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桩基厚承台的试验研究与理论分析

桩基厚承台的试验研究与理论分析

作者：杨双双武汉理工大学

学位级别：硕士

随着高层、超高层建筑的发展，桩基以其承载力高、能减少地基不均匀沉降等优点，在工程上得到越来越广泛的应用。承台作为桩基的重要组成部分，起着承上启下的作用，是桩基设计的重要组成部分。因此，对桩基承台的受力机理及其承载力问... 详细信息

随着高层、超高层建筑的发展，桩基以其承载力高、能减少地基不均匀沉降等优点，在工程上得到越来越广泛的应用。承台作为桩基的重要组成部分，起着承上启下的作用，是桩基设计的重要组成部分。因此，对桩基承台的受力机理及其承载力问题的研究具有重要的理论意义和工程价值。本课题是综合以往研究者成果的基础上，除着重从影响钢筋混凝土受力性能的其中一个因素——配筋形式来进行深入研究外，尤其对钢筋混凝土六桩厚承台传力机理进行了分析。本文在综述了有关桩基承台的研究成果和各国混凝土结构设计规范中承台设计方法的前提下，完成了缩尺模型为1：5的混凝土承台试件8个，其中4个四桩承台和4个六桩承台。四桩承台底部配筋形式完全不同，六桩承台分单柱和双柱两类构件，每类构件的底部配筋形式分为两种：桩径范围内集中配筋和底部均匀布筋。前人对钢纤维混凝土四桩厚承台的性能试验研究结果表明，影响其极限荷载的因素主要有承台的有效厚度、钢纤维体积率、混凝土基体强度等级、承台的剪跨比、纵向钢筋配筋率和配筋形式等，其中，配筋形式对钢筋混凝土厚承台承载力的影响是很显著的，不容忽视，但这一点恰是当前结构设计中需要推敲之处。试验过程中：从裂缝的发展直至破坏可以看出，厚承台的破坏已不具备受弯破坏的特征，它经历了从弯曲向弯剪、冲剪破坏过渡的阶段。从承台的荷载与混凝土应变关系曲线，厚承台受力超过弹性阶段后的变形规律可以看出，平均应变平截面假定在厚承台中是不成立的。从承台的荷载与钢筋应力关系曲线还可以看出，集中在承台桩径范围内配置的钢筋可以视为拉杆进行工作，这为本文得到的拉压杆模型提供了可靠的试验依据。通过对试验过程、现象的描述，以及对试验结果的整理，作了以下工作： 1．分析研究了桩基承台的破坏形态随着底部纵筋配筋方式不同对承台受力性能不同的影响。因此，桩基承台的传力模式符合空间拉压杆的传力机理。这一结论对于进一步深入研究桩基承台特别是多桩厚承台的受力特性，建立桩基

关键词：钢筋混凝土桩基厚承台破坏形态拉压杆模型

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配筋方式对桩基厚承台承载性能影响的试验

工业建筑 2008年第4期38卷 54-58页

作者：卢波过超龚维明山东日照市规划建设委员会日照276826 东南大学土木工程学院南京210096

为研究不同配筋方式对混凝土厚承台承载性能的影响,通过对3个配置不同形式钢筋的混凝土9桩承台进行破坏性试验,对不同配筋形式的承台受力机理和破坏模式进行探讨,证明厚承台符合空间桁架模式的受力特点,集中方式配筋有利于发挥钢筋的抗... 详细信息

为研究不同配筋方式对混凝土厚承台承载性能的影响,通过对3个配置不同形式钢筋的混凝土9桩承台进行破坏性试验,对不同配筋形式的承台受力机理和破坏模式进行探讨,证明厚承台符合空间桁架模式的受力特点,集中方式配筋有利于发挥钢筋的抗拉作用,在承台中部配置的钢筋网片能延缓混凝土压杆的劈裂破坏,在承台底部集中配筋的基础上增加中层钢筋网能有效提高承台的承载力。最后给出桩基承台配筋设计的建议。

关键词：桩基厚承台配筋方式承载性能空间桁架模型

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桩基厚承台结构非线性分析

黑龙江工程学院学报 2011年第1期25卷 1-5页

作者：王丽荣杨光吴岩黑龙江工程学院土木与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001 黑龙江省公路勘察设计院黑龙江哈尔滨150010

建立公路常见多柱情况下桩基厚承台非线性有限元计算力学模型,运用有限元分析软件,对桩基厚承台进行从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程非线性有限元计算,分析裂缝扩展情况、应力分布规律和传力机理,为桩基厚承台传力模型的建立提供理... 详细信息

建立公路常见多柱情况下桩基厚承台非线性有限元计算力学模型,运用有限元分析软件,对桩基厚承台进行从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程非线性有限元计算,分析裂缝扩展情况、应力分布规律和传力机理,为桩基厚承台传力模型的建立提供理论计算依据。

关键词：桩基厚承台多柱有限元方法全过程非线性分析

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钢纤维混凝土桩基厚承台的应用研究

有色金属设计 2006年第3期33卷 16-21页

作者：周小平南昌有色冶金设计研究院江西南昌330002

基于钢纤维增强混凝土(SFRC)具有抗拉、抗剪性能和抗裂性能好等特点,将其应用于桩基厚承台中,能改善承台的受力性能,延缓承台开裂,提高承台的极限承载力,降低承台的厚度。通过对18个缩尺模型为1∶5的二桩厚承台试件的试验研究,详细分析... 详细信息

基于钢纤维增强混凝土(SFRC)具有抗拉、抗剪性能和抗裂性能好等特点,将其应用于桩基厚承台中,能改善承台的受力性能,延缓承台开裂,提高承台的极限承载力,降低承台的厚度。通过对18个缩尺模型为1∶5的二桩厚承台试件的试验研究,详细分析了钢纤维在混凝土厚承台中的作用。该研究成果对实际工程具有重要的参考价值,并已纳入《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38∶92)的修订条文和背景材料。

关键词：钢纤维增强混凝土桩基厚承台试验研究

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钢纤维混凝土桩基厚承台承载力计算方法分析

武汉理工大学学报 2003年第6期25卷 39-42页

作者：谷倩张光辉彭少民武汉理工大学

根据承台试验和三维非线性有限元计算结果 ,提出了适宜进行厚桩基承台传力机理分析的计算模型。并结合文献 [1]公式 ,按该模型的传力方式提出了钢纤维混凝土桩基厚承台承载力的简化计算方法。

关键词：钢纤维混凝土桩基厚承台拉杆拱模型桁架模型承载力

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群桩基础厚承台有限元模型研究

现代交通技术 2017年第6期14卷 43-44,72页

作者：万晓峰王峻科赵云苏交科集团股份有限公司江苏南京211112

运用有限元软件ANSYS进行群桩基础厚承台的三维非线性有限元分析,通过3种不同的建模方式,建立有限元模型,加载进行计算,将计算结果进行对比归纳。研究这3种模型各自的特点以及适用范围,为厚承台有限元模拟选取模型提供参考依据。

关键词：桩基厚承台有限元模型 ANSYS

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钢纤维混凝土二桩、五桩厚承台试验研究

钢纤维混凝土二桩、五桩厚承台试验研究

作者：孙成访武汉理工大学

学位级别：硕士

目前，随着高层、超高层建筑的兴建，桩基以其承载力高、能减少地基不均匀沉降等优点，在工程上得到越来越广泛的应用。承台作为桩基的重要组成部分，起着承上启下的作用，在设计中应予重视。因此，对桩基承台的受力机理及其承载力问题... 详细信息

目前，随着高层、超高层建筑的兴建，桩基以其承载力高、能减少地基不均匀沉降等优点，在工程上得到越来越广泛的应用。承台作为桩基的重要组成部分，起着承上启下的作用，在设计中应予重视。因此，对桩基承台的受力机理及其承载力问题的研究具有重要的理论意义和工程参考价值。本课题是继武汉工业大学三桩、四桩承台之后所进行的二桩、五桩承台试验研究，两次所做的试验研究和理论分析均属于《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38:92)的修订课题，为《钢纤维混凝土结构技术规程》提供背景研究材料。本文综述了有关承台的设计计算方法，将钢纤维混凝土这种新型的复合材料应用于钢筋混凝土承台，进行试验研究。本次试验共制作缩尺模型为1:5的承台混凝土试件42个，其中30个二桩承台，12个五桩承台。试验表明影响钢纤维混凝土承台承载力的主要因素有混凝土强度等级、受力筋的配筋量与配筋形式、承台有效厚度、距厚比、钢纤维体积率、钢纤维的长径比等。从裂缝的破坏形态可以看出，对于厚承台，随着荷载的增加，出现第一条竖向裂缝，荷载继续增加，裂缝向上延伸。当达到70％左右极限荷载p时，竖向裂缝延伸缓慢，斜裂缝出现，并向上、向柱中心延伸。临近破坏时，斜裂缝发展迅速，裂缝宽度增大直至破坏。由此可见，厚承台的破坏已不具备受弯破坏的特征，它经历了从弯曲向弯剪、冲剪破坏过渡的阶段。从承台的荷载与混凝土应变关系曲线可以看出，厚承台受力超过弹性阶段后，底部形成较大的受拉区(约占高度的80％左右)，而上部受压区较小，且压应变远远没有达到混凝土的极限压应变。虽然承台侧表面跨中不能完全反映承台截面的特性，但仍能从一定程度上说明，受弯构件设计的依据之一——平均应变平截面假定在厚承台中是不成立的。从承台的荷载与钢筋应力关系曲线可以看出，在桩径范围内沿同一方向布置的钢筋中点处的应力相差不大，受力均匀;对于同根钢筋不同位置而言，钢筋中点处和桩边处的应力比较接近，尤其当临近破坏之前，基本相同，这说明各钢筋沿长度方向的应力变化很微小。由此可见，集中在承台桩径范围内配置的钢筋可以视为拉杆进行工作，这为本文提出的桁架拱模型提供了可靠的试验依据。通过对试验过程、现象的描述，以及对试验结果的整理，作了以下工作： 1．本文分析研究了桩基承台的破坏形态随着距厚比w╱h的减小其变化趋势。当承台w╱h较大时，承台的极限承载力是以柱和角桩连线范围内混凝土和钢纤维混凝土的劈武汉理工大学硕士论文裂破坏为控制条件的;当承台wfoo较小时，承台的极限承载力则是以柱和角桩连线范围内混凝士或钢纤维混凝土形成的斜压杆的剪切破坏或角桩的冲切破坏为控制条件的;同时还发现厚承台破坏时，底部纵向钢筋部分未达到屈服强度，而集中在桩径范围内布置的钢筋受力大且均匀。因此，桩基承台的传力模式符合空间拉杆拱的传力机理。这一结论对于进一步深入研究桩基承台特别是多桩厚承台的受力特性，建立桩基承台合理的设计计算方法具有重要的理论意义。 2．在试验的基础上研究了厚承台的受力机制。厚承台的延性较差，后期变形能力不足，不可能形成塑性铰线，厚承台破坏时不再是沿塑性铰线简单的平面分块，其剪切破坏面是一空间曲面，厚承台己不具备一般受弯构件的特征，因此，厚承台设计中应考虑承台内部的完整应力流而不是某一平截面上的应力分布。 3．在试验研究和理论分析的基础上，提出了钢纤维混凝土桩基承台的实用简化设计方法与计算公式，为我国《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(＊＊＊838：％)的修订工作提供了有理论意义的背景研究材料和设计建议。对于wtho较小的承台，设计时一般宜先按受角桩冲切承载力验算确定承台厚度，再验算承台是否满足抗剪承载力要求，最后按拉杆拱或析架模式进行抗弯承载力计算。该计算方法符合当钢纤维体积率为口时，能与有关普通混凝土规范及规程相应公式衔接的原则，具有重要的工程应用价值。 4．探讨了钢纤维在承台这一类构件中的增强机理。钢纤维的掺入有效地延缓了承台斜裂缝的开展，改善了混凝土斜截面抗剪、抗冲切性能，极大地提高了承台的延性和极限承载力;同时，在相同承

关键词：钢纤维混凝土桩基厚承台破坏形态桁架拱模型

钢筋混凝土厚承台传力机理试验研究和理论分析

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钢筋混凝土厚承台传力机理试验研究和理论分析

作者：童敏武汉理工大学

学位级别：硕士

桩基具有承载力高、抗震性能好、能减少不均匀沉降等优点，广泛地应用于高层建筑、重型厂房、桥梁、码头、大型机电设备和具有特殊要求构筑物的基础。承台在桩基中起承上启下的作用，是保证力沿传力路径有效传递的重要组成部分。因此，... 详细信息

桩基具有承载力高、抗震性能好、能减少不均匀沉降等优点，广泛地应用于高层建筑、重型厂房、桥梁、码头、大型机电设备和具有特殊要求构筑物的基础。承台在桩基中起承上启下的作用，是保证力沿传力路径有效传递的重要组成部分。因此，对桩基承台的受力机理及其承载力问题的研究具有重要的理论意义和工程意义。本文的试验研究和理论分析是继武汉理工大学对混凝土和钢纤维混凝土二、三、四、五桩承台的试验研究之后，对桩基承台传力模型的进一步探索。本文的研究主要有以下几个方面： 1) 目前，关于承台设计理论的总体研究趋势已由弯曲理论向空间桁架模型理论靠拢，但建立桩基承台合理传力模式仍缺乏足够的试验基础和理论依据。本文将综述各国有关承台的设计理论与计算方法的前提下，对这一问题进行试验研究。本次试验共制作5个混凝土承台试件（2个四桩，3个五桩）进行对比试验。 2) 通过试验全过程观测和裂缝发展分析表明，厚承台的延性较差，后期变形能力不足，不可能形成塑性铰线;厚承台破坏时，不可能出现沿塑性铰线的简单平面分块，已不具备一般受弯构件的特征，其剪切破坏面将是一空间曲面。因此，在厚承台设计时应考虑承台内部的完整应力流，而不是某一平截面上的应力分布。 3) 对四桩、五桩承台对比试验数据的进行分析，结合有限元计算结果，讨论五桩承台中间桩的受力规律，以及布桩形式对承台传力路径的影响。提出桩的合理布形式，及中间桩的受力计算方法。 4) 本文将观测承台底部裂缝，测量底部受拉钢筋的应变，对桩基承台底部配筋形式进行研究分析。 5) 试验表明，影响混凝土承台承载力的主要因素有：混凝土的强度等级、承台有效厚度、承台距厚比、纵向钢筋配筋量及配置方式等。 6) 空间桁架模型理论认为，承台内部力流是沿桩柱间的空间桁架传递的。目前，对空间桁架模型理论的研究大多停留在定性分析和有限元分析上，对于承台内部力流实际传递路径缺乏试验验证。本文对试验测得的承台内部应变进行武汉理工大学硕士论文分析比较，指出承台内部力流并非沿空间析架传递。根据试验测得的传力路径和理论分析，提出了等边厚承台的传力模式—“弯顶拉杆模型”。对于建立合理的承台设计计算方法，具有重要的理论意义。最后，在全面总结论文工作的基础上，提出本课题尚待深入研究的若干问题。关键词:桩基厚承台传力机理空间析架模型弯顶拉杆模型

关键词：桩基厚承台传力机理空间桁架模型弯顶拉杆模型

钢纤维混凝土厚承台传力模型研究和三维有限元分析

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钢纤维混凝土厚承台传力模型研究和三维有限元分析

作者：陈习子武汉理工大学

学位级别：硕士

传统桩基承台的内力计算都是建立在梁、板受弯计算理论基础之上，对承台的受剪、受冲切、局部受压承载力的验算基本套用一般梁、板等受弯构件的计算方法。这种设计方法只考虑承台某一特殊截面上的受力，而没有考虑承台内部的完整力流。... 详细信息

传统桩基承台的内力计算都是建立在梁、板受弯计算理论基础之上，对承台的受剪、受冲切、局部受压承载力的验算基本套用一般梁、板等受弯构件的计算方法。这种设计方法只考虑承台某一特殊截面上的受力，而没有考虑承台内部的完整力流。随着国内外学者对承台研究的深入，人们发现平截面假定对承台尤其是厚承台不适用，于是提出了各种厚承台的传力模型，如拉压杆模型、空间桁架模型以及空腹式模型。本文在分析比较国内外有关承台设计计算方法理论体系后，研究了钢纤维混凝土（SFRC）非线性有限元计算力学模型，运用有限元分析软件，对钢纤维混凝土厚桩基承台的传力模型作进一步研究，认为钢纤维混凝土厚桩基承台的传力机理更符合空间桁架模型，即以承台底部桩顶处水平受力钢筋条带为拉杆，柱头至桩顶区域的钢纤维混凝土为斜压杆的空间桁架。在此基础上提出了钢纤维混凝土厚承台空间桁架模型斜压杆承载力简化计算公式，给出了钢纤维混凝土厚承台按空间桁架模设计计算的一般步骤，为《纤维混凝土结构技术规程》提供背景材料，也为工程技术人员设计计算提供参考。另外，还对钢纤维混凝土五桩承台的受力机理进行研究。因为在实际工程中，由于设计的要求，有时需要在四桩承台的柱子下面布置一根桩，形成五桩承台，这种布桩方式在承台的有关设计规范中并没有具体的说明，设计人员在进行这种承台的设计时，往往没有可引用的理论依据，而是根据经验设计。本文在试验研究的基础上，借助有限元分析，重点研究承台中间桩受力特点以及它对承台的作用。研究得出如下结论：（1）对于较薄的五桩承台，中间桩和角桩的桩径相同时，中间桩所承担的荷载较大。（2）随着承台厚度的增加，中间桩和角桩的受力差别在减小，当承台厚度增加到一定时，两者所承担的荷载才可认为相当。（3）随着中间桩桩径的增大，两者应力差别在减小。最后探讨了钢纤维混凝土五桩承台在实际工程中的应用。本文研究的是钢纤维混凝土承台，所获得的成果和结论同样适用于普通混凝土承台，它在工程设计中有着重要参考价值。

关键词：钢纤维混凝土桩基厚承台空间桁架模型传力模型有限元分析