軟土地基微型預制管樁承載性能的模型試驗研究.pdf

1、微型預制管樁基礎適用于各類軟土地質條件，具有廣泛的應用前景。在輸電線路中采用微型管樁基礎，符合國家電網(wǎng)公司積極推進“兩型三新”的輸電線路建設要求，具有巨大的經(jīng)濟和環(huán)境效益。目前，在基礎工程中對微型預制管樁的試驗研究和實際應用還比較少。因此，有必要對微型預制管樁的承載性能進行試驗研究，從而為其在輸電線路基礎工程中的應用提供相關依據(jù)。
　　本文基于豎向受荷樁的運動方程和水平受荷樁的撓曲微分方程，推導分析了微型預制管樁模型試驗的相似性。

2、基于輸電桿塔基礎在應用中的受力特點，采用慢速荷載維持法，在淤泥質粉質黏土中分別開展了微型預制管樁的受壓、受拔和水平靜載模型試驗，分析了微型預制管樁單樁與群樁在受壓、受拔和水平荷載作用下的承載性能，主要成果如下:
　　(1)管樁生產(chǎn)行業(yè)中，管樁的最小直徑為300mm。本文根據(jù)300mm直徑的PHC原型管樁的相關參數(shù)，選取模型試驗比尺λL=1/10，設計模型樁的尺寸為長1.1m、樁徑30mm和壁厚70mm。在模型樁制作上，本文采用兩根

3、PVC管間灌注環(huán)氧樹脂的成樁方式，該方式得到的模型樁滿足本文模型試驗在彈性模量相似性上的要求。
　　(2)本文研制了微型預制管樁受壓、受拔和水平受荷試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)由1.5m×1.5m×2m的鋼制模型箱與受壓試驗、受拔試驗和水平受荷試驗加載裝置組成，受壓試驗加載裝置通過杠桿法施加荷載，受拔試驗和水平受荷試驗加載裝置通過滑輪組來傳遞荷載。針對受壓、受拔和水平受荷試驗分別設計了單樁、2×2群樁和3×3群樁靜載試驗，其中2×2群樁的樁

4、間距為2.5d，3×3群樁的樁間距為3d，承臺板厚15mm，群樁均采用高承式布置。
　　(3)通過微型預制管樁單樁和群樁的受壓靜載試驗，發(fā)現(xiàn)單樁和群樁受壓時的荷載位移曲線呈“陡降型”，得到單樁、2×2群樁和3×3群樁的抗壓極限承載力Qu1、Qu2和Qu3分別為190N、835N和1660N。采用規(guī)范法估算微型預制管樁單樁的抗壓極限承載力結果與試驗得到的結果基本一致。2×2群樁、3×3群樁的抗壓極限承載力群樁效應系數(shù)分別為1.09和

5、0.97，說明群樁受壓時，群樁中的基樁承載力與單樁差不多，但隨著樁數(shù)的增加，群樁的抗壓承載力效率會有所下降。單樁和群樁在達到或超過極限荷載時，單樁和基樁在深度30cm以上由于土體發(fā)生剪切破壞，側摩阻力有所下降，而下部摩阻力仍然增大。單樁側摩阻力充分發(fā)揮時的樁土相對位移約在1～1.6mm之間。
　　(4)通過微型預制管樁單樁和群樁的受拔靜載試驗，發(fā)現(xiàn)單樁和群樁受拔時的荷載位移曲線呈“陡降型”，得到單樁、2×2群樁、3×3群樁的抗拔極

6、限承載力Tu1、Tu2和Tu3分別為170N、480N和1000N。采用規(guī)范法估算公式計算微型預制管樁單樁的抗拔極限承載力結果與試驗結果基本一致。2×2群樁和3×3群樁的抗拔極限承載力的群樁效應系數(shù)分別為0.706和0.654。說明群樁受拔時，群樁中的基樁承載力較單樁并未完全發(fā)揮，且隨著樁數(shù)的增加，群樁的抗拔承載力效率降低。單樁和群樁在上拔過程中，單樁和基樁在深度50cm以上側摩阻力處于極限值的時間較久，而深度70cm以下側摩阻力在受拔

7、荷載達到極限承載力時依舊很小，可認為該處側摩阻力達到極限值后的時間很短，樁身上拔量就突然大幅增大，樁土體系破壞。本文模型樁受拔時樁側摩阻力充分發(fā)揮時的樁土相對位移約在2～3mm之間。本文模型試驗群樁在拔出土面時，可以觀察到樁間土并未隨群樁帶出，說明群樁樁土呈非整體破壞。
　　(5)通過微型預制管樁單樁和群樁的水平受荷靜載試驗，發(fā)現(xiàn)單樁水平受荷時的荷載位移曲線呈“緩變型”，群樁水平受荷時的荷載位移曲線前段緩變，但當水平荷載達到極限承

8、載力時，曲線有明顯的位移突變。單樁的水平臨界荷載Hc1為50kN，單樁、2×2群樁和3×3群樁的水平極限承載力Hu1、Hu2、Hu3分別為110N、390N、600N。2×2群樁和3×3群樁的水平極限承載力的群樁效應系數(shù)分別為0.886和0.606，這說明群樁水平受荷時，群樁中的基樁承載力較單樁并未完全發(fā)揮，且隨著樁數(shù)的增加，群樁的水平承載力效率降低。單樁和群樁水平受荷時，單樁和基樁的樁身彎矩自上而下先增大后快速減小，最大彎矩處于深度3