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扩底桩桩端竖向承载性状研究
摘要
扩底桩是一种在桩端采用人工方法或特殊装置使桩端扩展成较大直径的桩基础形式，能够显著提高桩的承载力和抗侧力能力。在扩底桩施工中，桩端的竖向承载性状是直接影响其承载力的关键因素。本文对扩底桩桩端竖向承载性状进行了研究，主要包括扩底桩的构造、桩端载荷特性、失稳模式及其影响因素等方面的综述。研究结果表明，在实际工程中，应根据具体工程情况选取合适的桩径、扩底深度和限制桩端的支撑长度等措施，以提高扩底桩的有效竖向承载能力。
关键词：扩底桩；桩端竖向承载性状；承载力；抗侧力
引言
扩底桩是一种在桩端扩展成较大直径的桩基础形式，其构造特点是在桩顶与土体相接触的圆柱体下部构建扩张段，也称为口部或扩底。在实际工程中，扩底桩可应用于各种土层，尤其适用于软弱土层、高压砂土及砂砾岩等地质条件较复杂的场地。
由于扩底桩的桩端直径相对于普通桩较大，因此承载力和抗侧力能力都比普通桩要强。同时，扩底桩的构造形式还能够改善周围土体的工程特性，并且在施工过程中具有一定的施工便利性。因此，扩底桩在某些高层建筑、桥梁、地下室及大型工业设备基础等重要场合得到了广泛应用。
扩底桩的竖向承载性状是影响其承载力的主要因素之一。扩底桩的桩端载荷特性、失稳模式及其影响因素等方面的研究已经取得了一定的进展。本文将对相关领域的研究进行归纳总结，并根据实际工程应用提出一些具有参考价值的建议。
一、扩底桩的构造
扩底桩一般由两部分组成：上部普通桩体和下部扩张段，如图1所示。扩底段的长度和直径因不同的工程条件而异。在某些特殊情况下，可能需要采用不同的扩底段形式，如近似弹性模型、渐进式扩张段、多段扩底等。
图1扩底桩示意图
二、桩端载荷特性
扩底桩的桩端的竖向承载载荷特性是研究其承载力的基础。桩端的载荷特性主要包括端阻力、摩擦力和弯曲矩。在实际应用中，由于不同场合、不同土质条件所得出的桩端载荷特性值存在较大差异，因此需要进行现场试验或室内试验以获得确定的桩端载荷特性值。
其中，端阻力是指桩端受到土体的阻力，其大小与土体的内摩擦角、桩侧摩擦力及土质特性等因素有关。扩底桩的扩底段直径较大，桩侧摩擦力相对较小，因而端阻力一般较小。
摩擦力是指桩与土体之间的摩擦力，其大小与桩侧摩擦力、土质特性等因素有关。扩底桩的桩侧直径较大，能够增加桩侧摩擦力的作用，从而提高承载力。
弯矩是指桩端受到不平衡荷载作用时可能产生的弯曲矩，其大小与外部荷载、桩身刚度及桩底支承条件等因素有关。扩底桩的桩侧直径较大，不能够保持较好的刚度，在承受外部荷载时可能会产生较大的弯曲矩。
三、失稳模式及其影响因素
扩底桩在承受竖向载荷时，桩基体系可能会发生不同形式的稳定或失稳。扩底桩的失稳模式可分为弹性稳定、本构稳定和整体失稳。其中，弹性稳定是指桩在桩顶移动的情况下，桩端的土体均处于弹性状态；本构稳定是指桩在桩顶移动的情况下，桩端的土体已经进入破坏但桩身未发生开裂的阶段；整体失稳是指桩在桩顶移动的情况下，桩身产生开裂并发生弯曲破坏。
影响扩底桩失稳模式的因素有：桩径、扩底深度、桩身长度及材料强度等。一般情况下，扩底桩的直径越大，扩底段的长度越长，桩身的长度越短，失稳模式就越容易发生。
四、结论与建议
扩底桩是一种高效、可靠的基础形式。在实际应用中，应根据具体工程情况选取合适的桩径、扩底深度和限制桩端的支撑长度等措施，以提高扩底桩的有效竖向承载能力。同时，为了保证扩底桩在施工过程中的可靠性和安全性，建议使用先进的检测技术和材料测试方法，对扩底桩的设计参数和承载能力进行全面的评估。
参考文献
[1]程红,杨洪波.扩底桩桩端竖向承载研究[J].公路建设,2009,8(2):56-61.
[2]赵星宇,梅幸德.扩底桩桩端竖向承载行为[P].2017.
[3]马鹏,李静,席正元.深基础工程中扩底桩的研究综述[J].基础工程学报,2016,4(5):89-99.