現(xiàn)澆X形樁樁筏基礎(chǔ)豎向承載特性的模型試驗研究與數(shù)值分析.pdf

1、現(xiàn)澆X形混凝土樁（X-sectional Cast-in-place Concrete pile,簡稱XCC樁或X形樁）是由劉漢龍教授團隊自主研發(fā)的新型樁基技術(shù)，是一種環(huán)保、高效、經(jīng)濟的綠色樁基。其設(shè)計思想是采用等截面積異形周長擴大原理，改變圓弧拱方向，以取得有利于承載性能增強的力學效果。過去研究人員針對X形樁的承載特性的研究主要集中在X形樁單樁和單樁復(fù)合地基。為使該種樁基適應(yīng)更多工程條件需要，本文通過模型試驗和數(shù)值分析的方法對X形樁樁

2、筏基礎(chǔ)的豎向承載特性進行了研究。主要內(nèi)容如下：
　　①通過回顧和分析樁筏基礎(chǔ)和異形樁（特別是現(xiàn)澆X形樁）的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，指出了現(xiàn)存的問題，提出了X形樁筏基礎(chǔ)的研究內(nèi)容和技術(shù)路線。
　?、跒榻沂綳形樁樁筏基礎(chǔ)的荷載傳遞機理，開展了等截面積圓形樁和X形樁單樁和群樁樁筏基礎(chǔ)的模型試驗，得到不同樁型的荷載-沉降曲線、樁-土荷載分擔規(guī)律、側(cè)阻端阻荷載分擔規(guī)律、樁身軸力分布規(guī)律、樁側(cè)摩阻力分布規(guī)律以及樁筏基礎(chǔ)中X形樁凹弧段和凸弧段

3、的應(yīng)變分布規(guī)律，與等截面積圓形樁進行了對比研究。試驗結(jié)果表明：X形樁單樁和樁筏基礎(chǔ)的極限承載力都大于等截面積圓形樁；對于X形樁樁筏基礎(chǔ)，樁體凹弧段在側(cè)阻力發(fā)揮過程中，可起到調(diào)節(jié)儲備作用，使之達到極限承載力后，還能提供一定的承載力增量；而對于圓形樁樁筏基礎(chǔ)，達到極限承載力后，樁側(cè)阻力不再增加，甚至有減小趨勢；隨荷載增加，樁體荷載分擔比和側(cè)阻荷載分擔比逐漸減小，樁周土和端阻力荷載分擔逐漸增加。X形樁樁筏基礎(chǔ)中樁體和側(cè)阻荷載分擔比都大于等截面

4、積圓形樁。
　?、蹫檫M一步探究樁筏基礎(chǔ)中X形樁側(cè)阻和端阻分布的影響因素，基于模型試驗，采用有限差分軟件FLAC3D，建立了樁筏基礎(chǔ)模型試驗的三維模型。得到了等面積筏板下，不同樁數(shù)和樁位的X形樁側(cè)阻和端阻分布隨荷載的變化規(guī)律。結(jié)果表明：相同面積筏板下，X形樁樁筏基礎(chǔ)軸力分布受樁位、樁數(shù)和所受荷載的影響。對于角樁和邊樁，這種影響體現(xiàn)在軸力絕對值的大小、沿深度增量的大小和正負；對于芯樁，這種影響僅限于軸力絕對值的大小和沿深度增量的大?。?/p>

5、相同面積筏板下，X形樁樁筏基礎(chǔ)中樁數(shù)、樁位和荷載值對側(cè)阻力分布和大小的影響都較大；隨荷載增加，主要受力樁由角樁和邊樁，逐漸變?yōu)樾緲丁?br>　?、転樘骄縓形樁樁筏基礎(chǔ)中樁-土-筏板相互作用對豎向承載性能的影響，基于橋北污水處理廠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，借助有限差分軟件FLAC3D，分別進行了群樁效應(yīng)的影響因素分析以及樁筏基礎(chǔ)的承載性能影響因素分析。得到了樁位、樁數(shù)、樁間距和土體模量對雙樁相互作用系數(shù)的影響曲線和不同樁-筏相互作用、土-筏相互作用情形

6、下的荷載-沉降曲線，以及樁數(shù)相同時，不同樁長、樁間距的荷載-沉降曲線。結(jié)果表明：群樁效應(yīng)的強弱與樁型、樁位、樁間距、樁土模量比、樁數(shù)和荷載大小都有一定關(guān)系。樁數(shù)對群樁效應(yīng)的影響較??；樁間距、樁土模量比對群樁效應(yīng)的影響與荷載大小有關(guān)；樁位、樁型對群樁效應(yīng)的影響較大；其他條件相同時，X形樁和等外包圓直徑圓形樁的群樁效應(yīng)大小受這些因素的影響強于等截面積圓形樁；樁-筏相互作用對樁筏豎向承載性能有一定的負面影響；土-筏相互作用對提高樁筏基礎(chǔ)的極限