大直徑擴(kuò)底樁試驗(yàn)研究與數(shù)值分析.pdf

1、隨著大型市政設(shè)施、大跨橋梁及超高層建筑等建(構(gòu))筑物的建設(shè)，近年來(lái)大直徑擴(kuò)底樁因具有單樁承載力高等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)工程界逐漸得到廣泛應(yīng)用。本文基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析、解析研究及數(shù)值計(jì)算等方法，對(duì)深厚軟土地基中大直徑擴(kuò)底樁單樁的承載變形機(jī)理及承載性狀開(kāi)展了研究工作。 在深厚軟土地基中大直徑深長(zhǎng)灌注樁及擴(kuò)底樁靜載荷及樁身應(yīng)力應(yīng)變實(shí)測(cè)分析基礎(chǔ)上，研究了軟土中的大直徑深長(zhǎng)灌注樁及擴(kuò)底樁的豎向承載性狀和荷載傳遞機(jī)理。重點(diǎn)分析了大直徑深長(zhǎng)灌注擴(kuò)底樁與等

2、直徑灌注樁承載特性及荷載傳遞的不同，并得到了擴(kuò)底樁樁端阻力、樁側(cè)摩阻力發(fā)揮規(guī)律。研究表明，深厚軟土地基中大直徑擴(kuò)底樁的側(cè)阻先于端阻發(fā)揮，大直徑擴(kuò)底樁在荷載水平較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生樁側(cè)摩阻力軟化；擴(kuò)底樁的樁端擴(kuò)大部分對(duì)承載能力影響較大，不僅影響到樁端阻力的發(fā)揮，還影響到樁側(cè)阻力的發(fā)揮；大直徑擴(kuò)底樁在低水平荷載作用下表現(xiàn)為摩擦樁性狀，在高水平荷載作用下表現(xiàn)為端承摩擦樁性狀。 基于荷載傳遞法和廣義雙曲線函數(shù)，提出同時(shí)應(yīng)用耦合Mindlin解考

3、慮樁側(cè)摩阻力引起的樁端沉降和Ruseh模型考慮高荷載水平下樁身混凝土的彈塑性的方法，建立了大直徑擴(kuò)底樁單樁的解析分析模型。通過(guò)與工程實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了大直徑擴(kuò)底樁單樁解析分析模型的合理性。采用該模型，對(duì)比分析了大直徑擴(kuò)底樁和等直徑樁單樁承載性狀的差異。隨后，運(yùn)用該模型分析了大直徑擴(kuò)底樁的樁身幾何參數(shù)等因素對(duì)其單樁承載變形性狀的影響，得到了大直徑擴(kuò)底樁端阻比的變化規(guī)律。 采用有限元法，考慮了樁土間的滑移、脫離以及土的非線性

4、等因素，建立了大直徑擴(kuò)底樁單樁承載有限元分析模型。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用功能強(qiáng)大的有關(guān)軟件包作為計(jì)算工具，研究了大直徑擴(kuò)底樁的樁項(xiàng)沉降、樁周土體變形、樁身軸力和樁側(cè)摩阻力、樁底土應(yīng)力隨荷載變化的規(guī)律；對(duì)有關(guān)影響單樁豎向承載性狀的因素進(jìn)行了分析，對(duì)一工程實(shí)例進(jìn)行了數(shù)值模擬和對(duì)比分析。有限元分析結(jié)果表明，基于該模型的有限元方法能夠有效模擬樁的承載性狀及承載變形機(jī)理。樁的承載能力隨著樁徑、擴(kuò)底樁徑和樁長(zhǎng)的增加而增加，一定樁長(zhǎng)下樁徑、擴(kuò)底樁徑與承載能

5、力間存在—最佳值；樁底土土壓力的變化與樁頂荷載大小密切相關(guān)，樁周土體豹模量對(duì)樁的承載能力影響相對(duì)較小，而樁端土模量對(duì)樁的承載能力影響相對(duì)較大，隨著樁端土及樁周土模量院的增大，樁端承載能力得到明顯提高，樁土間摩擦系數(shù)的增加能有效提高樁的承載能力。最后，考慮到實(shí)際王程中大直徑擴(kuò)底樁在主要承受豎向何載的同時(shí)還可能經(jīng)常承受一定的水平荷載，建立了用于研究大直徑擴(kuò)底樁水平承載性狀的三維數(shù)值分析模型。該模型～并考慮了樁土體系中混凝土開(kāi)裂引起的非線性、