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随着经济的快速发展,基础设施和公共服务设施建设投入不断加大,桩基工程得到了大量应用。其中灌注桩以其施工无挤土、环境噪音小及承载力高等优点,不仅应用于工业建筑、高层楼宇、重型仓储基础等方面,而且还广泛应用于江海大桥、城市高架道路、高等级公路、铁路、码头及地质灾害治理等领域。
本课题以某市高架道路一期工程为依托,对于不同桩长、不同桩径的钻孔灌注桩中典型试桩进行现场孔径测试与承载性能测试,并以现场代表性土体为原型,结合相似理论原理,进行室内模型桩试验,现场试验等,系统分析灌注桩成孔卸荷后竖向承载机理。
本文主要阐述了本片论文研究的背景及现状;某高速公路工程概况,工程地质特征和岩土工程评价,从而来确定场地内适合使用的灌注桩;而后运用相似理论进行室内模型桩在不同土层中桩端阻力和桩侧摩阻力发挥情况及桩-土相对位移发展规律,了解灌注桩在粘性土和砂土中荷载传递性状,桩端阻与侧阻的分配规律及发挥模式;在现场试验中提出高应变测试和自平衡测试方法进行现场试验分析,运用Midas和CCWAPC软件对试桩进行数值模拟并提出桩侧摩阻力和桩端阻力的建议值;最后,运用力学模型对对灌注桩在单层土和成层土进行荷载承载的分析。
通过现场试验和室内试验及理论分析,得到以下结论:
(1)灌注桩桩均未加载至预估极限承载力,比预期值低很多,Q~s曲线为陡降型,承载力类型属摩擦桩,桩侧摩阻力先发挥至极限,未能充分发挥承载力作用。
(2)灌注桩桩的的Q~s曲线均为缓变型,承载力类型均属于摩擦端承型桩。在各级荷载作用下,各截面处的桩身应力随着荷载的增大而增大,桩身应力曲线相似,均随深度分布呈递减趋势,接近于线性且各级荷载作用下的应力曲线接近平行,最大加载量时桩身摩阻与桩端阻均未发挥至极限状态。灌注桩桩侧摩阻力与端阻力所占的比例不同,灌注桩桩的桩长及桩径不同有关,在加载量大时基桩沉降较小的原因说明灌注桩的承载力主要靠桩侧阻力与桩端阻力承担,桩端持力层能充分发挥承载力作用。
(3)灌注桩的侧摩阻力也受到桩径一定的影响,在模型桩试验中,由于桩径增大,导致扰动的土体范围也随之增大,桩侧摩阻力减小;若在砂土层中,加上有泥皮效应,缩孔效应等因素的影响,桩侧摩阻力减小的幅度会更大。
(4)通过模拟尝试,得到只有到达一定的荷载,桩侧摩阻力与桩端阻力的相互作用才明显。桩端土性质不同能影响桩端阻力对桩侧摩阻力作用的强度和范围。桩端土性质能对桩侧摩阻力对桩端阻力的作用,有明显的作用。当桩端土为强度较大的粉砂,强化部位主要在桩端一下,而强度较小的粘土,对桩端土上层和下层都有强化作用。
但是其中现场测试样本偏小,本课题主要依托某市高架一期道路工程对灌注桩承载性能进行分析研究,试验结果主要针对某市高架建设区域,因此本文得到结论在本区域内可靠性较高,在其它地区推广应用时还需要进一步修正。室内模型试验只选取了某市高架道路一期建设区域典型土层进行研究,其它土层具体物理力学性质还有待于进一步研究。
通过本文的研究,探讨了桩端阻力和桩侧摩阻力的相互强化机理,研究卸荷后灌注桩的竖向承载机理,为区域内提出改进灌注桩承载性能提供了有效的科学数据。