嵌岩桩竖向承载力分析

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嵌岩桩作为一种特殊的桩型,以其承载力高,沉降小,群桩效应弱等特点,极大的满足了高层建筑、桥梁工程等大型工程项目基础的需要。本文主要针对嵌岩桩的承载机理、竖向承载力的传递规律及其计算方法进行深入研究和分析,期望为以后嵌岩桩的研究提供一些参考。 本文首先查阅了国内外有关嵌岩桩承载机理及其规律的资料,对嵌岩桩的工作机理以及各种影响因素进行了归纳,分析了嵌岩桩桩周土侧阻力、嵌岩层侧阻力、桩端阻力与竖向承载力的关系,分析了桩长、桩径等各种因素对嵌岩桩竖向承载力的影响情况;其次,在弹塑性理论的基础上,根据土层侧摩阻力在不同阶段、不同位置的失效为划分区段,推导了嵌岩桩竖向承载力荷载传递法的理论公式,通过微分求解,得出了嵌岩桩在四个阶段上的桩顶荷载与桩顶沉降的相互关系,反映了桩土共同作用的机理和荷载竖向传递的方式;然后,以桩基规范为计算依据,以实际工程为背景,设计了一个大直径嵌岩桩;最后,在有限单元法的基础上,使用ANSYS软件,对嵌岩桩的受力过程进行了模拟,分析了两根模拟桩桩顶荷载与沉降量的关系、桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布情况等相关状况。 本研究表明:①应用荷载传递法,求解得出了嵌岩桩在四个阶段上的桩顶荷载与桩顶沉降的相互关系分别为直线-曲线-曲线-直线。②在有限元法的基础上,验证了ANSYS软件可以用来分析嵌岩桩竖向承载力的受力特性,可以很好地模拟非线性问题。③ANSYS软件的整个模拟过程反证了嵌岩桩的承载机理及其竖向荷载传递规律,模拟出了嵌岩桩的整个受力过程。④嵌岩桩的荷载传递特性受L/d、桩径的大小、桩端岩层特性、桩端进入基岩深度等因素的影响比较大。嵌岩桩桩径越大,桩长越短,桩端持力层越坚硬,桩端阻力占桩顶荷载的比例越大。嵌岩桩L/d越大,桩径越大,桩侧提供的侧摩阻力也就越大。侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层侧摩阻力仍可进一步发挥。嵌岩层侧摩阻力与岩石特性、嵌岩深度有关。⑤嵌岩桩竖向承载力的三个组成部分(桩周土侧阻力、嵌岩层侧阻力、桩端阻力)是相互影响,共同作用的。持力层的岩石特性对桩端阻力的发展趋势影响很大,在设计中应根据岩层情况考虑。
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