爆扩钢桩的承载特性分析

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扩底桩已经在国内外都得到了广泛的应用,并具有多种类型的桩型。本文在应用于桩的爆扩装置专利的基础上提出了一种新的扩底桩型——爆扩钢桩。爆扩钢桩以钢桩作为桩基本构型,利用爆扩装置在施工现场爆扩形成爆扩球,作为侧摩阻力之外的另一个桩体承载能力来源。通过这样一种方式改善荷载传递机理,增加了桩的承载能力,且减小了桩和土的变形。ABAQUS有限元软件在岩土工程中的应用较为广泛,具有强大的非线性处理功能;其提供了接触分析模型,能够有效的模拟桩土在接触面之间的分离、滑移等问题。本文采用ABAQUS有限元分析建立桩土接触分析模型,分析爆扩钢桩在竖向和水平荷载作用下的荷载传递机理和承载性状;对比分析爆扩球直径、位置和数量对爆扩钢桩承载能力的影响,突显其承载优势。计算结果分析表明:(1)竖向荷载作用爆扩钢桩桩顶位置时,桩土之间有两条应力扩散路径:其一为侧摩阻力,也就是桩土接触界面上的摩擦作用;其二为爆扩球处桩土之间的正压力作用。加载初期,桩体位移较小,第一条应力扩散路径占据主要地位,但随着加载进行,桩体位移增大,爆扩球处桩土正压力逐渐增大,最后起到控制作用。(2)水平荷载作用下,不同的外部荷载作用点位置将导致桩体产生三种不同的变形破坏情况。(3)爆扩球直径对爆扩钢桩承载力有着很大的影响。爆扩球直径越大,爆扩钢桩的承载力也就越大;爆扩球的位置也影响着爆扩钢桩的承载能力,位置越靠下,桩体承载能力也就越大。爆扩球数量同样是桩体承载能力影响因子之一,一般来说,爆扩球数量越多,爆扩钢桩的承载能力也就越高。
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