桥梁嵌岩桩受压承载特性的数值模拟与分析

发布时间：2020-08-22 15:33

【摘要】：嵌岩桩是指桩端有一部分长度嵌入较硬的岩层内的钻孔、挖孔灌注桩。嵌岩桩的特点就是在竖向荷载作用下承载力较大,而且在地基中沉降量相对较小,适用于多种地基,所以设计人员通常设计桩基时多考虑嵌岩桩类型。但是嵌岩桩的受力特点较为复杂,而且设计规范种类也多,其设计计算方法、检测标准都参差不齐,致使设计人员在设计时往往多采用保险的设计思路,进而在经济方面造成不必要的浪费。为了响应国家提出的节约资源、保护环境、高质量百年工程的号召,研究嵌岩桩在竖向荷载作用下的承载力仍然显得尤为重要。本文以理论基础为依据,运用岩土工程中的有限元数值模拟软件着重在嵌岩桩的变截面扩底、等截面桩底以及同方量混凝土情形下的嵌入深度等几个方面对嵌岩桩承载性能的影响做了数值模拟和对比分析。通过数据对比分析,本文得出的主要结论有:1.在选择变截面扩底桩为桩基础的情况下,当桩底直径与桩身直径之比小于2.5时可选择增加桩底直径来增加其承载力;而两者之比大于2.5时,可选择增大其桩身直径来提高承载力。2.在选择等截面扩底桩的情况下,扩底是可以增加桩的承载力,采取扩底的方法是有效的。在位移相同时,桩的承载力随着扩底部位深度的增加而减少,且减少幅度随着深度增加而越来越大。当桩达到允许沉降量时,随着等截面嵌入深度的增大,其承载力是随之增大的,这是扩底部位桩与岩层的侧阻力起了很大的作用。3.同方量混凝土的不同长度、不同直径的桩在各自沉降量达到允许沉降量时,随着嵌入深度的减小或随着嵌入深度与桩径之比的减少,其桩顶能承受最大外荷载也是随之减小的;嵌入深度的减少量越大,其承载力的减少量越大。
【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】：U443.15
【图文】：

单位,示意图,承载力计算方法,岩石层

2 常用桩类型及承载力计算方法凝土用量相同的情况下，设计四种模型桩，采用 C35 混凝土，桩 4 的长度分别为 18m、16.3m、14.9m、13.7m，全部埋入土 1.0m、1.05m、1.10m、1.15m，嵌入岩层深度分别为 6m、4.3层深度都为 12m，如图 2 所示。设计岩石层为较完整情况，岩 10MPa，土层选用中密粉土，其摩阻力标准值 qik为 50kPa。

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图 3 桩端岩石破坏过程Figure 3 Failure process of Rock at the end of the pile由上述分析可以得出，岩石的破坏形式通常具有以下几种，即脆性破坏坏以及弱面剪切破坏。在实际的工程实践中当嵌入段岩石破坏也会引起丧失承载力，所以不仅要考虑桩的承载力破坏还要研究嵌入的岩石的破轴向荷载下嵌岩桩的承载力嵌岩桩荷载传递机理嵌岩桩竖向承载力是由桩与土之间的侧摩阻力、嵌岩段的侧摩阻力以及三类作用构成的，在不同的施加荷载过程中，它们承受外荷载的比例是如图 4。嵌岩桩在受到荷载的过程中会产生桩侧的摩阻力和桩底的阻力摩阻力和桩底的阻力不会同时达到极限值，一般是桩侧摩阻力先达到极

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图 4 嵌岩桩受力图e 4 The force diagram of Rock socke的相同受力特点与摩擦桩是非常接近阻力来承担，与摩擦桩的受力它还是属于嵌岩桩，其嵌岩段主要是发挥侧摩阻力效应，而异同点果显示：嵌岩桩的长径比与桩桩长与桩径比 L/D=1~20 时，比的增大而逐渐减小，减小范20~63.7 时，嵌岩桩的桩端反力

【参考文献】