基于剪切位移法的挤扩桩承载力计算方法

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挤扩桩优良的承载特性已在国内外多种复杂地层下得到了实践,但其理论研究的滞后性仍制约着挤扩桩的广泛应用。因此,本文基于挤扩桩相关实践以及承载规律,提出一种新型挤扩桩承载理论计算方法,通过室内小比例尺试验及多地层、多工况现场试验结果验证了计算方法的准确性与适用性,同时,针对计算方法中经验参数的取值对承载力计算结果影响进行分析,并基于本文计算方法,进一步为挤扩桩承载力设计提供优化指导。(1)基于剪切位移法荷载传递关系及桩基承载单元阻值-沉降的双曲线模型,建立挤扩桩承载力计算模型,类比桩端阻值传递参数确定方法,推导得出支盘盘阻传递参数,并依据挤扩桩承载力设计规范及其缓变型荷载-沉降规律,确定挤扩桩极限承载力预测方法,由此完成挤扩桩承载力计算方法的建立。(2)通过多地层、多工况地层条件下的理论计算与实测结果的对比验证,所得结果在挤扩桩荷载-沉降规律、加载各阶段承力单元承载强度以及极限承载力预测中均展现了良好的一致性。同时,证明了挤扩桩承载力计算方法在相关工程设计中的准确性与适应性。(3)针对承载力计算中多项经验参数取值的影响进行了对比分析,并结合同条件下现场试验结果确定经验取值范围内各参数的影响水平。其中,水平土压力系数及桩-土界面摩擦角取值误差易对计算结果产生很大影响,土体破坏面夹角及侧阻极限破坏比的取值误差对理论计算结果产生的影响可控制在工程容许范围内;侧阻极限破坏比、水平土压力系数及桩-土界面摩擦角的取值均对侧阻计算结果存在影响,而土体破坏面夹角主要对端阻计算结果影响较大。(4)基于承载力计算方法针对挤扩桩支盘盘位、盘倾角(盘径)以及桩周土体内摩擦角、粘聚力的影响进行分析。其中,随支盘盘位的下移极限端阻值逐步提高,但综合挤扩桩最佳承载效果而言,支盘应设置于自桩顶向下4/10L0~5/10L0埋深处;进行支盘设计时,小倾角大盘径的挤扩桩可促进其优良承载效果的充分发挥;随土体内摩擦角及粘聚力的增大,侧阻占比下降,端阻贡献水平逐渐提高,挤扩桩极限承载能力逐渐增强但其承载效果逐渐下降。图[45]表[16]参[84]
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