軟土地基樁受力性狀和沉降特性試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、樁基礎(chǔ)是一種常見的基礎(chǔ)型式，已被廣泛應(yīng)用于高層建筑、高速鐵路、高速公路、橋梁、港口碼頭、大型構(gòu)筑物等工程中。已有研究表明，鉆孔灌注樁使用過程中存在著樁端沉渣、樁端持力層擾動(dòng)、樁身質(zhì)量、樁側(cè)泥皮及鉆孔應(yīng)力松弛等而導(dǎo)致同一場地鉆孔灌注樁承載力離散的問題。鉆孔灌注樁的受力性狀有待深入研究。本文通過現(xiàn)場試驗(yàn)和理論分析對(duì)軟土地基豎向荷載作用下單樁和群樁的受力性狀展開研究。本文主要工作及創(chuàng)新成果如下：
　　 1.對(duì)溫州鹿城廣場鉆孔施工時(shí)穿越

2、約40 m巨厚卵石層的超長嵌巖樁的施工方法和軟土地基大噸位靜載試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)展開了研究，并對(duì)超長樁的荷載-沉降性狀、樁身壓縮規(guī)律、樁側(cè)阻力和樁端阻力的發(fā)揮特性、樁端沉渣對(duì)端阻的影響等進(jìn)行了深入研究。研究表明，在最大加載條件下，超長樁表現(xiàn)為端承摩擦樁性狀。在使用荷載下，樁頂沉降的90％以上來自樁身壓縮，在進(jìn)行超長樁設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮樁身質(zhì)量對(duì)試樁沉降的影響。同時(shí)，樁底沉渣清除的干凈與否，也直接影響超長樁的沉降。超長樁樁側(cè)上部土層摩阻力具有

3、不同程度的軟化現(xiàn)象，而中下部土層側(cè)摩阻力具有微弱的強(qiáng)化效應(yīng)。
　　 2.利用破壞和非破壞試樁的現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)揭示了試樁未加載至破壞和試樁破壞時(shí)受力性狀的異同。研究發(fā)現(xiàn)，最大試驗(yàn)荷載下非破壞性試樁淺層土側(cè)阻完全發(fā)揮并出現(xiàn)側(cè)阻軟化趨勢，而破壞性試樁全樁長范圍側(cè)阻均表現(xiàn)為軟化性狀。非破壞性試樁實(shí)測得到的樁端位移-樁端力曲線表現(xiàn)為硬化特性，而試樁破壞性試驗(yàn)中實(shí)測得到的樁端位移-樁端力曲線表現(xiàn)為軟化特性。
　　 3.通過現(xiàn)場試驗(yàn)研究

4、了樁端下沉渣厚度不同以及樁端持力層不同時(shí)超長樁實(shí)測側(cè)阻，闡述了樁端強(qiáng)度提高對(duì)側(cè)阻的強(qiáng)化作用。研究發(fā)現(xiàn)，端阻和側(cè)阻不是相互獨(dú)立的，樁端土強(qiáng)度的提高對(duì)側(cè)阻有強(qiáng)化作用，尤其是樁端附近的側(cè)阻。樁端土成拱作用和樁端附近樁身壓縮的側(cè)脹作用引起的樁側(cè)附近法向應(yīng)力和樁端附近樁側(cè)土黏聚力及樁-土界面摩擦角的增加是造成樁端土強(qiáng)度提高對(duì)側(cè)阻強(qiáng)化作用的主要原因。
　　 4.通過采用樁土共同作用設(shè)計(jì)方法的某工程實(shí)測數(shù)據(jù)，分析了基礎(chǔ)底板下不同位置處樁頂反力

5、、基礎(chǔ)底板中鋼筋內(nèi)力及樁、土荷載分擔(dān)比等?，F(xiàn)場實(shí)測結(jié)果表明，大樓竣工時(shí)樁頂反力超過單樁極限承載力的50%，這和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是不同的。隨建筑層數(shù)的增加，土分擔(dān)荷載的比例逐漸減少，裝修完成時(shí)土承擔(dān)了上部荷載的20%。大樓結(jié)頂時(shí)基礎(chǔ)底板內(nèi)鋼筋實(shí)測應(yīng)力很小，遠(yuǎn)低于鋼筋所能承受的最大抗壓值或抗拉值。
　　
　　 5.提出了三種單樁沉降簡化計(jì)算方法。單樁沉降簡化計(jì)算方法一中單樁樁頂沉降由樁端力引起的沉降，樁身壓縮和樁側(cè)阻力引起的沉

6、降組成。單樁沉降簡化計(jì)算方法二中采用雙曲線模型模擬樁側(cè)阻力與樁土相對(duì)位移間的關(guān)系，采用雙折線模型模擬樁端位移與樁端阻力間的關(guān)系，運(yùn)用迭代的方法得到了單樁受力性狀。單樁沉降簡化計(jì)算方法三采用側(cè)阻軟化荷載傳遞模型，同時(shí)假定樁端位移-荷載關(guān)系曲線符合雙折線模型，運(yùn)用二分法得到了單樁沉降。本文提出的單樁沉降簡化計(jì)算方法可考慮地基土的成層性和非線性特性。
　　 6.在單樁沉降簡化計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出了3種群樁沉降計(jì)算方法。第一種群樁沉降

7、計(jì)算等代墩法的關(guān)鍵是獲得合理的單樁沉降值，并選擇恰當(dāng)?shù)娜簶杜c單樁沉降關(guān)系系數(shù)值ω。筆者根據(jù)粉土和軟土中單樁和群樁模型樁的試驗(yàn)結(jié)果反算得到單樁與群樁沉降關(guān)系系數(shù)ω值約為0.25～0.45。第二種群樁沉降計(jì)算方法在樁-樁之間的相互作用假定為彈性的基礎(chǔ)上，考慮群樁中的“加筋和遮簾效應(yīng)”對(duì)兩樁相互作用系數(shù)的影響，并區(qū)分樁身位移和樁端位移的相互影響，得到了一種兩樁相互作用系數(shù)的計(jì)算方法，并將其應(yīng)用到群樁沉降簡化計(jì)算方法中。第三種群樁沉降計(jì)算方法中

8、利用雙曲線模型模擬樁側(cè)阻力和樁土相對(duì)位移間的關(guān)系以及樁端位移-荷載關(guān)系?？紤]群樁中各基樁的相互作用，得到了群樁中基樁側(cè)阻和端阻雙曲線荷載傳遞函數(shù)中各參數(shù)的確定方法，并將荷載傳遞法擴(kuò)展到群樁受力性狀的分析中，提出了一種可快速估算群樁中任一基樁受力性狀的簡化算法。
　　 7.利用荷載傳遞法并結(jié)合剪切位移法分析了成層土中錨樁法靜載試驗(yàn)時(shí)錨樁對(duì)試樁樁頂剛度的影響，并考慮了“加筋和遮簾效應(yīng)”對(duì)試樁樁頂剛度的影響。算例分析表明，實(shí)際工程中需