既有建筑钢管桩基础开挖条件下承载特性试验研究

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随着我国城市化进程的不断推进,城市人口越来越多,市区用地紧张造成交通拥堵,因此地下空间开发成为解决城市停车难问题的有效方法。桩基础托换后开发地下空间必然要开挖土方,使桩周土减少,桩基础暴露,不仅会影响到桩侧向摩阻力及桩端阻力,使桩基础的极限承载力发生变化,还会使上部结构产生沉降,继而影响到整个建筑物的安全。而现阶段国内外针对这方面的研究多是集中在抗拔桩,采用的方法也局限于有限元模拟,因此,对既有建筑物桩基础开挖条件下承载特性试验研究非常有必要。对于单桩,本文通过改变桩长和桩径进行了不同开挖深度下的模型试验研究。通过试验,(1)研究了开挖前的桩顶荷载-沉降规律和桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力变化规律,获得了单桩的承载力特征值:(2)研究了开挖条件下桩顶沉降、桩身轴力变化规律,以及桩顶荷载通过桩身、桩土界面向地基土中的传递和转移规律。通过试验结果可以得出:(1)对于单桩,增大桩长和桩径都可以减小相同荷载下桩顶的沉降量,增大桩径较增大桩长趋势更明显。在不同桩顶荷载作用下,桩身全长受压且桩身轴力从桩顶沿桩身向下逐步递减。桩周侧摩阻力随着桩顶荷载的增加会相应增大,前期增大的幅度较大,后期增大幅度减小。(2)随着开挖深度的增大,沉降曲线均出现陡降点,桩发生“刺入破坏”。增大桩长,可以增大临界开挖深度,但开挖比在减小;增大桩径,开挖比变化不大。几种桩型达到破坏时的开挖比在0.33-0.40之间。(3)随着开挖深度的增加,桩身中下部的桩身侧摩阻力会相应的增大;同时,桩端反力相应增大。每开挖50mm,侧阻减小1%~3%,当接近临界开挖深度时,端阻基本保持不变或变化很小。对于多桩,本文通过改变桩长、桩径和桩数三个参数进行了不同开挖深度下的试验研究。通过试验,(1)研究了多桩基础开挖前的桩顶荷载-沉降规律和桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力变化规律,获了得多桩的承载力特征值:(2)研究了多桩在开挖条件下桩顶沉降规律和桩身轴力和荷载传递规律。通过试验结果可以得出:(4)对于多桩,改变桩长、桩径和桩数三种参数,发生破坏时的开挖比都在0.5上下;增大桩径对减少沉降和增加临界开挖比效果明显,而增加桩长和桩数效果不显著。
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