深水碼頭大直徑鋼護筒嵌巖樁承載性狀模型試驗研究.pdf

1、近年來，隨著三峽蓄水成庫后，航運密度加大，內(nèi)河航運事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，大直徑鋼護筒嵌巖樁在內(nèi)河深水碼頭樁基中得到了廣泛應(yīng)用。但目前對大直徑鋼護筒嵌巖樁受力性能開展的研究相對匱乏。本文利用室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬方法，對考慮有、無鋼護筒以及不同嵌巖深度條件鋼護筒嵌巖樁的豎向及水平力承載性狀進行了研究。本文的主要研究工作及研究成果包括下列方面:
　　 (1)試驗方法、模型比尺及模型材料的選擇。根據(jù)大直徑鋼護筒嵌巖樁實際尺寸及室內(nèi)試驗條件，確

2、定模型比尺取20，材料強度比尺取1，即取原型樁尺寸的1/20，而采用與原型樁相同的材料參數(shù)進行室內(nèi)試驗制模;根據(jù)重慶港區(qū)的地質(zhì)條件，利用不同配合比的水、砂、石膏及水泥制成混凝土模擬樁身材料以及泥巖地基。為了確定混凝土配合比，進行了標準尺寸模型試塊并進行了材料的強度與變形參數(shù)試驗，根據(jù)實際樁身混凝土及泥巖地基的強度與變形參數(shù)，確定了混凝土配合比;測試了模型試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過率定試驗確定了傳感器采集數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)的關(guān)系。
　　

3、(2)鋼護筒嵌巖樁豎向承載性狀模型試驗。按照模型試驗相似理論，制成不同嵌巖深度的鋼護筒嵌巖樁及非鋼護筒嵌巖樁共6根樁進行了豎向承載性狀試驗，試驗中得到了樁頂豎向位移隨著荷載的變化規(guī)律、樁側(cè)阻力及樁端阻力隨豎向加載的發(fā)揮情況，并分析了鋼護筒的設(shè)置與否以及嵌巖深度的大小對樁基豎向承載規(guī)律的影響，發(fā)現(xiàn)當設(shè)置鋼護筒后，鋼護筒嵌巖樁的樁側(cè)摩阻力峰值所對應(yīng)的嵌固深度，比普通嵌巖樁的位置偏深，且峰值偏大。樁基側(cè)阻力較普通嵌巖樁有所下降，即鋼護筒嵌巖樁

4、樁端阻力更容易發(fā)揮作用。通過對相同嵌巖深度條件下的兩種樁基對比發(fā)現(xiàn)設(shè)置鋼護筒對豎向承載力的影響并不明顯;無論鋼護筒嵌巖樁還是普通嵌巖樁，樁身嵌巖深度對承載力影響明顯。樁身嵌巖深度從3D增加到5D時，鋼護筒嵌巖樁豎向極限承載力隨之提高了40％左右。同時，樁身嵌巖深度的增加，樁端阻力在總承載力中所占的比例在減小，而側(cè)阻力所占的比例在增加。
　　 (3)鋼護筒嵌巖樁水平承載性狀模型試驗。模型樁與豎向承載性狀模型試驗相同，并在樁頂施加水

5、平荷載，試驗中監(jiān)測樁頂水平位移隨水平荷載的變化規(guī)律以及樁身彎矩的分布規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對比分析有無鋼護筒及不同嵌巖深度條件下樁基的水平承載規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在橫向荷載作用下，鋼護筒嵌巖樁樁基抗彎性能比普通嵌巖樁大大提高，即鋼護筒嵌巖樁的橫向承載力較好，且樁頂和樁身巖面處的水平位移較小;鋼護筒嵌巖樁樁身彎矩最大值所對應(yīng)的位置較普通嵌巖樁偏下。在橫向荷載作用下，嵌巖深度越大，鋼護筒嵌巖樁的樁頂和巖面水平位移相應(yīng)變小，承載力同樣隨嵌巖深度的增加而提高