靜鉆根植樁承載性能的試驗(yàn)研究以及數(shù)值分析.pdf

1、靜鉆根植樁是一種由水泥土攪拌樁和高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁復(fù)合而成的基樁，具有高承載力、適應(yīng)性強(qiáng)、施工難度低、噪音小、泥漿污染少等優(yōu)點(diǎn)。本文綜述了水泥土、管樁、復(fù)合樁、靜鉆根植樁的發(fā)展簡(jiǎn)況，重點(diǎn)研究靜鉆根植樁的豎向抗壓承載性能，對(duì)水平承載也作了一定的試驗(yàn)觀察。
　　通過(guò)兩處原位靜荷載試驗(yàn)和一處模型試驗(yàn)展開(kāi)研究。原位試驗(yàn)一進(jìn)行了多樁對(duì)比，原位試驗(yàn)二通過(guò)樁身埋設(shè)應(yīng)變傳感器深入了解靜鉆根植樁的荷載傳遞特性，模型試驗(yàn)通過(guò)消除樁端阻力來(lái)研究不同樁

2、型在樁土接觸面上的荷載傳遞差異。由于試驗(yàn)一除了豎向抗壓還需做水平靜荷載，不能壓至破壞，試驗(yàn)二雖壓至破壞，但卻是樁頭壓碎而非土層達(dá)到極限，所以都未測(cè)得理想的極限承載力。為此用兩種預(yù)測(cè)極限承載力的方法作了預(yù)測(cè)，彌補(bǔ)試驗(yàn)的不足。
　　以圓孔擴(kuò)張理論計(jì)算靜鉆根植樁的擠土效應(yīng)，并與實(shí)測(cè)值對(duì)比，發(fā)現(xiàn)樁上部吻合得較好，下部則是錯(cuò)誤的，原因是上部土層壓縮性比較高并且對(duì)樁孔產(chǎn)生的圍壓比較小，所以能產(chǎn)生擠土效應(yīng)，并使這部分土層中的樁側(cè)摩阻力得到提高;

3、下部土層壓縮性又低圍壓又大，擠土效應(yīng)難以實(shí)現(xiàn)。
　　以彈性力學(xué)厚壁圓筒理論結(jié)合變形協(xié)調(diào)條件對(duì)靜鉆根植樁內(nèi)、外部接觸面進(jìn)行分析，認(rèn)為滿足一定的條件后樁土界面是最薄弱面，芯樁與水泥土的接觸面不會(huì)比之先破壞。圍箍效應(yīng)可以忽略不計(jì)，按內(nèi)芯、芯樁、外殼單獨(dú)作用的簡(jiǎn)單疊加來(lái)計(jì)算整樁的強(qiáng)度、剛度、承載力等。
　　借助數(shù)值分析方法補(bǔ)充和完善了原位試驗(yàn)的不足，得出水泥土內(nèi)芯和外殼的軸力、應(yīng)力變化，發(fā)現(xiàn)即使長(zhǎng)樁以側(cè)摩阻力為主端阻力很小，樁端部位

4、仍需要特別加強(qiáng)。除此之外，當(dāng)整樁外徑一定時(shí)，水泥土外殼厚度越厚（即芯樁外徑越小），整樁承載力越低。水泥土對(duì)整樁的截面抗壓剛度貢獻(xiàn)不大，所以能確保其在設(shè)計(jì)荷載下不被壓碎即可，無(wú)需投入額外的成本提高水泥土的摻入比。
　　用有限元結(jié)合正交試驗(yàn)的方法針對(duì)芯樁直徑、壁厚、混凝土強(qiáng)度、水泥土強(qiáng)度展開(kāi)影響因素分析，發(fā)現(xiàn)芯樁直徑對(duì)靜鉆根植樁的抗壓極限承載力、樁側(cè)摩阻力以及樁端阻力的影響最為顯著，是靜鉆根植樁最重要的參數(shù)。芯樁直徑一定后，壁厚對(duì)樁側(cè)

5、摩阻力的影響很大，摩擦型樁應(yīng)優(yōu)先選用厚壁芯樁;水泥土強(qiáng)度對(duì)樁端阻力的影響很大，端承型樁應(yīng)注意提高水泥土的強(qiáng)度。對(duì)靜鉆根植長(zhǎng)樁優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議是，選用大直徑芯樁，芯樁直徑以略小于鉆孔直徑為宜，且芯樁壁宜厚。
　　又提出一種預(yù)測(cè)長(zhǎng)樁承載力的方法:如果知道某兩種樁徑的樁在相同沉降時(shí)的承載力，以及其中一種樁徑的端承比，就可以推斷其它樁徑的樁在相同沉降時(shí)的承載力和端承比，進(jìn)而求得端阻力和側(cè)摩阻力。這里所指的承載力并非僅限于極限承載力，而可以是