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黄土层螺钉桩承载特性试验研究

西安科技大学学报 2025年第1期45卷 129-137页

作者：邓友生庄子颖肇慧玲魏焕卫陈茁吴阿龙董晨辉西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安科技大学桩承结构研究中心陕西西安710054 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

螺钉桩是一种新型可回收预制桩,具有经济、环保的特点。通过在桩侧表面增设螺纹结构,形同锯齿,可以改善传统桩土接触方式,能显著提升极限承载能力。为研究这种桩型的荷载传递机理与承载特性,采用模型试验与有限元分析相结合的方法,对比... 详细信息

螺钉桩是一种新型可回收预制桩,具有经济、环保的特点。通过在桩侧表面增设螺纹结构,形同锯齿,可以改善传统桩土接触方式,能显著提升极限承载能力。为研究这种桩型的荷载传递机理与承载特性,采用模型试验与有限元分析相结合的方法,对比分析了螺钉桩和等截面桩在加载过程中的竖向承载特性及桩周土体位移特征,探索了螺纹段长度与螺纹间距对承载力的影响规律。结果表明:螺钉桩荷载-沉降曲线呈缓变型变化特征,极限承载力与桩身材料利用率均优于等截面桩;螺钉桩主要通过桩侧摩阻力传递上部荷载,桩侧阻力约为等截面桩的4.57倍,呈现端承摩擦桩的承载特性;螺钉桩桩侧表面独特的锯齿结构可以充分发挥桩周土体协同工作,以调动螺牙槽口内外侧土体间的抗剪力;增加螺纹段长度可以增大桩身侧面与土体间的齿状咬合区域,从而显著提升螺钉桩极限承载力和材料利用率;随着螺纹间距的增大,螺纹内外侧土体沉降差异变小,破坏方式发生变化。当距径比为0.75~1.0时,螺钉桩极限承载力与桩身材料利用率均取得较大值。研究成果可为螺钉桩基础的设计提供依据。

关键词：螺钉桩模型试验数值计算极限承载力材料利用率

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基于分形理论的香根草根系护坡力学性能分析

农业工程学报 2024年第4期40卷 147-154页

作者：邓友生姚志刚段邦政李龙孟丽青肇慧玲西安科技大学桩承结构研究中心西安710054 湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

为了定量评价香根草根系护坡效果,该研究以不同生长期的香根草为对象,基于植被生态学和分形理论获取根系形态参数指标,分析根系分形维数与生长期间演化规律。通过室内三轴试验研究不同含根量和根系分布方式对根土复合体抗剪强度的影响,... 详细信息

为了定量评价香根草根系护坡效果,该研究以不同生长期的香根草为对象,基于植被生态学和分形理论获取根系形态参数指标,分析根系分形维数与生长期间演化规律。通过室内三轴试验研究不同含根量和根系分布方式对根土复合体抗剪强度的影响,分析根土复合体黏聚力和内摩擦角与根系分形维数间关系,并建立考虑香根草根系分形维数的边坡稳定性系数模型。结果表明:香根草根系数量和含根量与根系分形维数基本呈线性关系,而根系表面积与根系分形维数呈对数关系,三者均随根系分形维数增多而增大,但增幅均逐渐减小。含根量由0增加至1.0%时,根土复合体黏聚力、内摩擦角分别提高了72.0%和6.9%,含根量对黏聚力影响较大。不同根系分布方式对边坡稳定性影响能力由小到大依次为竖向、倾斜、相交和混合分布,同素土边坡相比,相交和混合分布根系的边坡稳定性系数分别提高了14.7%和15.8%,含根量为1.0%时,相交分布根系的边坡稳定性系数提高了28.4%。根系分形维数与边坡稳定性系数呈线性关系,利用根系分形维数能够评价边坡稳定性。研究结果可为香根草护坡工程提供参考。

关键词：边坡稳定性分形维数根土复合体香根草生长期根系分布含根量

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不同垫层下煤矸石桩网复合路基承载特性

岩土力学 2024年第7期45卷 1895-1905页

作者：邓友生姚志刚冯爱林李龙孟丽青肇慧玲西安科技大学桩承结构研究中心陕西西安710054 西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为综合利用固体废弃物煤矸石,将其取代部分传统细骨料制备煤矸石混凝土桩。开展了土工格栅和土工格室加筋垫层下煤矸石桩网复合路基室内模型试验,分析路堤顶面荷载-沉降关系、加筋垫层传荷能力和桩身应力的差异性。同时,建立有限元计算... 详细信息

为综合利用固体废弃物煤矸石,将其取代部分传统细骨料制备煤矸石混凝土桩。开展了土工格栅和土工格室加筋垫层下煤矸石桩网复合路基室内模型试验,分析路堤顶面荷载-沉降关系、加筋垫层传荷能力和桩身应力的差异性。同时,建立有限元计算模型,研究不同加筋材料应力和变形规律,揭示土工格室应用于加筋垫层作用机制。结果表明:在本次试验中,同土工格栅相比,土工格室加筋垫层显著减小路堤顶面沉降约29.71%。土工格室加筋垫层下桩顶和桩间处土压力衰减量分别约61.51%、56.35%,充分发挥了筏板效应和应力扩散效应。采用土工格室加筋垫层,路堤荷载能够被有效传递至煤矸石桩体,在路基中心处和沿路基横断方向桩身应力极值分别采用土工格栅加筋垫层的1.78、1.80倍。土工格室和土工格栅应力分布规律分别呈“V”型和“U”型变化特征,且土工格室的应力最大值大于土工格栅。土工格室特有的蜂窝状结构对路堤填料产生侧向环箍和肋条摩阻力作用,通过自身张拉变形有效地扩散路堤荷载。

关键词：桩网复合路基煤矸石桩土工格室加筋垫层荷载传递桩身应力

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刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

中国铁道科学 2024年第1期45卷 26-35页

作者：邓友生李文杰张克钦李龙姚志刚肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安科技大学桩承结构研究中心陕西西安710054

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组... 详细信息

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明:刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。

关键词：路基刚度差异桩桩网结构承载特性模型试验数值计算

基于响应面回归模型的纤维混凝土力学性能分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第9期51卷 177-187页

作者：邓友生孟丽青郑云方邹新军姚志刚肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 湖南大学土木工程学院长沙410082 西安科技大学桩承结构研究中心西安710054

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,构建响应面回归模型,对比分析其力学试验实测值和预测值,并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明:此回归模型有效且可信度高... 详细信息

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,构建响应面回归模型,对比分析其力学试验实测值和预测值,并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明:此回归模型有效且可信度高,可用于分析试验结果;两种纤维交互作用、水灰比与纤维素纤维交互作用对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度影响显著;模型预测最优水灰比为0.30,纤维素纤维掺量为0.90 kg/m3,玄武岩纤维掺量为4.00 kg/m3,强度预测值与试验值间相对误差绝对值均小于5%,该回归模型可为混杂纤维轻骨料高强混凝土的配合比多目标优化提供参考.

关键词：响应面方法高强混凝土混杂纤维渴求函数配合比优化

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响应面回归模型分析纤维高强混凝土力学性能

湖南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邓友生孟丽青郑云方邹新军姚志刚肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学桩承结构研究中心湖南大学土木工程学院

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响，构建响应面回归模型，对比分析其力学试验实测值和预测值，并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明：此回归模型有效且可... 详细信息

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响，构建响应面回归模型，对比分析其力学试验实测值和预测值，并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明：此回归模型有效且可信度高，可用于分析试验结果；两种纤维交互作用、水灰比与纤维素纤维交互作用对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度作用显著；模型预测最优水灰比为0.30，纤维素纤维掺量为0.90 kg/m3，玄武岩纤维掺量为4.00 kg/m3，强度预测值与试验值间相对误差绝对值均小于5%，该回归模型可为混杂纤维轻骨料高强混凝土的配合比多目标优化提供参考.

关键词：响应面方法高强混凝土混杂纤维渴求函数配合比优化

刚性桩-半刚性桩-土工格栅增强路基承载及影响参数

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中国公路学报 2024年第2期37卷 209-218页

作者：邓友生李文杰冯忠居张克钦李龙姚志刚肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安科技大学桩承结构研究中心陕西西安710054 长安大学公路学院陕西西安710064

刚性桩-半刚性桩-土工格栅是加固路基工程的一种有效方法,与传统桩网结构路基相比,桩-土相互作用更为复杂。为分析其承载特性,尤其是刚性桩桩身长度、桩径、桩间距和土工加筋材料及其种类对路基沉降和桩土应力比的影响规律,研究了复合... 详细信息

刚性桩-半刚性桩-土工格栅是加固路基工程的一种有效方法,与传统桩网结构路基相比,桩-土相互作用更为复杂。为分析其承载特性,尤其是刚性桩桩身长度、桩径、桩间距和土工加筋材料及其种类对路基沉降和桩土应力比的影响规律,研究了复合路基加固优化设计方案,开展了在静力荷载下的室内模型试验和有限元方法理论计算。研究结果表明:刚性桩和半刚性桩的承载力均主要由侧摩阻力分担,但侧摩阻力发挥程度存在一定差异;路堤上部荷载在刚性桩-半刚性桩-土工格栅加固路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,沿路堤行车方向向路堤横断面方向扩散;桩顶平面土体沉降在横断面上呈“W”分布,刚性桩能够显著减少其桩顶位置土体沉降量;在一定范围内,增加刚性桩的桩身长度、增大桩径、减小桩间距,能够减小7.12%~35.96%的路基土体变形和路基总沉降量,并提高路堤承载能力;在路堤中设置土工加筋材料,其与碎石垫层协同工作,可协调荷载在路基中重新分配,使其内部应力分布更为均衡;与土工格栅相比,土工格室具有三维立体结构,对减小路基内部土体沉降和调节荷载传递有更好的效果。在实际工程中,应根据上部荷载和地质条件,合理设计桩身长度、桩径和桩间距,选用合适的横向加筋体。

关键词：路基工程桩顶沉降模型试验土工格室有限元分析影响参数

温度-荷载作用下新旧混凝土道面接缝力学性能

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西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2022年第6期54卷 899-905页

作者：邓友生姚志刚邓明科李明李龙肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安科技大学桩承结构研究中心陕西西安710054 上海华东民航机场建设监理有限公司上海200050

为研究新旧混凝土道面接缝处温度-荷载对机场道面板间力学性能的影响,基于Winkler地基模型,采用有限元方法建立了道面结构温度场计算模型.同时对华东地区某机场道面进行了重型落锤式弯沉测试,通过对比分析新旧道面板上不同位置处的弯沉... 详细信息

为研究新旧混凝土道面接缝处温度-荷载对机场道面板间力学性能的影响,基于Winkler地基模型,采用有限元方法建立了道面结构温度场计算模型.同时对华东地区某机场道面进行了重型落锤式弯沉测试,通过对比分析新旧道面板上不同位置处的弯沉、脱空判定值及传荷系数的变化规律,验证了计算模型的可靠性,进一步分析板底拉应力作用机理.结果表明:现场测试弯沉值考虑温度的影响,以保证对新旧道面板的板底脱空判定值和接缝传荷能力评价结果的可靠性;新旧道面间接缝的传荷系数与温度呈较好的二次曲线关系;随温度升高,在荷载作用下板底集中应力无法有效地释放,新道面的板底拉应力明显增大;提高道面板弹性模量可增强接缝处新旧道面板间应力扩散传递,但也会增大板底拉应力,易导致道面板沿板底向板顶开裂破坏.

关键词：水泥混凝土路面温度场弯沉值接缝传荷板底拉应力

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扩底桩竖向承载特性及群桩效应研究

铁道建筑 2024年第2期64卷 107-111页

作者：邓友生吴阿龙陈茁庄子颖肇慧玲董晨辉西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 西安交通工程学院轨道交通工程安全与智能控制重点实验室西安710300 西安科技大学桩承结构研究中心西安710054

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距... 详细信息

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距对群桩效应影响。结果表明:扩底单桩和扩底桩筏结构荷载沉降曲线均为缓变型;扩底桩极限承载力随扩径比增大而逐渐增大,扩径比2.5~3.0时极限承载力增幅变缓,建议扩底桩扩径比取2.5~3.0;由于桩土共同沉降,桩间土压缩,桩土作用更充分,扩底桩筏基础中心桩侧摩阻力荷载分担比比扩底单桩增大了17.71%;群桩效应系数随桩间距增大而逐渐增大,桩间距为4.5~5.0倍桩直径时群桩效应系数增幅较小,群桩效应较弱,建议扩底桩筏基础桩间距取值不小于4.5倍桩直径。

关键词：扩底桩筏结构模型试验承载特性群桩效应扩径比桩间距