论文部分内容阅读
双向搅拌复合高强混凝土芯桩是一种随着水泥土搅拌桩施工技术的日趋成熟而提出的新型复合桩型。此复合桩与传统的复合桩的不同点在于外芯—水泥土搅拌桩施工工艺的改良。目前国内外针对这种复合桩水平承载力计算理论的研究仍然不成熟。本文以两处工程现场试验为依据,并且结合理论计算和有限元数值模拟计算,对此新型复合桩的水平承载力计算方法进行研究,主要研究工作和成果如下:(1)结合苏州月亮湾3号项目247#地块和南通中南世纪花城三期工程两处的双向搅拌复合高强混凝土芯桩现场水平载荷试验,记录了各级荷载作用下桩顶的水平位移,并由试验数据绘制的曲线图中按规范要求确定了各试桩的水平极限荷载值、水平临界荷载值和水平承载力特征值,从而为理论计算和数值模拟提供参考。(2)对国内外桩基水平承载计算理论进行了研究。结合双向搅拌复合高强混凝土芯桩的水平受力特征,提出了适用于此类复合桩的m法计算公式。结合现场试验数据,总结出采用m法计算双向搅拌复合高强混凝土芯桩的水平承载力时,桩身弹性模量可以根据现场低应变动力测桩得到的桩身波速代入经验公式换算得到。由现场水平载荷试验数据反算m值时,应取水平临界荷载Hcr作为复合桩的水平承载力设计值进行计算。反算得到的m值与《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)中对应的灌注桩m值的取值较为接近。根据反算过程可以判断出复合桩水平承载力计算时计算宽度应用水泥土外芯的桩径。结合Matlock提出的软黏土中p-y曲线法,根据两处工程现场试桩的试验数据,利用最小二乘法确定了计算公式中的系数,提出了适用于软土地区双向搅拌复合高强混凝土芯桩水平承载力计算的p-y曲线经验公式。(3)采用ANSYS有限元软件对双向搅拌复合高强混凝土芯桩的现场水平承载试验进行了数值计算,与现场水平载荷试验结果对比,得出有限元模型分析双向搅拌复合高强混凝土芯桩的水平受力特征是可行的结论。运用软件探究了不同桩径的水泥土外芯对于复合桩水平承载能力的影响,得出了复合桩相较于预应力混凝土管桩可以很大程度地提高桩基础的水平承载力,但是根据800mm和1200mm桩径水泥土外芯的数值模拟计算结果可以推断出当复合桩的水泥土外芯的桩径达到一定的临界值之后,继续增大外芯的桩径对于提高复合桩水平承载力的影响效果不大。