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深厚软土层中单桩及群桩侧向堆载的现场试验与受力性状研究

魏永明  
【摘要】:桩基础广泛应用于地基承载能力较小地区的建筑物工程。软土地区中,后期施工将对附近已建的桩基产生影响,形成被动桩。滨海深厚软土地区建设过程中,扰动桩周土体造成桩身产生较大变形,严重时将产生毁灭性破坏。因此,工程中开展被动桩基的现场试验与受力性状研究具有重要意义,能可靠地指导工程建设,提出合理的建议。本文结合福州可门港铁路支线工程的建设,通过现场侧向堆载试验对钻孔灌注单桩及群桩的受力性状、嵌岩单桩桩土相互作用理论和数值模拟对被动桩基的力学性质和变形规律进行相关研究.主要内容如下:(1)开展现场试验,对单桩进行竖向和水平静载试验,分析桩顶荷载在桩身的传递模式及荷载与变形的关系;对单桩和两桩承台结构进行侧向分级堆载试验,分别得出堆载距离与桩身内力、堆载距离与桩身位移,堆载高度与桩身内力以及堆载高度与桩身位移的关系;研究表明:堆载距离越小、高度越大,桩身的内力和位移也越大,比较单桩与两桩承台结构桩身在侧向堆载作用下的受力性状,可得两桩承台结构的水平位移明显小于单桩结构,并得到前桩对后桩的遮拦作用,并作出相关探讨。(2)从竖向和水平两方面,对嵌岩桩桩土和桩岩相互作用关系及分析方法进行介绍,详细介绍了嵌岩段的桩岩相互作用关系。引用“三阶段”模型对桩身轴力和侧摩阻力的计算公式进行推导修正,得到更为精确的结论,并从水平受荷方面对嵌岩深度等进行探讨。(3)应用有限差分软件FLAC3D对单桩和两桩承台现场试验工况进行数值模拟,分析桩周土体侧向荷载作用下的位移场,并分别对桩身的轴力、弯矩和位移与荷载的关系进行分析,对比试验与数值模拟的计算结果,分析其异同点。(4)根据可门港大桥实际情况,建立群桩(四桩)模型进行数值分析,得出侧向分级堆载工况下,桩身的各项受力性能指标的变化规律;结合相应工况下单桩和两桩的桩身受力性状比较其异同点,验证前排桩对后排桩的“遮拦效应”;并得出四桩承台承载性能优于单桩和两桩的结论,为后期施工提供指导。(5)侧向堆载下,对比高承台与低承台对桩身弯矩、轴力以及桩身变形的关系,探讨高、低承台对桩身的约束效果;分析前排桩与后排桩在侧向堆载下的受力性状,并为承台的选择提出相关建议。


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