)系统的转向助力功能。

关键词：电动助力转向系统控制器道路模拟试验验证精度

负斜桩顶部水平受拉响应及p-y曲线特征试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第1期50卷 198-207页

作者：周德泉蔡强王创业朱沁周毅李留玺长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

为研究倾斜桩的水平受拉响应特征,在模型砂土中设置0°、10°、20°倾斜桩及桩底嵌岩20°倾斜桩,桩顶施加水平拉力,拉力方向与倾斜方向相反,测试4根模型桩的水平位移、应变片与土压力盒应变,获得桩身水平位移、弯矩、土抗力和p-y曲线特... 详细信息

为研究倾斜桩的水平受拉响应特征,在模型砂土中设置0°、10°、20°倾斜桩及桩底嵌岩20°倾斜桩,桩顶施加水平拉力,拉力方向与倾斜方向相反,测试4根模型桩的水平位移、应变片与土压力盒应变,获得桩身水平位移、弯矩、土抗力和p-y曲线特征随倾斜角和桩底约束条件的变化规律.结果表明:1)桩顶水平受拉时,随着倾斜角的增加,负斜桩顶部水平位移逐渐增大,弯矩峰值随之增大,而土抗力峰值逐渐减小,土抗力峰值点位置逐渐降低,单桩的水平承载力随之降低,抗弯能力减小;2)随着桩底约束程度的提高,负斜桩顶部水平位移减小,桩身弯矩峰值、土抗力峰值减小,单桩水平承载力增大,抗弯能力增强;3)水平荷载作用下,本模型的负斜桩破坏模式为“转动+弯曲”,转动点位置随倾斜角的减小或桩底约束程度的提高而下降;4)0°~20°负斜主动桩p-y曲线可采用p/p_(ub)=α(y/y_(50))^(β)进行拟合,倾斜角与桩底约束程度对α影响不大,倾斜角对β值变化幅度影响较小,β值变化幅度随桩底约束程度提高而降低.

关键词：桩基工程负斜桩主动桩 p-y曲线模型试验

溶洞高度影响嵌岩桩轴力传递及桩侧超载响应试验

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第7期49卷 83-93页

作者：周德泉张杨龙曹勇张红尘谢瑞庭杜鹏长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410076 中交四航局第六工程有限公司广东珠海519000

岩溶区基桩常刺穿不同高度的溶洞,承受桩顶竖向荷载或者单侧超载,但荷载传递机制尚不十分清楚.针对此状况,设计杠杆加载装置,测试刺穿不同高度溶洞桩顶部加载时的桩身应变及桩顶自由时单侧超载下桩身应变、土压力和侧移,获得穿洞桩的轴... 详细信息

岩溶区基桩常刺穿不同高度的溶洞,承受桩顶竖向荷载或者单侧超载,但荷载传递机制尚不十分清楚.针对此状况,设计杠杆加载装置,测试刺穿不同高度溶洞桩顶部加载时的桩身应变及桩顶自由时单侧超载下桩身应变、土压力和侧移,获得穿洞桩的轴力传递规律和单侧超载响应.结果表明:1)桩顶竖向荷载作用下,基桩从土层或溶洞进入岩层前,轴力-深度曲线存在界面效应,即土层或溶洞底部的基桩轴力增长,增长率随荷载增大而增大.溶洞内的桩身轴力-深度曲线呈“凹缩”状,其凹缩幅度随桩顶荷载和溶洞高度增大而增大.2)单侧超载作用下,桩身侧移、土压力、弹性抗力和弯矩均随超载和溶洞高度增大而增大.桩顶压力为零时,桩顶侧移最大,随深度增大而减小.土压力和弹性抗力在土层段沿深度先增大后减小.嵌岩桩和穿过溶洞桩体的桩身弯矩先随深度增大而增大,在土层底部最大,进入岩层和溶洞后减小.3)基桩垂直和水平承载力均随桩身刺穿的溶洞高度增大而降低.冲击钻进形成的洞内桩段不易发生受压或弯曲破坏.单侧超载作用下,穿洞桩最可能绕土、岩界面转动,在土层底部发生弯曲破坏.工程中,建议加大上部土层段桩径和配筋率,将扩径段嵌岩,以提高基桩水平承载力.

关键词：基础工程穿洞桩岩溶内力单侧超载模型试验

桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第11期47卷 3784-3791页

作者：周德泉颜超刘宏利长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 长沙理工大学岩土工程施工灾变防控与环境修复技术协同创新中心湖南长沙410114 湖北省路桥集团有限公司湖北武汉430000

采用模型试验研究桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度先增大、后减小,峰值在离土顶面0.22H^0.33H(H为地面以下桩长)处,因加载而快速增大;轴力P-深度z曲线呈倾斜的"S"形,桩身上部受拉、下部受压,... 详细信息

采用模型试验研究桩体复合地基受压过程中侧向约束桩工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度先增大、后减小,峰值在离土顶面0.22H^0.33H(H为地面以下桩长)处,因加载而快速增大;轴力P-深度z曲线呈倾斜的"S"形,桩身上部受拉、下部受压,峰值拉力出现在离土顶0.15H处,峰值压力出现在离土顶0.81H^0.92H处;摩阻力τ-深度z曲线整体上呈倾斜的"C"形,上段出现正摩阻力,下段出现负摩阻力,离土顶面0.18H处是中性点,峰值负摩阻力出现在离土顶面0.7H附近;弯矩M沿深度z先增大、后减小,有1~2个峰值,上部峰值出现在离土顶0.37H附近,下部峰值出现在离土顶0.59H^0.70H附近;间距小的边桩正轴力(包括峰值)和轴力零点埋深变化范围及负摩阻力峰值最大,间距大的边桩次之,中桩的最小;荷载达到复合地基压力Q-沉降s曲线拐点荷载之前,中桩弯矩最大,间距大的边桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;超过该拐点荷载之后,间距大的边桩弯矩最大,中桩弯矩次之,间距小的边桩弯矩最小;间距大的边桩的弯矩M与土顶面距离z曲线有1个峰值,而中桩和间距小的边桩有2个峰值。

关键词：桩体复合地基加载侧向约束桩

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路堤坡脚被动正斜桩工程响应试验研究

公路交通科技 2023年第7期40卷 60-67页

作者：周德泉谢旭黄鹏王创业李留玺长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 浙江省三建建设集团有限公司浙江杭州310016

被动正斜桩工程响应受到关注,为了解决坡脚处侧向约束桩可能向坡脚外倾斜,在路堤荷载作用下形成被动正斜桩的问题,在模型桩两侧对称粘贴应变片,使用双面胶黏贴土压力盒,通过PVC管设置百分表探针,设计杠杆加载装置,进行室内模型试验。对... 详细信息

被动正斜桩工程响应受到关注,为了解决坡脚处侧向约束桩可能向坡脚外倾斜,在路堤荷载作用下形成被动正斜桩的问题,在模型桩两侧对称粘贴应变片,使用双面胶黏贴土压力盒,通过PVC管设置百分表探针,设计杠杆加载装置,进行室内模型试验。对底端位置相同但向坡脚外倾斜0°,10°,20°的坡脚侧向约束桩进行研究。根据路堤填筑过程中的受力响应,获得坡脚正斜桩的弯矩、桩侧水平土压力和水平位移变化规律,为倾斜桩应用于软弱路基加固提供试验依据。结果表明:被动正斜桩桩身弯矩沿桩身自上而下先增大后减小再稍增大,峰值位置随倾斜度增大而略提高;加载侧水平土压力沿桩身自上而下先增大后减小再略增大,峰值位于桩长的0.3倍处;桩前土抗力沿桩身自上而下先增大后减小,峰值位于桩长的0.3倍处;直桩在荷载作用下以转动为主,稍有平移,正斜桩既平移也转动;p/p_(u)-y/y_(50)曲线平滑可以拟合;增加被动正斜桩倾斜角,其桩身弯矩、桩侧水平土压力、桩前土抗力、转动量减小,桩身平移量增大,桩自身越来越安全,但路基沉降增大,侧向约束作用降低。在实际工程中,为了发挥坡脚侧向约束桩的侧向约束效果,坡脚处侧向约束桩不宜设计为向坡脚外倾斜的正斜桩,并防止坡脚处侧向约束桩向坡脚外倾斜。

关键词：道路工程受力响应模型试验被动正斜桩 p/p_(u)-y/y_(50)曲线

路堤荷载下坡脚处不同排距斜直组合桩工程特性试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第7期53卷 2656-2667页

作者：周德泉蔡港旗胡鹏冯晨曦刘承昕曹之烨肖灿李留玺周毅长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 湖南省交通科学研究院有限公司湖南长沙410015 湖南中大检测技术集团有限公司湖南长沙410000 中交四航工程研究院有限公司广东广州510230

采用斜直组合桩加固坡脚软基,在此基础上,通过模型试验研究路堤循环加卸载下坡脚处不同排距斜直组合桩的工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度方向呈先增大、后减小的趋势,随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩桩侧土压力随排距... 详细信息

采用斜直组合桩加固坡脚软基,在此基础上,通过模型试验研究路堤循环加卸载下坡脚处不同排距斜直组合桩的工程特性。研究结果表明:桩侧土压力沿深度方向呈先增大、后减小的趋势,随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩桩侧土压力随排距增大而增大,在0.4L(L为桩长)处达到最大值;前排斜桩桩侧土压力随排距增大而减小,在0.6L处达到最大值。前排斜桩水平位移及其峰值随荷载和加载次数增大而增大,随排距增大而减小。上部位移增速大于下部位移增速,桩头位移增速最大。当排距为2.5d~4.0d(d为方桩边长)时,桩身水平位移峰值随排距增大而快速递减。桩身弯矩及其峰值随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩弯矩峰值出现在桩身中部,随排距增大而增大;前排斜桩弯矩峰值出现在桩头,随排距增大而减小。在均质砂土地基中,后排直桩将率先在桩身中部发生弯曲破坏,排距越大,破坏越早发生;前排斜桩将平移并绕桩底转动,最后在桩顶发生破坏。在工程实践中,建议排距取桩径或方桩边长的2.5倍,后排直桩的抗弯刚度取前排斜桩的2.5倍以上。

关键词：路基工程斜直组合桩模型试验工程特性

重复加卸载条件下全风化泥质砂岩累积变形与湿化规律试验研究

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岩石力学与工程学报 2013年第3期32卷 465-473页

作者：周德泉肖宏宇雷鸣夏兼孙义长沙理工大学岩土与隧道工程系湖南长沙410004 广东省长大公路工程有限公司广东广州510620

全风化泥质砂岩强度低,遇水后易崩解、软化,表现出与一般填料不同的工程特性。采用X射线衍射试验分析土样矿物成分,采用压缩试验和平板荷载试验研究重复加卸载条件下土样累积变形与湿化规律,以指导现场压实控制。结果表明:(1)全风化泥... 详细信息

全风化泥质砂岩强度低,遇水后易崩解、软化,表现出与一般填料不同的工程特性。采用X射线衍射试验分析土样矿物成分,采用压缩试验和平板荷载试验研究重复加卸载条件下土样累积变形与湿化规律,以指导现场压实控制。结果表明:(1)全风化泥质砂岩填土的压缩曲线在固结仪中呈下凹型,在平板荷载试验中呈上凸型,回弹曲线均呈下凹型;(2)第i+1次压缩–回弹曲线均位于第i次曲线下方,线形相似;(3)等载压缩次数增加,沉降增量递减,累积沉降增大,3次压实后,土体的残余变形趋于稳定;(4)超载压缩曲线将回归到首次压缩曲线的延长线上,具有记忆效应;(5)重复荷载越大,单次压缩总变形和永久变形越大;(6)重复荷载作用后的压实填土遇水产生湿化沉降;(7)湿化土的压缩–回弹曲线均呈下凹型,超载越高,相同荷载作用下的变形越小。现场压实过程中,增加压路机能量比增加压实次数可取得更好的压实效果。

关键词：土力学全风化泥质砂岩 X射线衍射试验压缩试验平板荷载试验累积变形湿化