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水平力作用下盘位置对扩盘桩土体破坏状态影响研究

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水平力作用下盘位置对扩盘桩土体破坏状态影响研究

作者：张玉辉吉林建筑大学

学位级别：硕士

混凝土扩盘桩作为一种新型桩,在工程领域发挥了其独特的优势,它是在普通直孔桩的基础上,通过挤压、旋扩或钻扩等施工工艺在桩上增设承力盘,提高了桩体的端承力与侧摩阻力,并使桩体的受力机理发生了变化。与普通混凝土直孔桩相比,混凝土... 详细信息

混凝土扩盘桩作为一种新型桩,在工程领域发挥了其独特的优势,它是在普通直孔桩的基础上,通过挤压、旋扩或钻扩等施工工艺在桩上增设承力盘,提高了桩体的端承力与侧摩阻力,并使桩体的受力机理发生了变化。与普通混凝土直孔桩相比,混凝土扩盘桩具有良好的竖向及水平承载性能,具有较好的发展前景。目前,关于混凝土扩盘桩在竖向承载性能的研究已经取得了一定的成果,但在水平承载性能的研究方面还存在较大的欠缺,为完善混凝土扩盘桩在水平荷载作用下的研究,本文在前期混凝土扩盘桩研究成果的基础上,进一步研究盘位置对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。混凝土扩盘桩与普通桩最大的不同之处便是存在承力盘,由于在设置承力盘时具有灵活可变性,而承力盘的位置在一定程度上会影响桩周土体受力状态及承载力,因此对承力盘位置的研究具有实际意义。为了更好的指导工程实践,本文将借助模型试验和ANSYS模拟研究盘位置对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态的影响。在试验方面,设计了小比例半面桩原状土模型试验方法,并制作了取土器及加载装置,进行模型桩试验研究,由于采用半面桩,可以观察土体从加载到破坏的整个过程,在此期间记录桩周土破坏状态的和桩顶位移值并分析试验结果;同时运用ANSYS有限元模拟软件对混凝土扩盘桩的盘位置进行模拟计算分析,提取相应的荷载位移及应力应变数据,根据桩的应力及位移变化规律以及桩周土体的破坏现象,分析在不同盘位置下盘端阻力和侧摩阻力的变化规律。通过模型试验和ANSYS模拟对比,分析不同承力盘位置对桩周土体的破坏状态,最终得出盘位置到桩顶的距离越小,水平承载力越高,但其距离不应小于合理范围,以避免盘上土体发生整体破坏。本文通过盘位置对混凝土扩盘桩水平承载力及桩周土体破坏状态的影响研究,完善了混凝土扩盘桩设计理论,并改进了混凝土扩盘桩水平承载力计算方法,为混凝土扩盘桩在实际工程中的应用及桩基础的研究发展提供了一定的理论指导。

关键词：混凝土扩盘桩承力盘位置水平承载力土体破坏状态

盘径对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

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盘径对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

作者：王洁吉林建筑大学

学位级别：硕士

目前,关于混凝土扩盘桩水平承载力的理论和试验研究已取得了一定的成果,但仍处于初步阶段。分析目前的研究现状,对混凝土扩盘桩在水平力作用下的研究还存在一些问题:首先,混凝土扩盘桩与直孔桩相比,桩周土受力情况发生较大变化,因此,目... 详细信息

目前,关于混凝土扩盘桩水平承载力的理论和试验研究已取得了一定的成果,但仍处于初步阶段。分析目前的研究现状,对混凝土扩盘桩在水平力作用下的研究还存在一些问题:首先,混凝土扩盘桩与直孔桩相比,桩周土受力情况发生较大变化,因此,目前参考普通直孔桩得出的混凝土扩盘桩单桩极限抗倾覆承载力的计算方式不够合理。其次,已有的研究中,多数是对桩体本身的破坏研究,而对桩周土体的破坏对承载力的影响的研究几乎没有。第三,对于单桩承载力的主要影响因素如:承力盘直径、间距、位置、坡度、数量等,只是做了定性的分析,缺少可靠的理论依据。所以,还需对各影响因素、土体破坏状态作进一步研究,提出更为合理的混凝土扩盘桩水平承载力计算模式。本文选定承力盘盘径这一影响因素,通过理论分析和小比例模型试验的方法深入探讨盘径对混凝土扩盘桩水平承载力及桩周土体破坏状态的影响。理论分析采用ANSYS有限元模拟软件,建立不同盘径的扩盘桩桩土模型,对扩盘桩和土体的位移和应力结果进行对比分析。小比例模型试验则在理论分析的基础上,将桩土模型尺寸按1:30缩小,确定试验桩土模型。试验过程中随时记录荷载、位移数据,并用相机记录桩土相互作用情况。最后,对比分析理论与试验结果,清晰的看出水平力作用下桩土相互作用机理,得出盘径与桩径的最优比例,并首次提出考虑土体破坏的前提下,混凝土扩盘桩水平极限承载力计算模式。本文的重点及创新之处在于试验方法,试验方法依然采用原状土可视试验装置。由于一般建(构)筑物通常处于竖向力和水平力共同作用的环境中,所以本次试验加载装置在原有竖向力加载装置的基础上经过反复推敲、试验、改进,实现了竖向力和水平力同时加载。同时在已有试验的基础上,对取土器及取土方法进一步改进,力求获取更加完整的原状土试块。由于试验过程全程可视,通过对桩周土体破坏过程的观察记录,弥补了扩盘桩研究中对土体破坏状态研究的空白。本文关于盘径对混凝土扩盘桩水平承载力及土体破坏状态的影响研究成果,将完善扩盘桩桩型设计理论,丰富扩盘桩水平承载力计算方法,为混凝土扩盘桩在承受水平力的建(构)筑物中的应用起到了极大的推动作用。同时,对试验方法的改进与创新,为桩基础的研究发展提供了借鉴。

关键词：混凝土扩盘桩盘径水平承载力土体破坏状态计算模式

盘数量对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

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盘数量对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

作者：黄子轩吉林建筑大学

学位级别：硕士

混凝土扩盘桩为变截面设计,在不同土层增设承力扩大盘,增加桩土接触面积,使其在承载能力方面更加突显优势。且由于成桩工艺完善,使其具有节省材料、绿色环保、环境适应性强等优势。但从目前实际研究成果来看,该桩型的研究还处于初级阶段... 详细信息

混凝土扩盘桩为变截面设计,在不同土层增设承力扩大盘,增加桩土接触面积,使其在承载能力方面更加突显优势。且由于成桩工艺完善,使其具有节省材料、绿色环保、环境适应性强等优势。但从目前实际研究成果来看,该桩型的研究还处于初级阶段,并不能完全的满足工程的实际需求,成果多集中在竖向荷载作用下,而对水平荷载作用下桩的性能及桩周土体破坏状态的影响、荷载传递机理、承载性能、破坏机理以及沉降、群桩效应等方面的研究相对欠缺。本文通过试验研究和理论分析相结合的方法,从盘数量入手,研究水平力作用下,盘数量对混凝土扩盘桩水平承载力以及土体破坏状态的影响。在试验研究方面,创新性的提出利用原状土半截面桩模型试验方法,利用特制取土器和研究设计的半截面桩,克服了埋土试验土样失真的问题,并达到全过程可视性观察桩-土破坏形式,使试验结果与实际工程更贴近。同时利用直孔桩作为对照组,按实际工程混凝土扩盘桩规格的1:35缩小制作模型桩,并控制盘数量为单一变量,进行对比试验,从桩土相互作用,位移-荷载曲线方面,进行研究并分析了盘数量与混凝土扩盘桩桩周土体破坏的关系。其结果表明:从桩土相互作用来看,水平力作用下,混凝土扩盘桩发生刚体转动,其桩土相互压缩,随着转角增加,盘下作用范围增加,呈滑移线形状收敛,直至发生滑移破坏,桩顶处土体上拱,沿中线位置开裂。并随着盘数量的增加,旋转点发生改变,逐渐向桩端方向下移,盘下土体滑移的范围增大,承力扩大盘产生抵抗弯矩增加,提高桩的承载能力,减小直桩部分的受力;从位移-荷载曲线方面来看,相同荷载时,随着盘数量的增多,桩顶水平位移越来越小。因此盘数量的增多有效减小了桩顶的水平位移。在理论研究方面,运用ANSYS软件对同规格混凝土扩盘桩按1:1比例进行建模分析,提取相应位移及应力数据,研究表明:剪应力的最大值主要集中在承力盘部分,并且每个承力盘处均产生相应的正剪应力,来减小桩身处受力,说明承力盘数量对提高混凝土扩盘桩水平承载能力具有有利影响。另外,从位移-荷载曲线的位移云图中可以得出,承力扩大盘的数量对减小桩顶水平位移有显著影响。同时通过对比试验研究与理论分析结果,验证了试验与理论分析的一致性和准确性。并且分析发现:承力扩大盘对桩的水平抗力贡献率逐渐减弱,表明承力扩大盘的数量存在合理的取值范围,即1个为最优,3个尚可,不宜再多。通过本文的研究,将更加明确在水平力作用下,盘数量对混凝土扩盘桩水平承载力以及土体破坏状态的影响。进一步完善原状土半面桩模型试验方法、试验装置及混凝土扩盘桩的理论研究,促进混凝土扩盘桩的推广与使用。

关键词：混凝土扩盘桩水平承载力土体破坏状态承力扩大盘数量

盘间距对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

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盘间距对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响研究

作者：于洋吉林建筑大学

学位级别：硕士

混凝土扩盘桩作为一种新型的桩基础型式,其特点是具有承载力高、抗倾覆能力强、沉降量小、施工工艺简单、适用成桩工艺范围广以及适应性强等诸多优点。能够充分利用工程地质条件,在达到承载力的同时可以缩短桩长,节约建筑材料用量,实现... 详细信息

混凝土扩盘桩作为一种新型的桩基础型式,其特点是具有承载力高、抗倾覆能力强、沉降量小、施工工艺简单、适用成桩工艺范围广以及适应性强等诸多优点。能够充分利用工程地质条件,在达到承载力的同时可以缩短桩长,节约建筑材料用量,实现更好的社会价值,因此具有较好的发展前景。目前,国内外学者对竖向荷载作用下混凝土扩盘桩影响状态的研究已经较为成熟,但对水平荷载作用下混凝土扩盘桩影响状态的研究相对较少,在现有的研究当中,其研究内容更侧重于对桩身受力特性的分析,对桩周土体的破坏状态分析较少,而当混凝土扩盘桩刚度足够大时,桩周土体的破坏状态最终决定了其水平承载力的计算方法;在对混凝土扩盘桩水平承载力影响因素的理论研究中,对盘位置这一因素研究较多,而对盘间距、盘坡脚、盘数量、盘径、盘截面型式等其他因素研究较少,同时也缺乏相关试验研究。在仅有的少量对盘间距研究的文献中,大多通过有限元软件进行模拟分析,无法准确地判断桩周土体的破坏状态。本文主要以承力扩大盘间距为主要参数变量,通过ANSYS有限元软件数值模拟,分析水平荷载作用下不同盘间距模型桩桩顶水平位移、桩身弯矩和桩周土体应力的变化关系,确定盘间距这一参数对混凝土扩盘桩水平承载力的影响;同时,根据ANSYS有限元模拟中的桩土构筑模型,设计并进行原状土小比例半截面模型桩试验研究,全程观测不同盘间距模型桩土作用变化过程,直接观察和分析桩顶水平位移随荷载变化趋势和桩周土体破坏情况,验证ANSYS有限元模拟中得出的结论,进一步确定盘间距对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。通过本文的研究能够定性地确定水平荷载作用下混凝土扩盘桩的破坏特征和盘间距的大小对其水平承载力的影响,完善了混凝土扩盘桩的设计理论基础,为该型桩的进一步研究提供了借鉴,有益于该型桩在未来实际工程中的推广应用。

关键词：混凝土扩盘桩土体破坏状态承力扩大盘水平承载力 ANSYS模拟盘间距

水平力作用下盘位置对扩盘桩土体破坏状态影响的试验研究

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水平力作用下盘位置对扩盘桩土体破坏状态影响的试验研究

盘数量对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响试验研究

土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会

作者：钱永梅刘家良张玉辉吉林建筑大学

混凝土扩盘桩是一种新型变截面桩基础,采用原状土小比例半截面模型桩试验方法,观察土体从加载到破坏的整个过程,研究水平力作用下,承力盘的盘位置对桩周土体破坏状态及对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。关于盘位置对混凝土扩盘桩水平承... 详细信息

混凝土扩盘桩是一种新型变截面桩基础,采用原状土小比例半截面模型桩试验方法,观察土体从加载到破坏的整个过程,研究水平力作用下,承力盘的盘位置对桩周土体破坏状态及对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。关于盘位置对混凝土扩盘桩水平承载力及土体破坏状态的影响研究,将完善混凝土扩盘桩设计理论,为桩基础的研究发展提供了借鉴。

关键词：混凝土扩盘桩水平承载力盘位置土体破坏状态试验研究

来源： cnki会议评论

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盘数量对水平力作用下扩盘桩土体破坏状态影响试验研究

盘间距对水平力作用下混凝土扩盘桩土体破坏状态试验研究

土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会

作者：钱永梅何嫚嫚黄子轩吉林建筑大学

混凝土扩盘桩作为新型变截面桩之一,具有承载力高、抗倾覆能力强、设计位置灵活等优点。但盘参数对破坏状态和承载力的影响还有待于进一步研究。以盘数量为主要参数,创新性的提出原状土半面桩模型试验方法,研究水平力作用下盘数量对混... 详细信息

混凝土扩盘桩作为新型变截面桩之一,具有承载力高、抗倾覆能力强、设计位置灵活等优点。但盘参数对破坏状态和承载力的影响还有待于进一步研究。以盘数量为主要参数,创新性的提出原状土半面桩模型试验方法,研究水平力作用下盘数量对混凝土扩盘桩水平承载力以及土体破坏状态的影响。

关键词：混凝土扩盘桩盘数量水平承载力土体破坏状态试验研究

来源： cnki会议评论

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盘间距对水平力作用下混凝土扩盘桩土体破坏状态试验研究

桩间距对混凝土扩盘桩双桩抗拔承载性能试验研究

土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会

作者：钱永梅方博浩于洋吉林建筑大学

盘间距是影响水平力作用下混凝土扩盘桩承载力及破坏状态重要因素。采用原状土小比例半截面模型桩试验方法,分析水平力作用下桩顶水平位移变化趋势和桩周土体破坏状态,定性地确定了盘间距对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。为混凝土扩盘... 详细信息

盘间距是影响水平力作用下混凝土扩盘桩承载力及破坏状态重要因素。采用原状土小比例半截面模型桩试验方法,分析水平力作用下桩顶水平位移变化趋势和桩周土体破坏状态,定性地确定了盘间距对混凝土扩盘桩水平承载力的影响。为混凝土扩盘桩在实际工程中应用提供了可靠的理论依据。

关键词：混凝土扩盘桩水平承载力土体破坏状态盘间距试验研究

来源： cnki会议评论

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建筑结构 2023年第S1期53卷 2659-2663页

作者：马淼钱永梅艾立双翟莲艾嵩迪吉林建筑大学土木工程学院长春130118 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司长春130022

混凝土扩盘桩(以下简称CEP桩)为一种新型变截面桩基础,与传统直孔灌注桩有着截然不同的桩身构造,相较于直孔灌注桩,其抗拔承载性能更为良好,施工过程也更加经济、绿色、节能、环保,在实际工程中也被逐渐应用。CEP桩在竖向受拉作用下,桩... 详细信息

混凝土扩盘桩(以下简称CEP桩)为一种新型变截面桩基础,与传统直孔灌注桩有着截然不同的桩身构造,相较于直孔灌注桩,其抗拔承载性能更为良好,施工过程也更加经济、绿色、节能、环保,在实际工程中也被逐渐应用。CEP桩在竖向受拉作用下,桩间距是影响桩基础抗拔承载性能的重要因素。本文通过小比例半截面桩的试验方法,研究桩间距对双桩基础抗拔承载性能的影响。通过对比分析得出结论:CEP双桩的破坏过程与单桩基本相同;承力盘同位布置更为合理,且桩间距越大,承载能力越高;当需要错位布置承力盘时,应将最上盘布置在远离土体表面处。为群桩的研究奠定了基础,进一步完善了混凝土扩盘桩的理论体系,也为CEP桩在实际工程中的推广提供了理论支持。

关键词：桩间距混凝土扩盘桩双桩抗拔性能土体破坏状态试验研究

桩间距对混凝土扩盘桩双桩基础抗拔承载性能影响研究

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桩间距对混凝土扩盘桩双桩基础抗拔承载性能影响研究

作者：艾嵩迪吉林建筑大学

学位级别：硕士

混凝土扩盘桩作为一种新型的变截面桩基础,相较于直孔桩,它的抗拔承载性能更为良好。在近些年来混凝土扩盘桩逐步应用于实际工程中,随着施工机具的更新换代,施工过程也更加经济、绿色、节能、环保。国内外学者对于混凝土扩盘桩单桩的性... 详细信息

混凝土扩盘桩作为一种新型的变截面桩基础,相较于直孔桩,它的抗拔承载性能更为良好。在近些年来混凝土扩盘桩逐步应用于实际工程中,随着施工机具的更新换代,施工过程也更加经济、绿色、节能、环保。国内外学者对于混凝土扩盘桩单桩的性能研究相对完善,但是实际工程中如果桩间距较近,由于混凝土扩盘桩承力盘的存在,桩间土体会相互影响,影响承载力,因此对于混凝土扩盘桩双桩基础有必要进行深入研究。本文主要研究桩间距对混凝土扩盘桩双桩基础抗拔承载性能的影响。通过可实时观测的小比例半截面桩的试验方法和ANSYS有限元模拟分析,研究双桩基础在受到竖向拉力时,桩周土体的破坏状态以及随着桩间距的变化桩周土体破坏状态的变化规律,确定土体达到极限状态时双桩间承力盘土体的主要影响范围,进而确定合理的桩间距,提出双桩抗拔承载力计算模式。研究结果表明:混凝土扩盘桩双桩效应的大小受到桩间距的影响,由于承力盘悬挑径(承力盘端到桩表面的水平距离)一定,所以桩间距可以用盘端间距(两个承力盘内侧端点的水平距离)表示。当盘端间距小于二倍盘悬挑径时,盘上受压土体发生滑移破坏,形成圆弧状的滑移区域,试验中曲线范围内有水分析出形成水印,且水印有重叠部分,理论分析的位移云图中土体位移较大的区域同样有重叠部分,且形状与水印相似,这说明重叠部分的土体受到两个承力盘的共同作用;当盘间距达到盘悬挑径的2倍及以上时,两个承力盘上形成的水印和位移较大部分没有叠加,所以实际工程设计中,桩间距尽量保证盘端间距大于二倍的盘悬挑径。通过对比混凝土扩盘桩双桩和单桩的承载力,计算竖向拉力作用下,不同桩间距的混凝土扩盘桩双桩基础相比于单桩的承载力扩大倍数,并引入桩间距对承载力影响的修正系数,提出混凝土扩盘桩双桩抗拔承载力计算公式。本文通过研究桩间距对混凝土扩盘桩双桩基础抗拔性能的影响。进一步完善混凝土扩盘桩理论体系,为混凝土群桩研究奠定了基础。对混凝土扩盘桩在实际工程领域地推广提供了理论支持。

关键词：混凝土扩盘桩双桩基础抗拔性能土体破坏状态有限元模拟试验研究