多头夯扩桩在上拔荷载作用下承载理论计算与性能分析.doc

多头夯扩桩在上拔荷载作用下承载理论计算与性能分析随着社会快速发展,兴建大量交通设施及高层建筑等必不可少。结构抗拔问题必然随之日益突显,使得抗拔工程的设计、验算等成为工程建设的重要研究内容之一。多头夯扩桩等可大幅提高承载力的桩型应运而生,其技术成熟、工艺科学可靠、污染程度低并且造价经济。但作为一种新桩型,关于多头夯扩桩的抗拔机理等认识程度就目前而言较低。认清多头夯扩桩承载力传递机理,对其理论研究进行进一步完善,对多头夯扩桩的应用和推广将起到促进作用。本文通过阅读、参考并分析国内外相关研究文献,运用理论计算推导、现场原型试验、室内模型试验及数值仿真模拟等多种方法对多头夯扩桩抗拔机理、承载力特性进行了研究。主要有:第一,在参考抗拔桩破坏面形式基础上,假设多头夯扩桩抗拔破裂面形态并且运用极限平衡法分别对多头夯扩长桩(长径比大于或等于20)、多头夯扩短桩(长径比小于20)的极限抗拔承载力进行理论计算公式推导。第二,通过原型试验研究多头夯扩桩极限抗拔承载力、抗拔机理等,由于试验所得数据并未完全满足研究需求,因此分别在黏土、砂土中进行室内模拟试验对等截面桩、单头夯扩桩、多头夯扩桩的抗拔破坏模式、承载力等进行了研究。分析结果表明:多头夯扩桩较单头夯扩桩、等截面桩具有较高的抗拔承载力,且同级荷载下上拔量偏小。当夯扩桩加至极限荷载时,桩周表面土体产生放射圆状裂缝,土体上拔破坏为压缩变形—局部出现塑性区—整体剪切破坏的渐进式破坏模式。根据室内试验所得成果,多头夯扩模型桩破裂面与假设破裂面形式相近,承载力计算值与实测值接近。第三,运用FLAC3D有限元模拟软件模拟现场原型、室内上拔试验,得到夯扩桩极限抗拔承载力值,并分析了多头夯扩桩荷载传递规律。多头夯扩桩施加上拔荷载,桩身直桩段、桩身扩大头、扩大头间距直桩段、桩底扩大头承载作用依次逐步发挥即扩大头荷载发挥存在一定时间效应。扩大头分担部分荷载且随着上拔荷载值的增大,其承担荷载比随之呈增大的趋势。随后对夯扩桩抗拔破坏模式、承载力主要影响因素进行了研究,并为其设计提供了参考。