大直徑擴(kuò)底灌注樁的工作性能研究.pdf

1、大直徑擴(kuò)底灌注樁具有承載力高、沉降小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁、高聳結(jié)構(gòu)中。迄今為止，大直徑擴(kuò)底灌注已在我國(guó)發(fā)展三十多年，在機(jī)械成孔和沉降計(jì)算方面均取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，對(duì)于橫向荷載作用下的動(dòng)靜力響應(yīng)特性研究也在蓬勃發(fā)展；但由于擴(kuò)大端的存在，其設(shè)計(jì)中機(jī)械成孔的擴(kuò)孔壓力大小，豎向荷載作用下的沉降計(jì)算及地震荷載作用下的抗震特性與等直徑樁相比，存在較大差異。因此，本文對(duì)大直徑擴(kuò)底樁的球孔擴(kuò)孔壓力計(jì)算、豎向荷載作用下的沉降計(jì)算以及地震荷

2、載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析等方面進(jìn)行研究，以期完善大直徑擴(kuò)底灌注樁的設(shè)計(jì)計(jì)算理論。主要內(nèi)容包括：
　　(1)擴(kuò)底樁擴(kuò)孔壓力的理論研究?；诳臻g準(zhǔn)滑動(dòng)面（SMP）準(zhǔn)則，考慮塑性區(qū)彈性變形，從能量耗散的角度分析球孔擴(kuò)張的全過(guò)程，利用應(yīng)力不變量推導(dǎo)符合球孔擴(kuò)張的屈服準(zhǔn)則，分別導(dǎo)出彈塑性區(qū)應(yīng)力、位移、應(yīng)變表達(dá)式；利用體積守恒和能量守恒推導(dǎo)出擴(kuò)孔壓力的表達(dá)式，并給出擴(kuò)孔壓力p、塑性區(qū)半徑R與擴(kuò)孔半徑a的關(guān)系。算例分析可知，本文方法計(jì)算的擴(kuò)孔壓力

3、與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出的結(jié)果較好的吻合，塑性區(qū)半徑和擴(kuò)孔壓力均隨擴(kuò)孔半徑的增加而增大，但增幅逐漸減小而趨于穩(wěn)定值，剪脹角對(duì)塑性區(qū)半徑和擴(kuò)孔壓力影響顯著，隨著剪脹角的增加，塑性區(qū)半徑和擴(kuò)孔壓力明顯增加。
　　(2)擴(kuò)底樁的沉降計(jì)算方法。考慮壓縮模量的深度效應(yīng)，對(duì)已有的大直徑擴(kuò)底灌注樁沉降計(jì)算公式進(jìn)行修正。取土體微單元進(jìn)行受力分析，并引入深度對(duì)壓縮模量的影響，建立室內(nèi)壓縮模量與變形模量的關(guān)系，代入擴(kuò)底樁沉降計(jì)算公式，得出擴(kuò)底樁沉降計(jì)算修正公式

4、。分別采用修正前和修正后的計(jì)算公式對(duì)某工程實(shí)例進(jìn)行沉降計(jì)算。結(jié)果表明，修正后的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合更好。同時(shí)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果也表明，與壓縮模量Es修正前的計(jì)算沉降相比，壓縮模量Es修正后的計(jì)算沉降與實(shí)測(cè)沉降更加吻合。
　　(3)擴(kuò)底樁在地震荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析。樁周土采用Drucker-Prager彈塑性模型，以考慮土體的非線性；樁與樁周土之間設(shè)置接觸以考慮樁—土接觸非線性；通過(guò)借助ABAQUS有限元軟件，分別建立地震荷載作用