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DX桩承载力特性及其在Osterberg测桩法中应用的机理研究

蒋力  
【摘要】:DX 桩是近年来新兴的一种多节挤扩灌注桩。大量工程实践表明,与普通等 截面灌注桩相比,DX 桩能够较大幅度地提高单桩承载力,合理使用 DX 桩可获 得良好的技术效果和经济效益。但由于 DX 桩与土之间的相互作用问题较为复 杂,目前人们对 DX 桩承载机理的认识还很不充分,制约了 DX 桩在工程中应用 的发展。 本文应用有限元数值方法、弹性理论解析解和极限平衡分析系统地对 DX 桩的抗拉拔和抗底托承载力特性进行了研究。本文还根据 DX 桩的承载特性和 Osterberg 测桩法的特点,提出了在 Osterberg 测桩技术中应用 DX 桩的新方法。 通过有限元数值计算,对在桩顶受拔和受压以及桩底受托不同加载方式 下 DX 桩的承载性能及荷载传递机理进行了研究。主要结论有:⑴将 DX 桩 应用于 Osterberg 测桩法中,可以克服 Osterberg 测桩时上段摩擦桩反力不足的局 限性,扩大 Osterberg 测桩技术的适用范围。⑵桩周土的应力路径及强度特性、 主应力方向的旋转、桩身的泊松效应、重力场的作用及桩端土对桩侧摩阻力的 增强效应等是不同加载方式下 DX 桩承载力的主要影响因素。⑶DX 桩扩径体 的承载力明显是按顺序发挥的,在承压和上拔荷载作用下,扩径体的端阻力自 上而下逐步得到发挥;在底托荷载下,DX 桩扩径体的端阻力自下而上传递。 基于弹性理论,使用反映桩基荷载传递机理的“套叠”式桩周土变形模式, 本文推导了桩身带有承力盘DX抗拔桩和DX底托桩在正常使用极限状态下的 荷载~位移关系解析解。该解答可反映桩的变形以及桩周土模量随深度变化等 因素的影响,且计算较为简便。通过有限元数值模拟对计算模式可能引起的误 差进行分析以及 DX 抗拔桩现场试验结果的验证,表明本文给出的解析解可较好 地反映 DX 抗拔桩在工作状态下的荷载~位移关系,可为 DX 抗拔桩的工程设计 和 DX-Osterberg 测桩法中 DX 桩的设计提供参考。 基于极限平衡理论,本文推导了 DX 桩极限抗拔、抗底托承载力的计算公式。 计算公式考虑了 DX 抗拔桩和底托桩在承载能力极限状态下桩周土的多种破坏 模式。DX 抗拔桩现场试验结果的验证及与以往经验公式的比较表明,本文给出 的计算公式可较好地反映 DX 抗拔桩的承载特性,可为 DX 抗拔桩的工程设计和 DX-Osterberg 测桩法中 DX 桩的设计提供参考。


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