桩基础水平承载性能足尺试验研究

发布时间：2017-09-21 07:07

  本文关键词：桩基础水平承载性能足尺试验研究

  更多相关文章： 管桩 灌注桩 单桩 双桩 水平承载力 弯矩 位移

【摘要】：桩基础是深基础中常用的一种形式,它能较好地适应各种地质条件及各种荷载情况,具有承载力大,稳定性好,沉降小等特点。起初人们把桩基础当作单一的受压构件忽略了其水平承载力,主要研究其竖向承载特性。但在实际工程中经常遇见桩基础有时会遭受较大的水平荷载,如地震荷载、波浪荷载、风荷载等,日本新泻地震(1964,液化地基)与宫城地震(1984,非液化地基)震害调查表明,桩与上部结构均有震害者占总数的2/3。因此在桩基础承受较大水平荷载的工程实际中,设计人员除了考虑其竖向承载力之外,还应考虑桩基础的水平承载力及受弯受剪特性。为研究管桩、灌注桩的单桩、双桩水平承载性能,本文主要做了以下工作：(1)广泛阅读了国内外桩基础水平受荷特性的相关资料,包括理论研究方法、模型试验及现场试验资料；(2)开展了管桩的单桩、双桩水平静载足尺试验研究；(3)开展了灌注桩的单桩、双桩水平静载足尺试验研究；通过上述试验研究,得到以下主要结论：(1)不论单桩还是双桩,加载时弯矩最大值位置距桩顶距离为5-10倍桩径,反弯点位置距桩顶距离为0.4-0.75倍桩长,最大弯矩值位置随着荷载的增加会发生下移。(2)基桩水平承载力特征值应取H-A Y/△ H确定的水平荷载临界值和桩顶10mm位移对应荷载的较小值。(3)双桩基础的基桩水平承载力临界值和极限值均大于同直径单桩的水平承载力临界值、极限值。(4)单桩、双桩基础的基桩水平承载力临界值、极限值均随着桩径的增大而增大,但双桩承载力随桩径的变化幅度小于单桩的变化幅度；临界荷载以前,相同荷载条件下,单桩桩身弯矩、桩身位移均随着桩径的增大而减小,双桩的基桩桩顶负弯矩随着桩径的增大而增大,而桩身最大正弯矩值及桩身位移随着桩径的增大而减小,桩身正弯矩最大值位置和反弯点位置距桩顶的距离随着桩径的增大而增大。(5)双桩基础的基桩水平承载力临界值、极限值随着桩间距的增大而增大；在临界荷载以前,相同荷载条件下,桩顶负弯矩、桩身正弯矩最大值、桩身位移均随着桩间距的增大而减小；桩身弯矩最大值位置、反弯点位置与桩间距关系不大。(6)水平荷载作用下双桩基础前后桩受力不一致,前桩(沿加载前侧桩)桩顶负弯矩及桩身正弯矩最大值均大于后桩；同样的径距比,桩径越大,前后桩的受力差异越大；竖向荷载会使前后桩桩身弯矩差值变大。(7)对于PHC管桩,采用臼式连接法的试验桩水平承载力临界值和极限值都会降低,但降低幅度较小；臼式连接法可以有效减小桩顶负弯矩值甚至消除桩顶负弯矩,但同时会增大桩身最大正弯矩值,在极限荷载作用下,采用臼式连接法的试验桩桩身最大弯矩值约为采用嵌入式连接法试验桩桩身最大弯矩值的1.5倍；采用臼式连接法的试验桩桩身位移会增大,加载到极限荷载时,采用臼式连接法的试验桩桩顶位移可达到嵌入式连接法试验桩桩顶位移值的2-3倍；两种连接方式下桩身弯矩最大值位置及反弯点位置大致相同。(8)对于PHC管桩,加竖向荷载双桩的基桩水平承载力临界值、极限值、桩顶10mm位移对应荷载值均大于未加竖向荷载的双桩基桩对应的承载力值；加竖向荷载的双桩基础基桩水平承载力临界值约为不加竖向荷载基桩承载力临界值的1.1～1.2倍,基桩水平承载力极限值约为不加竖向荷载基桩承载力临界值的1.1倍,基桩水平承载力特征值(桩顶10mm位移对应荷载值)约为不加竖向荷载基桩承载力临界值的1.25倍。(9)对于PHC管桩,相同荷载下,加竖向荷载的试验桩桩身弯矩明显小于不加竖向荷载的试验桩桩身弯矩,桩身位移明显小于不加竖向荷载的试验桩桩身位移,加载至临界荷载时,不加竖向荷载的试验桩桩身最大弯矩值为加竖向荷载试验桩桩身最大弯矩值的1.2～2.0倍；竖向荷载对桩身最大弯矩值位置及反弯点位置未产生明显的影响。(10)对于灌注桩,相同荷载条件下,桩顶嵌固深度增加1倍,桩顶负弯矩会增加而桩身正弯矩、桩身位移会较小,双桩基础基桩水平承载力临界值和极限值会增加,但是增加幅度不大；桩顶嵌固深度对桩身弯矩最大值位置及反弯点位置无明显影响。(11)同直径的管桩与配筋率较高的灌注桩水平承载力临界值、极限值基本一致,但是灌注桩的抗弯性能明显优于管桩。
【关键词】：管桩 灌注桩 单桩 双桩 水平承载力 弯矩 位移
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题背景11
• 1.2 桩基础水平受荷理论11-13
• 1.3 桩基础水平承载特性13-20
• 1.3.1 单桩水平承载特性14-16
• 1.3.2 双桩水平承载特性16-20
• 1.4 桩基础水平承载特性研究存在的问题20
• 1.5 本文主要研究内容20-21
• 第二章 现场足尺试验21-38
• 2.1 试验目的21
• 2.2 试验方案21-25
• 2.2.1 试验场地21-22
• 2.2.2 试验桩设计22-23
• 2.2.3 试验桩及承台配筋设计23-24
• 2.2.4 桩与承台连接节点设计24-25
• 2.3 试桩制作、承台及反力梁设计与施工25-30
• 2.3.1 试验桩制作25-28
• 2.3.2 试验桩施工28-29
• 2.3.3 桩与承台连接部位施工29-30
• 2.3.4 承台及反力梁施工30
• 2.4 加载与测试30-33
• 2.4.1 试验反力装置30-32
• 2.4.2 试验加载方法32
• 2.4.3 试验测试内容32-33
• 2.5 试验桩及承台破坏形态33-38
• 2.5.1 PHC管桩及承台的破坏形态33-37
• 2.5.2 灌注桩桩头、桩身及承台的破坏形态37-38
• 第三章 管桩水平承载性能研究38-66
• 3.1 单桩、双桩的基桩水平承载力试验值确定38-43
• 3.2 桩径对管桩水平承载性能的影响43-46
• 3.2.1 桩径对水平承载力的影响43-44
• 3.2.2 桩径对桩桩身弯矩分布的影响44-45
• 3.2.3 桩径对桩身位移分布的影响45-46
• 3.3 桩间距对管桩水平承载性能的影响46-49
• 3.3.1 对水平承载力的影响46-47
• 3.3.2 对桩身弯矩分布的影响47-48
• 3.3.3 对桩身位移分布的影响48-49
• 3.4 桩与承台连接方式对管桩水平承载性能的影响49-52
• 3.4.1 对基桩水平承载力49
• 3.4.2 对基桩桩身弯矩分布的影响49-51
• 3.4.3 对基桩桩身位移分布的影响51-52
• 3.5 竖向荷载对基桩水平承载力、桩身弯矩及位移分布的影响52-56
• 3.5.1 对基桩水平承载力的影响52-53
• 3.5.2 对试验桩桩身弯矩分布的影响53-55
• 3.5.3 对试验桩桩身位移分布的影响55-56
• 3.6 光纤光栅传感器测试技术与电阻应变片测试技术的对比56-58
• 3.7 m法计算桩身弯矩与实测桩身弯矩对比58-60
• 3.8 双桩效应综合系数分析60-62
• 3.9 前后桩的相互影响效应62-64
• 3.10 总结64-66
• 第四章 灌注桩水平承载性能研究66-88
• 4.1 单桩、双桩的基桩水平承载力试验值确定66-71
• 4.2 桩径对灌注桩水平承载性能的影响71-74
• 4.2.1 桩径对桩身弯矩分布的影响71-73
• 4.2.2 桩径对桩桩身位移分布的影响73-74
• 4.3 桩间距对灌注桩水平承载性能的影响74-77
• 4.3.1 对基桩水平承载力的影响74-75
• 4.3.2 对桩身弯矩分布的影响75-76
• 4.3.3 对桩身位移分布的影响76-77
• 4.4 桩顶嵌固深度对灌注桩水平承载性能的影响77-79
• 4.4.1 桩顶嵌固深度对基桩水平承载力的影响77-78
• 4.4.2 桩顶嵌固深度对桩身弯矩分布的影响78
• 4.4.3 桩顶嵌固深度对桩身位移分布的影响78-79
• 4.5 双桩效应系数分析79-81
• 4.6 前后桩的相互影响效应81-83
• 4.7 m法计算桩身弯矩与实测桩身弯矩对比83-86
• 4.8 总结86-88
• 第五章 管桩与灌注桩水平承载性能对比88-91
• 5.1 基桩水平承载力对比88
• 5.2 桩顶弯矩、桩身弯矩对比88-89
• 5.3 桩身位移对比89-90
• 5.4 小结90-91
• 第六章 结论及后续研究工作展望91-94
• 6.1 本文主要结论91-92
• 6.2 后续研究工作及展望92-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 附录99-110

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本文编号：893060