新型扩挤多盘桩承载力影响因素数值分析

发布时间：2020-08-04 06:28

【摘要】：挤扩多支盘桩是一种变截面桩,首先是在等截面灌注桩桩孔成形的基础上,通过扩挤设备增设承力盘盘腔,然后灌注混凝土而形成的桩。因其具有承载力高、沉降变形小、经济效益高、适应性强、成桩工艺简单等特点,广泛应用于工程实践中。现有扩挤支盘桩的支盘数量较少但直径较大,支盘形状有圆台形、圆柱形、棱台形、十字形等。本文完成的工作如下:(1)提出了一种新型扩挤多盘桩并发明了其成形工具,该桩的成形工具已申请发明专利并公开,申请号:201710377924.7。(2)根据工程实例,在竖向压力的作用下,针对新型扩挤多盘混凝土灌注桩的竖向承载力、沉降、桩侧摩阻力等竖向承载特性及桩身荷载传递规律的问题进行了数值模拟研究。(3)针对盘间距、盘数量和盘径对新型扩挤多盘桩竖向承载力影响的问题,设计了24组对比模型进行数值模拟研究。(4)针对新型扩挤多盘抗拔桩的盘间距取值的问题,运用FLAC3D数值模拟软件,建立了6组不同盘间距的模型进行计算分析并与理论计算值进行了对比。(5)运用FLAC3D数值模拟软件建立了5组新型扩挤多盘桩对比模型,深入研究了支盘数量对新型扩挤多盘桩极限抗拔承载力的影响并多角度的对桩做了受力分析。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1
【图文】：

施工工艺流程,清孔

1 绪论4. 人工挖孔成孔工艺：该方法适用于土质稳定且无地下水或地下水少的地件，挖孔深度不宜超过 25m，孔径宜为 1200～2000mm，采用混凝土或钢筋土支护孔壁技术。成孔清孔后进行成盘作业，清孔质量应达到相关规范的要经验收合格后才能开展后续工作，下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。

计算模型,等截面桩,沉降量

图 13 FLAC3D计算模型Fig.13 Computational model of FLAC3D(4) Q～s 曲线对多盘桩进行桩顶竖直向下 15 级加载，从 3000kN（面荷载）开始加载,每级加载 600kN（面荷载）并将模拟结果与文献[36]的模拟结果进行对比。根据 Q～s曲线如图 14 所示，10800kN 为 Q～s 曲线的平缓部分和末端部分的两条切线的交点,按照切线交汇法[37]判断该桩的极限承载力为 10800kN，在增加 4 个盘的情况下承载力提高了 50%。如图 15 所示，支盘作用开始突显出来，可以明显看到多盘桩的沉降量明显小于等截面桩的沉降量，且施加的外荷载达到 6000kN 时，等截面桩的沉降量之差明显大于前两级荷载沉降量之差的 2 倍，因而可以判定等截面桩的极限承载力为 5400kN，多盘桩相较于等截面桩承载力提高了 100%[38]，提高的幅度相当可观。当外荷载加至 10800kN 时，多盘桩的沉降量仅为 5.044mm,而等截面桩的沉降量已达到 24.825mm 且早已到达最大承载力,两者沉降差达19.781mm。可见，相较于等截面桩，多盘桩能大幅降低桩体的沉降量[39]

位移图,位移图,Z方向,盘间距

- 45 -图 35 L=2.0d 时桩 Z 方向位移图Fig.35 Contour of Z-displacement when L=2.0d 36 所示，盘间距 L=2.5d 时，盘间土层变厚，土体出现了沿图 3面的破坏模式，但只有 1 个盘上的土体沿图 34 中 3 滑动面产生滑体均沿 1 滑动面滑动，且沿 4 滑动面滑动的趋势并不明显，此时非常接近该多盘桩的抗拔极限承载力，抗拔承载力较 L=2.0d 的 37 所示，从左至右依次为盘间距 L=3.0d 多盘桩在加载至 4000kN图，盘间距 L=3.0d 时，盘间土层足够厚，土体只出现了沿图 34 坏模式且有较为明显的沿 4 滑动面滑动的趋势，此时的多盘桩明抗拔承载力。

【参考文献】