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自阶梯型变截面桩被开发出以来,国内外学者和工程技术人员对其竖向承载机理、受力变形特性、变截面位置及变径比等做了大量理论、数值和试验方面的研究,并取得了丰硕的成果。但对于阶梯型变截面桩的横向承载机理及受力变形特性的研究相对较少,其理论、数值等研究成果较为分散,离形成一个系统并应用于实际尚远,尤其是在对阶梯型变截面桩受横向荷载的现场试验研究方面的成果更是乏陈可指。因此,对阶梯型变截面桩展开现场横向推力试验,研究阶梯型变截面桩在水平荷载下承载特性及其桩身变形特性,并对相关理论、数值和模型试验成果进行验证很有意义。研究的工作及成果如下:(1)设计了两根一级阶梯型变截面桩和两根等截面桩,并进行现场水平推力试验。对比了两种桩型的承载力、单位体积材料承载力和内力沿桩身分布规律及变形特性。根据试验结果,当桩顶截面和桩身长度相同时,虽然阶梯型变截面刚性短桩(变截面位置在大直径段占桩长的46.7%处,变径比为0.8)的单桩水平承载力要小于等截面刚性短桩,但阶梯型变截面桩的单位体积材料的承载力要优于等截面刚性短桩。桩身性质相同时,阶梯型变截面桩的弯矩沿桩身变化趋势与等截面桩基本一致,桩顶P-S曲线皆呈现出典型的非线性变化特征。(2)运用数值模拟手段对阶梯型变截面弹性长桩和刚性短桩的桩顶P-S曲线、桩身位移、弯矩沿桩身分布曲线进行分析。在水平荷载作用下,粘土地层中阶梯型变截面弹性长桩和阶梯型变截面刚性短桩的桩身位移、弯矩变化规律明显不同。阶梯型变截面刚性短桩的桩身位移曲线几乎为线性变化,而阶梯型变截面弹性长桩表现非线性变化特性。粘土地层中阶梯型变截面刚性短桩在变截面处弯矩变化与桩周土层性质和桩身截面性质息息相关,当变截面位置以上土层较好且变截面以下桩径减小时,桩身变截面以下弯矩将会产生急剧减小的变化趋势。(3)以桩径为800mm,桩长为12m的配筋率为0.65%的等截面灌注桩为基础,对其进行扩径改变其扩径段长度,分析了不同扩径比及扩径段长度的单桩水平承载力特征值和其单位体积材料的发挥情况。模拟结果表明,阶梯型变截面桩的水平承载力特征值随扩径比和扩径段占桩身长度比例增大而增大,但其增大速率会随着扩径段占桩身长度比例的增大而减小。在桩顶水平荷载达到水平承载力特征值时且扩径比一致的情况下,随着扩径段与桩身长度比值的增加,桩身的单位体积材料承载力逐渐减小。