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岩土力学 2024年第6期45卷 1661-1674,1685页

作者：胡伟李砥柱林志冯世进黄勇祥湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 同济大学地下建筑与工程系上海200092 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410007

目前对多锚片螺旋锚倾斜拉拔承载特性机制的认识尚不全面,承载力计算方法也还不成熟。采用自制模型试验装置开展了双锚片螺旋锚的多角度倾斜拉拔模型试验,分析了荷载倾角、埋深比对荷载−位移曲线和抗拔承载力因子的影响规律。通过量化... 详细信息

目前对多锚片螺旋锚倾斜拉拔承载特性机制的认识尚不全面,承载力计算方法也还不成熟。采用自制模型试验装置开展了双锚片螺旋锚的多角度倾斜拉拔模型试验,分析了荷载倾角、埋深比对荷载−位移曲线和抗拔承载力因子的影响规律。通过量化水平向和竖向的控制程度分析了两个方向的耦合效应;基于数值模拟标定了锚片间距和荷载倾角对锚片上土压力的影响,提出了锚片上土压力影响系数计算方法,引入考虑位移影响的土压力近似计算方法和p-y曲线法,构建了双锚片螺旋锚倾斜拉拔力学模型,提出了双锚片螺旋锚倾斜拉拔承载力计算方法和相应步骤,并在3个试验案例的计算中取得了较好的效果。所提模型和计算方法的研究思路可推广至其他多锚片的情况,但螺旋锚需满足属于刚性短桩的前提条件。

关键词：螺旋锚倾斜拉拔模型试验锚片间距承载力

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砂土中平板圆锚倾斜拉拔承载特性模型试验研究

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岩土力学 2021年第11期42卷 3059-3068,3168页

作者：林志胡伟赵璞陈秋南贺建清陈洁史旦达湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 华陆工程科技有限责任公司陕西西安710000 仲恺农业工程学院城乡建设学院广东广州510225 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

螺旋锚倾斜拉拔时水平和竖向之间存在较强的耦合效应,但其耦合机制尚不甚明晰,缺乏定量评价依据。采用平板圆锚模拟单叶片螺旋锚在中密砂中开展倾斜拉拔模型试验,通过自制透明试验箱结合数字照相测量技术深入揭示平板圆锚倾斜拉拔承载... 详细信息

螺旋锚倾斜拉拔时水平和竖向之间存在较强的耦合效应,但其耦合机制尚不甚明晰,缺乏定量评价依据。采用平板圆锚模拟单叶片螺旋锚在中密砂中开展倾斜拉拔模型试验,通过自制透明试验箱结合数字照相测量技术深入揭示平板圆锚倾斜拉拔承载机制及各因素影响规律。主要结论如下:锚周土体位移场和剪应变场的对称性随荷载角度的变化可分为两个发展阶段。埋深比对位移场对称形态的影响较之对剪应变场的影响更为显著。随着荷载角度的减小,锚周土体运动模式由竖向拉拔时的竖向运动模式向水平拉拔时的旋转运动模式逐步转化,倾斜拉拔时,两种模式共存。随着荷载角度减小,拉拔承载荷载位移曲线表现为由软化型向硬化型转化。荷载角度、埋深比越大,荷载位移曲线震荡性越显著。不同埋深比下,承载力增长曲线三区间特征鲜明,可用3段式一次函数进行拟合。控制程度参数Cd可反映控制方向随荷载角度的演化过程。荷载角度在[0°, 80°]区间时,水平方向对倾斜拉拔承载特性起控制作用,[80°, 90°]区间则由竖向拉拔起控制作用;竖向拉拔作用可显著提高平板锚的水平承载能力。对倾斜拉拔平板锚或螺旋锚承载极限状态进行判别时,应首先明确承载特性的控制方向。

关键词：平板圆锚模型试验倾斜拉拔极限承载力数字照相测量技术

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砂土中螺旋桩倾斜拉拔承载特性与承载力计算方法研究

砂土中螺旋桩倾斜拉拔承载特性与承载力计算方法研究

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作者：杨枭湖南科技大学

学位级别：硕士

螺旋桩因其施工简便、经济高效等特点,已在并将持续在电力、通信、建筑、海洋工程、边坡支护等工程领域中被广泛应用。极限抗拔承载力作为螺旋桩基础设计的基本指标,其抗拔承载机理与承载力计算方法一直是研究的热点和难点。目前的研究... 详细信息

螺旋桩因其施工简便、经济高效等特点,已在并将持续在电力、通信、建筑、海洋工程、边坡支护等工程领域中被广泛应用。极限抗拔承载力作为螺旋桩基础设计的基本指标,其抗拔承载机理与承载力计算方法一直是研究的热点和难点。目前的研究多针对螺旋桩竖向与水平拉拔,倾斜拉拔工况则研究较少,荷载角度对其承载特性影响规律的认识并不充分。对于各锚片独立承载的多锚螺旋桩,相关斜向拉拔试验与理论研究更为少见,难以指导工程实际。此外,既有成果对于螺旋桩竖直与水平方向抗拔承载机理的有些认识还未形成统一,相关滑动面力学模型众多,不同方法计算结果差异较大,其本质是承载机理揭示不充分所导致的。因此,研究倾斜拉拔螺旋桩承载特性对于深化其抗拔承载机理、推动其极限承载力计算理论的发展以指导工程实践均具有重要意义。本文基于可视化模型试验装置,采用数字照相量测技术,对双锚螺旋桩开展了5个埋深比、5个荷载倾角,共计25种工况的拉拔试验。依据荷载位移曲线与不同工况下的桩(锚)周土体位移变形场,分析埋深比及荷载倾角对螺旋桩承载特性的影响。结果表明:荷载倾角相同时,极限承载力随埋深的增加不断增大,但增长速率则与荷载倾角存在关联。首层锚片埋深比达到5,荷载倾角大于45°,随着埋深比的增加,极限承载力的增速逐渐减小,趋近于一个临界值;而当倾角小于45°,其增速则不断增大。可以预见,存在一个埋深使得较小荷载倾角下的极限拉拔承载力与较大荷载倾角下的承载力相等。本次试验工况下,埋深比相同时,极限承载力随荷载倾角的增大先增加后减小,存在峰值;随着埋深比的增加,该峰值对应的荷载倾角不断减小,趋近于67.5°;一定工况下,竖向荷载分量的存在可显著提高螺旋桩的水平承载能力。采用有限元分析软件Optum G2对单锚螺旋桩倾斜拉拔和具有不同层间距的双锚螺旋桩竖向与水平拉拔进行了数值模拟,近一步理清了埋深比及荷载倾角对螺旋桩承载特性的影响规律,同时研究了层间距对锚片表面土压力系数的影响。结果表明:增大荷载倾角或增大埋深比均会减弱螺旋桩的转动效应,竖向运动效应则得到强化;锚片间距对于层间锚片脱离区土压力系数影响微弱,而对于层间挤压区,竖向拉拔荷载作用下,层间距较小将弱化其上土压力系数;水平荷载作用下,拉拔侧挤压区土压力系数受层间距影响显著,而另一侧则受影响较小。本文基于数值模拟结果对该影响系数进行了拟合计算。此外,本文研究建立了单锚螺旋桩倾斜拉拔力学分析模型,通过引入“考虑位移影响的土压力近似计算方法”求取锚片上的土压力,采用王国粹归一化模型计算桩体所受水平抗力,并考虑锚桩受到的侧摩阻力,开展力学极限平衡分析,推导了单锚螺旋桩斜向抗拔极限承载力理论解。在单锚螺旋桩基础上,考虑层间距对锚片上土压力的影响系数,分析双锚螺旋桩受力模型,开展力学极限平衡分析,推导建立了双锚螺旋桩倾斜拉拔极限承载力计算方法。计算对比结果表明:本文研究所建立的理论计算方法对已有试验案例表现出较好的适用性。

关键词：倾斜拉拔螺旋桩模型试验数值模拟理论分析极限承载力

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砂土中单桩倾斜向抗拔加载试验研究

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建筑科学 2020年第S1期36卷 88-93页

作者：潘志杰俞剑王博伟同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 上海绿色环保能源有限公司上海200433

深远海域漂浮式风机的抗拔桩基础为上部结构提供锚泊力,桩基受到竖向浮力和水平波浪荷载耦合作用。为探究抗拔桩倾斜向承载特性,采用一套单桩多角度加载的试验装置,开展砂土中不同加载角度和埋置深度的单桩倾斜向抗拔加载试验。对试验... 详细信息

深远海域漂浮式风机的抗拔桩基础为上部结构提供锚泊力,桩基受到竖向浮力和水平波浪荷载耦合作用。为探究抗拔桩倾斜向承载特性,采用一套单桩多角度加载的试验装置,开展砂土中不同加载角度和埋置深度的单桩倾斜向抗拔加载试验。对试验结果进行归一化分析,得到了桩基倾斜向加载的归一化强度包络面方程。研究发现,随着加载角度的减小,单桩极限承载力呈现先增大后减小的趋势;相对于竖向承载力,桩长增加对水平向承载力增加更明显。最后,本文进一步结合现有单桩竖向和水平向极限承载公式,根据试验得到的强度包络面方程,建立了砂土中单桩倾斜向抗拔承载力的简化分析算法。

关键词：抗拔桩倾斜拉拔极限承载力承载力包络面

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