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桥梁工程
Bridge Engineering
挤扩支盘桩承載力研究
高阳,崔策
中国公路工程咨询集闭有限公司,北京100096)
摘要:根据挤扩支盘桩的成桩工艺,基于该栟的现场静戟荷试验数据,对挤扩支盘桩的承载性能及影响因素开展∫研
究。基于对挤扩支盘桩的数值计算,研究了扩底的竖向承載性能和荷载传递机理,分析了等直径柱和扩底承载特性
的异同。采用有限差分数偵方法建立基本计算模型,对桩长、桩径、扩底次数、扩底桩径、砫身模量等影响单桩承载性状的
因素进行了分析研究
关键词:桥梁;挤扩支盘桩;成桩质量;数偵模拟;承载性能;影响困素
中图分类号:U413.159文献标志码:B文章编号:009-767(2013)04-0057-03
Research on Bearing Capacity of Squeezed Branch Pile
Gao Yang. Cui Ce
近年来我国桩基工程在市政基础设施及民用建1支盘桩的基本结构
筑等建(构)筑物中已被广泛应用,因此笔者主要对
支盘桩是在等截面普通钴孔灌注桩桩身的中下
种新型桩基础一一挤扩支盘桩进行分析论述
部增设若干个承力盘,或者在其中、上部增设若干个
宁波绕城公路东段项目五乡互通立交桥匝道使用对称分支演变而成的一种新的桩型。一般该桩由主、
了挤扩变径支盘柱(桩基设计直径为の1200与の1500底盘、中盘、顶盘及若千个分支所组成,见图2。
变径),总桩数170根,典型剖面见图1
一主
上支盘(〖盘)
上分支(上支盘
支(中盘
ン中分支(中支)
图2支盘桩的外形结枃图
2挤扩支盘桩不宜应用的地质条件
挤扩支盘桩独特的优点就是桩的承载力比普通灌
注桩高,但它也不是“万能桩”,按挤扩支盘桩的特点
在下列地质条件下不宜应用或慎用2:
1)在地下水位以下,泥浆护壁成桩、土层为饱和
性黏土的情况不宜应用;
2)很厚的软土层中问没有持力层夹层时不宜应用;
3)孤石和障碍物多的地层不宜应用
4)有坚硬夹层时不宜应用或慎用
图1典型剖面图(cmn
5)石灰岩地层不宜应用;
2013年第4(7)第31芯哉太57
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6)从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用
3.2支盘扩底桩的沉降变形规律
7)因有承压水而无法成直孔桩时,也无法应用
桩顶竖向荷载由栟側摩阳力和柱端阻力承受,以
3挤扩支盘桩受力性能研究
剪应力的形式传递给桩周土体的荷载最终也将扩散
该工程柱径1500mm,盘径1900mm,桩长45~分布于桩端持力层,持力层受桩端荷载和柱側荷载作
50m,极限承载能力标准值为12000kN,从桩的分类用而压缩(含部分剪切变形),桩基因此产生沉降。单桩
上属于大直径、中长扩底灌注桩。
竖向静载荷试验的荷载一沉降曲线(-S曲线)是桩土
挤扩支盘桩属于变截面灌注桩,是根据桩的受力体系的荷载传递、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状的综
特性,在桩身设置一些分支,在桩底部或桩身设置比合反映。Q-S曲线的线型随桩侧土层分布性质、桩端持
桩径大1倍左右的承力盘,从而提高桩的竖向承载力、力层的性质、桩径、桩长、长径比、成桩工艺与成柱质
水平抵抗力、抗拔力。
量等诸多因素的変化而变化。一般由于桩侧阻力较之
3.1桩一土体系荷載传递规律
端阻力先发挥出来,因此曲线的前段主要受侧阻力制
扩底桩承载力主要由桩侧阻力和桩端阻力两部约,而后段则主要受端阻力制约。但对于支撑于较硬持
分组成,柱土体系荷载的传递过程就是柱侧阻力与柱力层上的短至中长扩底柱,曲线前段同时受侧阻力和
端阻力的发挥过程。一般说来,靠近桩身上部士层的端阻力的制约。
侧阻力先于下部土层处发挥作用,而侧阻力则先于端4挤扩支盘桩的竖向承载能力数值模拟
阻力发挥出来。粧侧摩阻力和桩端阻力的发挥程度与
考虑了桩土间滑移、脱离及土的非线性等影响因
柱土间的相对位移有关,它们达到极限承载力时所需素,采用有限差分数值方法(FLAC3D)建立基本计算
的相对位移量不同,且受施工.工艺、上层性质及分布模型,在该模型的基础上建立了不同的桩长、桩径、扩
位置影响,与桩径大小无关。
底次数、扩底桩径、桩身模量等计算模型,并对以上结
桩顶受到轴向荷载后,柱身受到压绵而向下产生果进行对比分析,得出各因素对挤扩支盘桩竖向承载
位移,桩側表面受到土的向上摩阻力,桩身荷载通过性能影响的一般规律。
发挥出来的侧阻力传递到柱周土层中去,从而使柱身4.1基本假定
荷载与桩身压缩变形随深度递减,随着荷载增加,桩端
土体采用Mohr- Coulomb弹塑性模型,桩为混凝土
出现竖向位移和桩端反力。端位移加大了桩身各截材料,采用线弹性模型,计算模型径向取20倍桩径,
面的位移,并促使柱侧阻力进一步发挥。
轴向取2倍桩长(86m),取14进行分析。有限差分网
桩身受荷向下移动时桩土间的摩阻力带动桩周上体格见图4(模型中紧靠桩身和桩端部位的网格单元进
产生位移,相应地在桩周环形土体中产生剪应变和剪应行了加密)。
力该剪应变和剪应力一环一环沿径向向外扩散(见图3)。
图3桩土变形示意图
图4有限差分网格图
当荷载增加到一定程度,桩端有相对于土层的向
在模型的三侧面施加水平约束,底部施加水平和
下位移,并压缩桩底土层,此时则开始发挥栟端承载垂直两个方向的位移约束,使模型周边边界处于原岩
力,也就是端阻力作用。随着荷载继续增加,桩底土层可应力状态,不考虑构造应力影响,在土体自重应力作
能会出现连续的滑裂面、基底水平面土体隆起等,具体用下进行初始应力计算。
破环形式可根据土层的类别、密实度、相对埋深来判断
在计算模型中,根据地基土的岩性分层、室内渗透
58卒女本2013N04Ju)vol31
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