支盘桩承载性能及负摩阻效应研究

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为了解决桩基的承载力和沉降问题,各种异型桩应运而生,支盘桩就是有代表性的一种,通过专用的钻孔挤扩设备,在桩身适当部位设置若干个承力盘,这些承力盘增大了同等情况下桩土的接触面积,充分利用桩身范围内各层土体的桩端承载力,改善了支盘桩的工作形式,提高了承载性能。支盘桩具有承载力高、抗侧力强、沉降变形小、节省材料、降低成本等优点。特别是在土质条件较差的地区,这种优势更为明显,因此得到了广泛的应用。本文通过对三根不同盘距的模型桩的抗压承载力和负摩阻力试验,发现竖向荷载作用下支盘桩的Q-S曲线为缓变型,没有出现陡降段,在极限荷载范围内沉降量随着盘距的增大而减小;桩身轴力沿深度逐渐减小,支盘对荷载的分担效果明显,轴力在支盘上部处发生骤减,上盘处减小量较小,下盘处较大。这说明下盘处土体的承载性能很大程度上决定了支盘桩的承载能力,因此支盘桩设计时,应将支盘设置在密实度高、承载能力强的土层中;负摩阻力对支盘桩的上、下盘处轴力影响较大,下盘处约为上盘处的4-5倍,其他位置影响很小,中性点位置随盘距的增大先下降后上升,当盘距约为3倍的盘径时中性点位置最低,中性点位置大约在0.5~0.6倍的桩长处,较桩基规范提供的普通桩中性点参考值有所上升,下盘过大的轴力对于桩身的沉降控制较为不利,设计和施工时应给予更多的关注。又运用ANSYS进行对比分析,数值模拟反应的结果与试验结果吻合较好,且进一步研究了土体参数、支盘间距对支盘桩承载性能的影响,土的模量、粘聚力等物理力学参数的增大有助于承载能力的提升。对于竖向荷载下的支盘群桩,中心桩、角桩、边桩承担的荷载依次减小、与单桩以支盘承担荷载为主不同,在群桩中上盘承担了大部分荷载,下盘的承载能力得不到有效的发挥,上盘的位置较浅可以和承台共同作用,承台效应被放大,有利于承载能力的提高。
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