根式桩基础抗扭承载特性数值模拟研究

发布时间：2020-05-22 00:41

【摘要】：根式基础作为一种新型的仿生基础形式,提出的时间较短,通过多头顶进装置将根键挤到基础周边的土体中,而后通过混凝土浇筑与基础成为一个有机的整体共同承担外部荷载。根键使得基础与周围土体之间的握裹力增大,从而使得基础的稳定性和承载力提升。这项技术的提出,是对传统钻孔灌注桩的拓展和补充,可以以较小的结构自重达到与传统灌注桩相同的承载能力,一定程度上扩大了桩基在工程中的适用范围,对提高灌注桩的承载能力和适用范围有着深远意义,具有很好的经济与实践价值。本文在室内模型试验的基础上结合数值模拟结果对根式基础的抗扭承载特性进行分析研究,主要研究成果如下:第一、利用室内模型试验对根式桩基础在扭矩作用下的承载性能做出研究,将试验分为考虑不同根键埋深和根键层数两种工况,分别讨论根式桩基础抗扭承载性能的响应机理。分析了根式桩基础不同承载特性情况下根键所发挥的效能,得出根键的存在使得桩基础的极限抗扭承载力显著提升。第二、通过分析受扭状态下根式桩基础的扭矩-转角曲线,得出根键层数对桩基础抗扭承载能力的影响显著,合理的布置根键层数会显著提升桩基础的抗扭承载能力,过多的布置根键层数反而会影响桩基础的抗扭能力。根键埋深越深桩与桩周土体的嵌挤作用越强,根式桩基础承载性能越强。第三、运用FLAC3D软件对室内试验进行数值模拟,在验证室内试验模型主要结论的同时,从数值模拟的角度通过对根键、桩周土体以及桩体自身等的应力和位移云图进行分析,得出根键能够很好的将桩身扭矩传递至桩周土体当中,能够有效的减小桩身扭矩的分布。桩周土体剪应力在根键处出现峰值,根式桩基础能够使得桩周土体剪应力整体维持在较高水平,充分发挥土体的承载特性。
【图文】：

其工程成本较高，无法对相关研究进行更多是桩周土体破坏试验，这样进行多次试种很好的补充研究方法。室内模型试验装置，采用逐级加载的荷实验研究，在受扭荷载作用下对根式基础以及根键埋深等因素进行了根式基础的准备及模型桩体钢制边框，框面选取钢化玻璃，填砂高底与地面紧贴，，为防止漏砂边框与接缝使模型桩直径采用 D=8cm，桩中轴线距模桩对砂性土的影响范围。模型箱示意图

1 压缩强度 2 拉伸强度 3 弯曲强度 4 拉伸弹性模量 5 弯曲弹性模量 6 断裂伸长率 7 线膨胀系数（23-808 摩擦系数 9 磨损 图 2.2 为桩身截面及根键尺寸示意图模型，其中模型桩制成高 h=600mm，直l=80mm，其中有 30mm 的长度用于与体50mm×20mm×20mm 小长方体。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU473.1

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本文编号：2675166