加筋勁性水泥砂漿土組合模型樁的豎向承載力試驗研究.pdf

1、本文加筋勁性水泥砂漿土組合樁是在勁性水泥土組合樁基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。勁性水泥土組合樁是指在水泥土攪拌樁的攪拌過程中，即時把預(yù)制高強(qiáng)度芯樁（如鋼筋混凝土、素混凝土等）通過機(jī)械擠壓到水泥土樁的中心區(qū)域，待水泥土樁達(dá)到一定強(qiáng)度以后，二者形成整體結(jié)構(gòu)共同工作，是芯樁區(qū)域與水泥土區(qū)域共同分擔(dān)荷載的一種新型樁。因其具有承載力較高、造價低、環(huán)境污染小、施工方便等優(yōu)點，符合可持續(xù)發(fā)展要求，目前有廣闊的發(fā)展前景。但在工程中由于水泥土樁與內(nèi)部芯樁的剛度相差比

2、較大、且水泥土強(qiáng)度較低的原因使芯樁區(qū)域不能充分發(fā)揮其承載作用，從而導(dǎo)致組合樁整體豎向承載力下降。
　　因此，本文提出了加筋勁性水泥砂漿土組合模型樁。它是由水泥漿、土與砂子，經(jīng)攪拌設(shè)備充分?jǐn)嚢瓒纬伤嗤翗逗笤谄渫獠考油凉じ駯抛鳛閲坎牧?，并在其中心位置插入砼芯，形成?qiáng)度較高的組合樁。加筋勁性水泥砂漿土組合樁的特點：①在水泥土中摻入一定量的砂，可提高水泥砂漿土樁的抗壓強(qiáng)度；②土工格柵具有較大的抗拉強(qiáng)度，以它作為樁體外部圍箍材料可約束

3、水泥砂漿土變形，提高組合樁的整體性，并進(jìn)一步提高水泥砂漿土樁的抗壓強(qiáng)度，從而達(dá)到提高組合樁豎向承載力的目的。
　　因土工格柵具有抗拉強(qiáng)度較高、柔性良好、與土之間咬合作用理想、制作簡單、運(yùn)輸方便等優(yōu)點，故本文采用土工格柵作為樁體圍箍材料。
　　本文通過制作2種水泥摻入比為20％、25%和3種摻砂量為20%、30%、40%的6組試塊，對水泥砂漿土抗壓強(qiáng)度力學(xué)性能進(jìn)行研究分析。然后在此基礎(chǔ)上，制作了①在水泥摻入比為20%的情況下，

4、摻砂量為20%、30%、40%的配合比，且無芯、加芯、加筋加芯的9種模型樁；②在水泥摻入比為25%的情況下，摻砂量為20%的配合比﹑且加筋無芯的1種模型樁；③在水泥摻入比為25%的情況下，摻砂量為20%、30%、40%的配合比，且無芯、加芯、加筋加芯的9種模型樁等，模型樁數(shù)量為總共19個。
　　通過模型樁的靜載荷試驗，得出了各模型樁的豎向承載力、Q-S曲線以及應(yīng)力-應(yīng)變曲線。并運(yùn)用有限元軟件分析等方法對加筋勁性水泥砂漿土組合模型樁

5、的豎向承載力進(jìn)行研究，其研究結(jié)果如下：
　?。?）在水泥土中摻入最優(yōu)摻砂量，并通過形成最佳水泥砂漿土，可顯著地提高其抗壓強(qiáng)度，尤其是后期強(qiáng)度。得出當(dāng)水泥摻入比為20%﹑25%時，最優(yōu)摻砂量各為20%﹑40%。
　　（2）水泥砂漿土的強(qiáng)度不一定隨著水泥摻入比的增加而增大，而跟摻砂量有密切關(guān)系。通過實驗得出當(dāng)摻砂量為20%時，水泥砂漿土的抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻入比增加而減少。當(dāng)摻砂量為30%和40%時，水泥砂漿土的抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻

6、入比增加而增大。
　　（3）通過靜載試驗的Q-S曲線圖，當(dāng)組合模型樁的水泥摻入量和摻砂量達(dá)到最優(yōu)時，土工格柵的加筋效果顯著，并其豎向承載力與沉降量均得到較大的改善。
　?。?）由模型樁的破壞形態(tài)分析，土工格柵起到顯著的徑向加強(qiáng)作用。破壞發(fā)生在樁體上部，樁上部1/3處土工格柵網(wǎng)被漲裂，同時水泥砂漿土被壓碎，而水泥砂漿土并未產(chǎn)生縱向裂縫。
　　（5）在荷載-應(yīng)變圖中可以看出，模型樁的豎向承載力越大，其應(yīng)變變化越小，且增長速

7、率越緩慢。
　　（6）通過靜載試驗得出6根勁性水泥砂漿土組合模型樁與6根加筋勁性水泥砂漿土組合模型豎向承載力，并通過最小二乘法線性回歸進(jìn)一步提出了二者的參考計算公式：
　　勁性水泥砂漿土組合模型樁豎向承載力公式：此公式省略。
　　加筋勁性水泥砂漿土組合模型樁豎向承載力公式：此公式省略。
　?。?）通過 ANSYS有限元軟件分析，計算應(yīng)力、應(yīng)變與位移以及豎向承載力，并與試驗值進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步驗證了土工格柵的加筋