擠擴支盤樁承載性狀試驗和數(shù)值模擬分析.pdf

1、為解決樁基承載力問題，人們在生產(chǎn)實踐中設(shè)計出了許多異型樁，如結(jié)節(jié)樁、擴徑樁、擴底樁及變截面樁等，這些改良的樁型在工程建設(shè)中發(fā)揮了很大的作用。擠擴支盤樁是一種異型樁，是在原有等截面鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上，在樁身適當部位通過專用擠擴設(shè)備形成“分支”或“承力盤”，因而稱之為“擠擴支盤灌注樁”。支盤樁是以伸出樁身的承力盤和分支把一部分樁身摩阻力轉(zhuǎn)化為端阻力，從而提高單樁承載力。由于它具有承載力高、沉降變形小、對周圍環(huán)境污染少等優(yōu)點，近些年來，在工程

2、中得到了比較廣泛的應(yīng)用。 作為一種相對較新的樁型，支盤樁的理論研究遠遠落后于工程實踐。到目前為止，擠擴支盤樁的應(yīng)用主要是作為工業(yè)與民用建筑的抗壓樁基礎(chǔ)，人們對擠擴支盤樁的研究主要集中在豎向承載試驗研究和工程應(yīng)用中。樁身參數(shù)對支盤樁單樁承載力有重要影響，樁周土的性狀也直接影響到樁的承載力。本文在國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上，以實測資料為基礎(chǔ)，以有限元分析為手段，對支盤樁的受力性狀進行了深入細致的探討和分析，研究的主要內(nèi)容有：

3、第一，對三根處于濕陷性黃土中的支盤樁進行了足尺現(xiàn)場靜載荷試驗，研究了支盤樁的荷載傳遞機理，分析了樁側(cè)各分段的摩阻力或等效摩阻力隨著樁頂沉降的變化情況。用雙曲線法對支盤樁的豎向極限承載力進行預(yù)測，對樁身各分段的荷載～位移曲線進行擬合。結(jié)果表明，雙曲線方法可以有效預(yù)測支盤樁極限承載力。 第二，在試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，采用軸對稱有限元方法，分析了豎向荷載作用下，樁周土黏聚力、內(nèi)摩擦角、樁土接觸面之間的摩擦系數(shù)、土層分布情況等因素對支盤樁的承

4、載力、沉降、樁身軸力的傳遞、樁側(cè)摩阻力的分布、樁端土中應(yīng)力的分布情況以及支盤樁樁端沉渣和樁側(cè)泥皮厚度對支盤樁承載力的影響進行了詳細分析，為支盤樁設(shè)計和施工提供了可靠的理論支持。 第三，用三維有限元分析方法，在考慮樁身混凝土和鋼筋的線彈性、樁周土體的彈塑性等情況下，研究了支盤樁承力盤的位置、個數(shù)、間距、直徑、樁長、樁徑以及樁周土層的黏聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量、土層分布等因素對支盤樁的水平承載性狀的影響規(guī)律。 第四，建立了三

5、維有限元與無限元耦合模型，考慮了土的初始應(yīng)力場和樁身混凝土開裂引起的非線性、鋼筋與混凝土的耦合作用、樁周土體的彈塑性和樁土界面的非線性接觸等問題，分析了樁身塑性變形、樁身水平位移、土中水平位移、彎矩、剪力、樁身側(cè)面應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、樁土相對位移、樁前地面土體的水平位移和豎向位移等因素隨樁頂荷載的變化而呈現(xiàn)出的不同規(guī)律。最后，用三維有限元、無限元耦合的方法、考慮樁-土之間和承臺-土體之間的摩擦接觸，分析了承力盤的位置、樁間距、樁數(shù)等因素對支