反拱曲面异形桩异形效应理论分析及透明土模型试验研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308497
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0807.岩土与基础工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The abnormal pile with inverted arch surface changes the traditional concept which means that the pile shape is circular, otherwise square. There are inward-concaved and inverted arch surfaces along the pile circumference. Two popular abnormal piles with inverted arch surface are the Y-section and X-section piles, both of which have been widely applied in the soft soil treatment in the highways of Zhejiang and Jiangsu and have been incorporated in the relevant national and local standards. The engineering practices show that the economy and bearing capacity of abnormal piles with inverted arch surface are significantly better than those of equal-area circular piles, and its bearing characteristics have abnormal effect. Currently, most studies are focused on the macro aspects which demonstrate that the abnormal pile with inverted arch surface has its own superiorities in the bearing capacity and settlement controlling when compared with circular pile. However, the mobilized mechanism of abnormal effect is not fully understood. Therefore, the abnormal effect has been the scientific and technical issue to be solved firstly for establishing the analytical theory of abnormal piles with inverted arch surface. According to the usual and transparent soil model tests, through the way of combining the numerical simulation and theoretical analysis, taking the Y-section pile as the research carrier, considering the three dimensional stress state, and based on soil arching and cavity expansion theories, the methods with abnormal effect taken into account are established for the analysis of the skin friction, ultimate pile base resistance and settlement of Y-section pile. These methods for Y-section pile are expanded and applied to other abnormal piles with inverted arch surface, such as X-section and H-section piles etc., which can reveal the differences in abnormity effect and bearing mechanism between abnormal pile and traditional circular pile. This project is of great theoretical and practical significance for the unsolved scientific and technical issues of abnormal piles with inverted arch surface.
反拱曲面异形桩改变了桩"非圆即方"的传统理念,桩周具有向里凹的反拱曲面,以Y、X形桩应用最为广泛,已在浙江、江苏公路软基处理中较大规模应用,并被列入国家及地方相关规范;其经济性及承载力明显优于等面积圆形桩的特点已被工程实践所证明,同时表明其承载特性具有异形效应。目前对其研究多侧重于证明承载力和沉降与圆形桩相比具有优越性的宏观方面,其异形效应发挥机理尚未明确,异形效应已成为建立其分析理论首先要解决的科学技术问题。本项目通过常规及透明土模型试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,以Y形桩为载体,考虑桩周土体的三向应力状态,基于土拱效应和小孔扩张理论,建立考虑异形效应的Y形桩桩侧摩阻力、桩端极限承载力及沉降分析理论,并将其拓展用于X形桩、H形桩等反拱曲面异形桩研究,揭示反拱曲面异形桩区别于传统圆形桩的的异形效应及受力机理。本项目针对反拱曲面异形桩亟待解决的科学技术问题,具有较大的理论及现实意义。

结项摘要

反拱曲面异形桩以Y、X形桩应用最为广泛,已在浙江、江苏等公路软基处理中较大规模应用,其经济性及承载力明显优于等面积圆形桩的特点已被工程实践所证明,同时表明其承载特性具有异形效应。目前对其研究多侧重于证明承载力和沉降与圆形桩相比具有优越性的宏观方面,其异形效应发挥机理尚未明确,异形效应已成为建立其分析理论首先要解决的科学技术问题。本项目通过常规及透明土模型试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,以Y形桩为载体,在与传统圆形桩对比分析的基础上,揭示了反拱曲面异形桩区别于传统圆形桩的异形效应及受力机理。主要研究内容:(1)反拱曲面Y形桩桩周侧土压力及侧摩阻力异形效应分析理论研究。(2)考虑异形效应的Y形桩桩端极限承载力分析理论研究。(3)考虑异形效应的反拱曲面异形桩分析理论及受力机理研究。主要研究成果及关键数据:(1)考虑桩周土体的三向应力状态,建立了Y形桩桩周土拱效应分析理论,基于小孔扩张理论, 建立了Y形桩桩周侧土压力分布的简化分析模型,进而建立考虑异形效应的侧摩阻力分析理论。(2)通过桩端透明土模型试验,揭示了Y形桩桩端土体破坏模式基础上,建立了其桩端极限承载力分析理论,进而建立了Y形桩竖向承载力分析理论。(3)建立了考虑侧摩阻力异形效应的Y形桩沉降分析理论基础上,集成考虑异形效应的Y形桩分析理论,并将其拓展应用于X形桩、H形桩等反拱曲面异形桩的分析理论建立、异形效应分析及机理研究,揭示了反拱曲面异形桩区别于传统圆形桩的异形效应、受力及荷载传递机理。(4)基于Y形桩与圆形桩承载机理对比模型试验,关键数据如下:(1)与等截面圆形桩相比,Y形桩极限承载力是圆形桩的1.60倍,桩侧表面积是圆形桩的1.56倍,极限承载力的提高与桩侧表面积增大效果基本一致,在各级荷载作用下圆形桩的端阻力均小于Y形桩的端阻力,异形桩端截面增大了端阻力;(2)与等周长圆形桩相比,Y形桩极限承载力是圆形桩的0.84倍,但混凝土用量为圆形桩的0.41倍,单位体积混凝土极限承载力为圆形桩的2.04倍,在各级荷载作用下Y形桩侧摩阻力均大于圆形。本项目研究内容针对反拱曲面异形桩分析理论建立首先要研究解决的科学技术问题,可解决目前工程亟需的同时,还有助于丰富和发展刚性桩的试验和分析理论,具有一定的理论及现实意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(10)
专利数量(0)
Y形桩与圆形桩承载性能对比模型试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任连伟;杨权威;崔允亮;张世民
  • 通讯作者:
    张世民
考虑异形效应Y形桩侧摩阻力产生附加应力研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王新泉;张世民;崔允亮;周星德
  • 通讯作者:
    周星德
塑料套管混凝土桩的承载力时间效应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐昌广;陈永辉;王新泉;刘干斌
  • 通讯作者:
    刘干斌
Field Test on Mechanical Behaviors of Coaxial Rigid-flexible Compound Pile Reinforced Embankment
同轴刚柔复合桩加筋路堤力学性能现场试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    China Journal of Highway and Transport
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    QI Chang-guang;CUI Yun-liang;ZHANG Shi-ming;CHEN Hua-xun
  • 通讯作者:
    CHEN Hua-xun
塑料套管混凝土桩低应变瞬态波传播特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐昌广;刘干斌;王新泉;左殿军;崔允亮
  • 通讯作者:
    崔允亮
共 10 条
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其他文献

现浇X形截面桩产生地基附加应力的修正Geddes应力解(Ⅱ):端阻力
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘汉龙;王新泉;吴宏伟;丁选明
  • 通讯作者:
    丁选明
Three-dimensional generalization and verification of structured bounding surface model for natural clay
天然粘土结构化边界面模型的三维推广与验证
  • DOI:
    10.15407/fm25.01.138
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Functional Materials
  • 影响因子:
    0.4
  • 作者:
    崔允亮;王新泉;周联英
  • 通讯作者:
    周联英
有限元模拟电渗固结简化方法
  • DOI:
    10.13774/j.cnki.kjtb.2018.02.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    科技通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔允亮;项鹏飞;任超;王新泉
  • 通讯作者:
    王新泉
IN-SITU STUDY TO ASSESS THE QUALITY OF PRE-DRILLED EMBEDDED GEOTEXILE GRAVEL GROUTING PILE
预钻孔埋置土工布碎石灌浆桩质量评价现场研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International journal of simulation systems, science and technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王新泉;崔允亮;张世民
  • 通讯作者:
    张世民
Structural insights into the species preference of the influenza B virus NS1 protein in ISG15 binding
乙型流感病毒 NS1 蛋白在 ISG15 结合中的物种偏好的结构见解
  • DOI:
    10.1007/s13238-018-0598-4
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Protein&Cell
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜毅楠;王新泉
  • 通讯作者:
    王新泉
共 15 条
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  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目