擠擴支盤樁力學特性的試驗研究及理論分析.pdf

1、鉆孔擠擴支盤樁是上世紀九十年代初發(fā)展起來的一種新型樁基礎，現(xiàn)已在我國許多省、區(qū)陸續(xù)推廣使用，由于其具有較高的承載力和較低的沉降量，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。目前擠擴支盤樁這項新技術盡管工程實踐效果明顯，但整體上仍處于技術開發(fā)和推廣應用階段，理論上缺乏系統(tǒng)地研究，對其抗壓特性、抗拔特性及支盤的破壞機理等尚不十分清楚，也缺乏可靠實用的抗壓、抗拔承載力計算公式。因此，為了進一步查明擠擴支盤樁的工作機理、破壞模式和承載性能，為工程應用提供

2、合理的設計依據(jù)，本文基于現(xiàn)場靜載荷試驗、樁身應力測試及室內支盤模型的荷載試驗，系統(tǒng)地分析和研究了擠擴支盤樁在壓力荷載、上拔荷載作用下的荷載傳遞規(guī)律及其支盤的破壞形態(tài)。在此基礎上，對已有的擠擴支盤樁極限承載力的計算提出了若干修正和改進，取得了以下主要結果。 (1)完善了擠擴支盤樁的抗壓承載力理論。通過單樁靜載荷試驗及樁身應力實測數(shù)據(jù)，計算了各支盤阻力、樁側摩阻力及樁端阻力。得出擠擴支盤樁在加荷后期，摩阻力已發(fā)揮到極限，所加荷載主要

3、由支盤承擔，支盤承擔的荷載超過總荷載的一半；擠擴支盤樁的支盤阻力主要體現(xiàn)端承力的性質，可將擠擴支盤樁定性為摩擦多支點端承樁。指出擠擴支盤樁的抗壓Q～s曲線形態(tài)為略呈S型的緩變形曲線。首次引進適合于擠擴支盤樁的“樁側摩阻力發(fā)揮系數(shù)ξ”，對已有的擠擴支盤樁的抗壓極限承載力計算公式進行了修正和改進，可更好地應用于擠擴支盤樁的工程設計。 (2)建立了擠擴支盤抗壓樁的荷載傳遞理論。測試結果顯示支盤阻力、樁端阻力和樁側摩阻力的荷載傳遞函數(shù)可

4、由雙曲線模型進行擬合，同時給出各自的擬合公式，且擬合效果顯著；依此首次將荷載傳遞法應用于擠擴支盤樁的Q-s曲線和樁身軸力的模擬計算，在實際工程中可用已有的試驗資料來推算承載力很高的擠擴支盤樁的Q-s曲線和極限承載力，對減少或部分代替現(xiàn)場試樁具有實際意義。 (3)建立了擠擴支盤樁的抗拔承載力理論。首次用埋設鋼筋應力計的方法對抗拔擠擴支盤樁進行了樁身應力測試，可得出擠擴支盤樁在上拔荷載的作用初期，支盤作用不顯著，隨著樁頂荷載的增加，

5、支盤承擔的荷載越來越大，當接近極限荷載時，支盤則承擔總荷載的40％以上；支盤的抗拔承載力是由上至下依次發(fā)揮。首次提出抗拔側阻經(jīng)驗折減系數(shù)α和擠擴支盤樁的抗拔極限承載力實用計算公式，由于該計算公式簡便實用、客觀可靠，可推廣應用于工程設計中。試驗結果顯示支盤的設計位置相對靠下是支盤作用發(fā)揮滯后的原因所在，建議今后進一步探討支盤的位置與其承載力發(fā)揮的關系。 (4)完成了支盤的強度試驗與分析。首次用YAW-5000型微機控制電液伺服壓力

6、試驗機對支盤模型試件進行了荷載試驗，測定了支盤的荷載-位移全程曲線，揭示了試驗條件下的支盤的破壞形態(tài)為斜壓破壞；首次建立了支盤承載力計算公式，填補了支盤強度設計計算的研究空白。并結合有限元分析結果，指出支盤高寬比的合理取值范圍應為1.5≤h/b1≤2.8。 (5)對擠擴支盤樁及承臺基礎進行了有限元分析。運用二維軸對稱有限元法以及三維有限元法，探討了擠擴支盤樁單樁和群樁的承載變形性狀。對擠擴支盤樁的支盤豎向臨界間距、水平樁距和布樁