大直徑擴底樁試驗研究與數(shù)值分析.pdf

1、隨著大型市政設(shè)施、大跨橋梁及超高層建筑等建(構(gòu))筑物的建設(shè)，近年來大直徑擴底樁因具有單樁承載力高等優(yōu)點在國內(nèi)工程界逐漸得到廣泛應(yīng)用。本文基于實測數(shù)據(jù)分析、解析研究及數(shù)值計算等方法，對深厚軟土地基中大直徑擴底樁單樁的承載變形機理及承載性狀開展了研究工作。 在深厚軟土地基中大直徑深長灌注樁及擴底樁靜載荷及樁身應(yīng)力應(yīng)變實測分析基礎(chǔ)上，研究了軟土中的大直徑深長灌注樁及擴底樁的豎向承載性狀和荷載傳遞機理。重點分析了大直徑深長灌注擴底樁與等

2、直徑灌注樁承載特性及荷載傳遞的不同，并得到了擴底樁樁端阻力、樁側(cè)摩阻力發(fā)揮規(guī)律。研究表明，深厚軟土地基中大直徑擴底樁的側(cè)阻先于端阻發(fā)揮，大直徑擴底樁在荷載水平較高時會產(chǎn)生樁側(cè)摩阻力軟化；擴底樁的樁端擴大部分對承載能力影響較大，不僅影響到樁端阻力的發(fā)揮，還影響到樁側(cè)阻力的發(fā)揮；大直徑擴底樁在低水平荷載作用下表現(xiàn)為摩擦樁性狀，在高水平荷載作用下表現(xiàn)為端承摩擦樁性狀。 基于荷載傳遞法和廣義雙曲線函數(shù)，提出同時應(yīng)用耦合Mindlin解考

3、慮樁側(cè)摩阻力引起的樁端沉降和Ruseh模型考慮高荷載水平下樁身混凝土的彈塑性的方法，建立了大直徑擴底樁單樁的解析分析模型。通過與工程實測結(jié)果的對比分析，驗證了大直徑擴底樁單樁解析分析模型的合理性。采用該模型，對比分析了大直徑擴底樁和等直徑樁單樁承載性狀的差異。隨后，運用該模型分析了大直徑擴底樁的樁身幾何參數(shù)等因素對其單樁承載變形性狀的影響，得到了大直徑擴底樁端阻比的變化規(guī)律。 采用有限元法，考慮了樁土間的滑移、脫離以及土的非線性

4、等因素，建立了大直徑擴底樁單樁承載有限元分析模型。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用功能強大的有關(guān)軟件包作為計算工具，研究了大直徑擴底樁的樁項沉降、樁周土體變形、樁身軸力和樁側(cè)摩阻力、樁底土應(yīng)力隨荷載變化的規(guī)律；對有關(guān)影響單樁豎向承載性狀的因素進行了分析，對一工程實例進行了數(shù)值模擬和對比分析。有限元分析結(jié)果表明，基于該模型的有限元方法能夠有效模擬樁的承載性狀及承載變形機理。樁的承載能力隨著樁徑、擴底樁徑和樁長的增加而增加，一定樁長下樁徑、擴底樁徑與承載能

5、力間存在—最佳值；樁底土土壓力的變化與樁頂荷載大小密切相關(guān)，樁周土體豹模量對樁的承載能力影響相對較小，而樁端土模量對樁的承載能力影響相對較大，隨著樁端土及樁周土模量院的增大，樁端承載能力得到明顯提高，樁土間摩擦系數(shù)的增加能有效提高樁的承載能力。最后，考慮到實際王程中大直徑擴底樁在主要承受豎向何載的同時還可能經(jīng)常承受一定的水平荷載，建立了用于研究大直徑擴底樁水平承載性狀的三維數(shù)值分析模型。該模型～并考慮了樁土體系中混凝土開裂引起的非線性、