劲性微型桩的工作性状及其应用研究

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传统微型桩采用普通钢筋笼作为受力筋,由于其配筋率偏低,桩身材料强度低、刚度小,不利于桩承载力的发挥以及桩极限承载力的提高。劲性微型桩由于桩内采用钢管或工字钢因而刚度大,做成嵌岩桩时可获得较大的单桩承载力,具有较高的应用价值。本文研究对象为劲性嵌岩微型桩,虽然劲性微型桩有了较为广泛的工程应用,但是对劲性微型桩的承载机理、设计等方面尚未涉及,因此研究劲性嵌岩微型桩在竖向荷载作用下的承载性状,具有很高的工程实践意义。现场静载荷试验是检测桩基承载力最直接的手段,也是较为准确的方法。本文通过劲性嵌岩微型桩的现场静载试验,对其竖向受力机理进行了研究,对试验结果进行了分析,与经验公式进行了对比,并探讨了经注浆后桩侧杂填土的侧摩阻力的作用。试验结果表明:劲性嵌岩微型桩在竖向荷载作用下,荷载-沉降曲线为缓变型、沉降小、桩—土相对位移小、桩的承载特征为端承型桩。FLAC3D是一种基于拉格朗日分析的显式有限差分法程序。可以方便的实现各种本构模型和结构单元,尤其对于岩土力学分析非常方便。FLAC3D建立数值分析模型时可以方便的考虑所选设计因素对劲性微型桩的影响,如:桩端岩石的强度,嵌入岩石的深度等因素。现场试验及数值分析计算结果表明:加载初期,上部桩身的桩侧摩阻力发挥程度较高,下部桩身的桩侧摩阻力发挥程度较低,随着桩顶荷载的增加桩侧摩阻力由上向下逐渐发挥作用。通过数值分析还可以看出:当桩顶荷载加至一定值时,桩侧土层段的侧摩阻力基本处于一个定值,主要变现为嵌岩段桩侧摩阻力的增长。当加载至破坏阶段时,桩顶荷载主要由嵌岩段总阻力承担,表明破坏阶段桩承载特性为端承,最终由于桩顶处桩身材料达到极限强度而破坏。对劲性嵌岩微型桩而言,正常情况下其承载力的大小取决于桩身材料强度。影响劲性微型桩承载力的因素十分复杂,本文研究了在桩径一定的情况时,嵌岩深径比变化、长径比变化对桩的极限承载力的影响以及桩端岩石强度变化对桩的极限承载力的影响。研究结果表明:嵌岩深径比超过6之后,增加嵌岩深度对极限承载力提高效果不明显;长径比超过50之后,桩长的增加对极限承载力提高效果不明显;桩的极限承载力增加与桩端岩石强度的增加呈近似线性关系。劲性嵌岩微型桩群桩的荷载-沉降曲线为缓变型,非线形特征不明显。从轴力图分析可知入土段的侧摩阻力发挥程度有限,桩顶荷载主要由嵌岩段总阻力承担。群桩承载呈现出端承桩的特性。
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