论文部分内容阅读
在输电线路铁塔搭建、固定和抢修,以及特/超高压架空输电线路拉线施工过程中,不可避免的要用到一些临时地下基础。现有地下基础主要以施工程序繁杂的钢筋混凝土结构为主,然而,这类基础有着施工周期长、破坏环境、不可回收性、受季节或天气影响大等缺点。由于具有结构简单、快速施工、对环境友好、可在各种气候及地质条件下施工等优点,螺旋桩基础被广泛应用于各种特殊岩土工程问题中。但目前关于螺旋桩基础的研究主要集中于桩体轴向承载特性和破坏机理等方面的讨论,在不降低其承载能力的前提下,如何对钢管螺旋桩进行改进,并对其进行多功能化进行设计有待进一步展开。本文以钢管螺旋桩为研究对象,采用理论分析、有限元模拟和试验研究相结合的方法对钢管螺旋桩结构的承载特性以及桩-土相互作用进行研究。主要内容如下:（1）结合塑性滑移破坏理论,给出了钢管螺旋桩结构在承受上拔和下压荷载作用下的轴向承载力计算方法,以及桩型参数设计中的螺距计算方法。从微元角度出发,明确了螺旋叶片几何结构和力学间关系,得到了螺旋桩结构在受压和受拉时构件的强度要求。（具体内容见第二章）（2）对钢管螺旋桩模型进行了制备,并自行设计了一种实现螺旋桩结构快速维持荷载法加载及承载力测量的试验装置,具体研究了叶片与桩身直径比D/d、叶片数量、叶片形式以及加载方式等对螺旋桩基础轴向和斜向承载特性的影响,建立了桩体几何结构与螺旋桩承载能力之间的关系。此外,将土压力盒埋置于砂箱内,采用TST3822静态应变测试分析系统采集了桩周土体的应力分布情况,还研究了不同荷载下螺旋桩-土相互作用传递规律。（具体内容见第三章）（3）利用非线性有限元方法,基于ABAQUS软件对钢管螺旋桩的承载特性及桩-土相互作用进行了研究,具体讨论了桩体几何结构和加载方式对钢管螺旋桩轴向和斜向承载能力的影响。（具体内容见第四章）（4）基于以上研究成果,并针对现有螺旋桩结构的弊端,提出了一种新型叶片可伸缩钢管螺旋桩结构。通过有限元模拟和实验研究相结合,具体研究了叶片伸出比(h/hmax)和叶片布置方式对钢管螺旋桩结构承载特性的影响,给出了桩周土体的应力扩散规律。该研究将对钢管螺旋桩基础的多功能化设计及工程机械施工具有一定的理论指导意义。（具体内容见第五章）