變截面螺紋樁復(fù)合地基豎向承載特性研究.pdf

1、變截面螺紋樁復(fù)合地基是一種新型地基處理方法，此種復(fù)合地基中的基樁為樁身呈圓臺形的螺紋樁。以往針對這種樁型及由其構(gòu)成的樁基復(fù)合地基豎向承載特性研究較少。本文對變截面螺紋樁豎向承載力計算方法進(jìn)行理論分析，通過室內(nèi)模型試驗和三維有限元數(shù)值模擬對其進(jìn)行驗證，并對變截面螺紋單樁及復(fù)合地基豎向承載特性影響因素展開研究。本文的主要研究工作如下:
　　1)根據(jù)太沙基(Terzaghi)關(guān)于地基極限承載力計算理論，推導(dǎo)了最優(yōu)螺紋間距計算公式。基于漢

2、森(Hanson)與魏錫克(Vesic)地基極限承載力計算理論，建立了大于最優(yōu)螺紋間距變截面螺紋樁豎向承載力算法。考慮局部剪切破壞特征，確立了基于Vesic理論的計算方法更接近試驗結(jié)果。當(dāng)間距小于最優(yōu)螺紋間距時，考慮土體抗剪強(qiáng)度與樁-土界面抗剪強(qiáng)度差異，建立了螺紋樁單樁極限承載力計算方法。所提出的變截面螺紋樁單樁極限承載力的理論計算方法與數(shù)值模擬和模型試驗的結(jié)果具有較好的一致性。
　　2)通過室內(nèi)縮尺模型試驗，對變截面螺紋樁、等截

3、面螺紋樁和普通光面樁豎向承載性能進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明，承擔(dān)相同荷載變截面螺紋樁材料利用率是螺紋直樁的1.26倍，是光面直樁的2.97倍;通過軸力分析，變截面螺紋樁側(cè)阻發(fā)揮程度要高于螺紋直樁及光面直樁，變截面螺紋樁端阻所占總承載力比值為25.8％～35.1％，光面直樁端阻則為47.7％～82.6％。同時，試驗顯示螺紋間距對單樁豎向承載力有顯著影響，螺紋凈間距為27mm的單樁豎向承載力能力要高于凈間距為15mm和40mm兩種情況。

4、>　　3)依托西安至成都鐵路某路基工程，通過三維數(shù)值模擬，分析了影響復(fù)合地基承載特性的各種因素及其影響規(guī)律。結(jié)果表明:樁徑大小宜控制在400～600mm;合理樁間距宜控制在4倍樁徑樁間距左右;有效樁長約為15m;螺紋間距和螺紋寬度對單樁豎向承載力能力影響較大，最優(yōu)螺紋間距約為220mm，合理螺紋寬度應(yīng)控制在100mm～200mm之間;螺紋厚度對單樁豎向承載能力影響較小，但宜與螺紋寬度相等以免影響成樁質(zhì)量;樁間土體強(qiáng)度與復(fù)合地基承載力呈正