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挤扩支盘桩承载力研究及在工程中的应用
引言
随着城市化进程的加快，建筑和交通基础设施的需求不断增加，桩基承载力的研究和应用也变得越来越重要。挤扩支盘桩是一种新型的桩基形式，在工程中应用较为广泛。本文将探讨挤扩支盘桩的承载机理和计算方法，并结合工程实例分析其在工程中的应用。
一、挤扩支盘桩的承载机理
挤扩支盘桩是由钢管、支承盘和挤扩部分组成的钢管混凝土桩，其承载机理和一般桩基相似，受到竖向荷载、水平荷载和弯矩的共同作用。
1.竖向承载力
挤扩支盘桩的竖向承载力主要由挤扩部分和支承盘两个部分构成。
(1)挤扩部分
挤扩部分是由钢管、挤扩钢板和混凝土三部分构成的。竖向荷载作用下，挤扩部分受到压应力，过渡区中的混凝土会受到挤压变形，进而对土壤形成较大的侧阻力。当挤扩部分的长度较大且土壤有足够的压缩性时，挤扩部分的直径扩大后所形成的侧阻力可设计为挤压法计算的升限值。然而，当土壤的抗压性较强或挤扩部分的长度较短时，挤扩部分所形成的侧阻力应该采用试验室试验或现场荷载试验来确定。
(2)支承盘
支承盘分为钢板和混凝土两部分。当桩受到竖向荷载作用时，盘端面会受到压应力，混凝土支承盘能够将荷载传递给地基土壤。
2.水平承载力
挤扩支盘桩的水平承载主要受到侧摩阻力的支撑，且是由基础土壤、挤扩部分和支撑盘这三个部分共同作用形成的摩阻力。
3.弯矩承载力
挤扩支盘桩在受到水平荷载和竖向荷载作用下，可能产生弯矩。通过弯矩的分析计算，可以得出弯曲部分内的轴力、剪力和弯矩等参数。
二、挤扩支盘桩的计算方法
挤扩支盘桩的设计计算需要考虑竖向承载能力、水平承载能力和弯矩承载能力，三者共同作用决定了桩基的稳定性。
1.竖向承载力计算
挤扩支盘桩的竖向承载力计算方法如下：
Qs=Qp+Qe+Qd
其中Qp表示挤扩部分的竖向承载力，Qe表示支承盘的竖向承载力，Qd表示桩身自重的竖向承载力。
挤扩部分的竖向承载力的计算方法如下：
Qp=Apfcp
其中，Ap为挤扩部分截面面积，fc为混凝土的轴心抗压强度，p为挤扩部分截面所负荷荷载。
支承盘的竖向承载力的计算方法如下：
Qe=0.5nApfs
其中，n为支承盘数量，fs为支承盘侧面摩阻力。
2.水平承载力计算
挤扩支盘桩的侧向承载能力计算方法如下：
Qh=KhAdf
其中，Kh为侧向承载力系数，Ad为挤扩部分直径，df为桩端垂直距离或桩顶水平移动距离。
3.弯矩承载力计算
挤扩支盘桩的弯矩承载力计算方法如下：
Qm=M/df
其中，M为弯矩，df为桩端和支承盘之间的距离。
三、挤扩支盘桩的工程应用
挤扩支盘桩应用于大型建筑和交通基础设施的基础中，其优点是结构简单，安装方便，受力性能稳定，承载力大等。下面以一座跨越铁路的公路桥为例，介绍挤扩支盘桩的工程应用。
该公路桥主桥采用“单箱双拱”形式构造，桥墩采用挤扩支盘桩。桥墩的最大承载力约为6000kN。挤扩支盘桩的选择主要考虑结构承载能力、地基土壤承载能力和承载力相对单位体积的造价。通过对地基土壤的测试，确定了使用的桩径为0.6m，桩长为25m。挤扩部分采用H型钢和钢板进行加固。支承盘由混凝土浇筑形成，直径为2.5m，厚度为1.2m。公路桥总长355m，其中主桥长190m，上部结构采用预应力混凝土简支梁。经过现场施工实践，挤扩支盘桩的承载能力稳定，结构安全性能良好，施工时长缩短，造价相对较低。
结论
挤扩支盘桩是一种新型的桩基形式，其承载机理和计算方法与一般桩基相似，但在竖向、水平和弯矩承载能力方面有着明显的优势。通过工程实例分析，挤扩支盘桩在工程中的应用得到了证实。在未来的实际应用中，应进一步探究挤扩支盘桩的施工工艺和性能变化规律，为工程建设提供更好的基础支撑。