›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 657-663.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.115

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基于极限承载力试验的扩底抗拔桩承载特性数值模拟分析

常林越,王卫东,吴江斌   

  1. 华东建筑设计研究总院 地基基础与地下工程设计研究中心,上海 200002
  • 收稿日期:2015-03-10 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:常林越,男,1983年生,博士,高级工程师,主要从事基坑工程和桩基工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家科技支撑计划课题(No.2012BAJ01B02)。

Numerical simulation analysis of uplift behavior of enlarged base piles based on uplift ultimate bearing capacity tests

CHANG Lin-yue, WANG Wei-dong, WU Jiang-bin   

  1. Department of Underground Structure & Geotechnical Engineering, East China Architecture Design & Research Institute, Shanghai 200002, China
  • Received:2015-03-10 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

摘要: 基于天津于家堡南地下车库工程扩底桩抗拔极限承载力试验,结合数值模拟手段对扩底桩抗拔承载特性、破坏模式和受力机制开展了分析研究。计算分析表明,扩底桩(有效桩长19 m)相比等截面桩抗拔极限承载力提高约50%,材料增加仅8.5%,扩底桩扩大头周边土体提供的抗力显著提高了抗拔承载力;荷载较小时抗拔力主要由等截面段侧摩阻力提供,扩头段抗拔力占桩顶加载的比值随加载近似呈线性增加;扩底桩等截面段沿桩土界面先发生剪切破坏,扩头段周边土体后发生受压破坏,抗拔承载力达到极限;扩头段位于同一土层时,不同桩长扩头段提供的极限抗拔力相差不大,桩长越长,扩头段抗拔力贡献率越低;扩头段抗拔力主要由自重、扩头段法向力竖向分力和侧摩阻力组成,其中法向力竖向分量提供了扩头段的主要抗拔力,占扩头段总抗拔力约70%。

关键词: 扩底桩, 抗拔桩, 足尺试验, 数值模拟分析, 极限承载力, 抗拔承载特性, 破坏模式

Abstract: Based on the ultimate uplift bearing capacity tests of the enlarge base piles in Tianjin Yujiabao South Underground Garage Project, the uplift bearing behavior, the uplift failure mode and the bearing mechanism of the enlarged base piles is analyzed by numerical simulation. The results show that the ultimate uplift bearing capacity of the enlarge base pile with the increase of 8.5% of concrete material, increases about 50% more than the uniform section pile; the ultimate bearing capacity is significantly improved by the soil around the enlarged base. When the loading is small, the uplift resistance is mainly provided by the shaft fiction of the uniform section part of the enlarged base pile; the ratio of the uplift resistance of the enlarged base to the loading on the pile top increases approximately linearly with the loading increase. The shear failure firstly occurs in the pile-soil interface of the uniform section part with the loading increase; then the compression failure of the soil around the enlarged base occurs, and the uplift resistance reaches the ultimate bearing capacity. The ultimate uplift resistance of the enlarge base of the different length piles is almost the same when the enlarged bases are located in the same layer of soil; and the uplift bearing efficiency reduces as the pile length increases. The uplift resistance of the enlarge base is composed of the dead weight, the vertical component of the normal force and the shaft friction; the vertical component of the normal force provides the major uplift resistance of the enlarged base, the percentage of the total uplift resistance of the enlarged base is about 70%.

Key words: enlarged base pile, uplift pile, full scale test, numerical simulation analysis, ultimate bearing capacity, uplift bearing behavior, uplift failure mode

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[1] 孙锐, 杨峰, 阳军生, 赵乙丁, 郑响凑, 罗静静, 姚捷, . 基于二阶锥规划与高阶单元的 自适应上限有限元研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 687-694.
[2] 王培涛, 黄正均, 任奋华, 章亮, 蔡美峰, . 基于3D打印的含复杂节理岩石直剪特性 及破坏机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 46-56.
[3] 戴国亮, 朱文波, 郭晶, 龚维明, 赵学亮, . 软黏土中吸力式沉箱基础竖向抗拔承载 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 119-126.
[4] 王钦科, 马建林, 陈文龙, 杨彦鑫, 胡中波, . 上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心 模型试验及计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3405-3415.
[5] 刘新荣, 邓志云, 刘永权, 刘树林, 路雨明, . 地震作用下水平层状岩质边坡累积损伤与 破坏模式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2507-2516.
[6] 穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘 旸, 刘 泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[7] 许 江, 瞿佳美, 刘义鑫, 彭守建, 王 威, 吴善康, . 循环剪切荷载作用下充填物对结构面 剪切特性影响试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1627-1637.
[8] 王钦科, 马建林, 胡中波, 王 滨, . 浅覆盖层软质岩中抗拔桩承载特性现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1498-1506.
[9] 李世俊, 马昌慧, 刘应明, 韩玉珍, 张 彬, 张 嘎, . 离心模型试验与数值模拟相结合研究 采空边坡渐进破坏特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1577-1583.
[10] 柯志强, 王环玲, 徐卫亚, 林志南, 吉 华, . 含横向节理的柱状节理岩体力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 660-667.
[11] 张春生, 赖道平, 吴关叶, 徐建荣, 张伯艳, . 强震作用下复杂边坡块体破坏模式 和破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4620-4626.
[12] 崔凯, 冯飞, 谌文武, 汪小海, 程富强, . 生石灰为掺料的土遗址裂隙注浆浆液结石体 力学兼容性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4627-4636.
[13] 王冬勇, 陈曦, 于玉贞, 吕彦楠, . 基于二阶锥规划有限元增量加载法的条形浅基础极限承载力分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4890-4896.
[14] 冯君, 王洋, 张俞峰, 黄林, 何长江, 吴红刚, . 玄武岩纤维与钢筋锚杆锚固性能现场对比试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4185-4193.
[15] 江强强, 焦玉勇, 宋亮, 王浩, 谢壁婷, . 降雨和库水位联合作用下库岸滑坡模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4361-4370.
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[1] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[2] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[3] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[4] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[5] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[6] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[7] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[8] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .
[9] 王光进,杨春和,张 超,马洪岭,孔祥云,侯克鹏. 超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究[J]. , 2011, 32(3): 905 -913 .
[10] 胡海军,蒋明镜,赵 涛,彭建兵,李 红. 制样方法对重塑黄土单轴抗拉强度影响的初探[J]. , 2009, 30(S2): 196 -199 .