等截面竖向单桩抗拔承载力试验研究及变形非线性分析

【摘要】： 目前,抗拔桩设计中沿用抗压桩的方法,简单乘以抗拔系数予以折减,大量抗拔桩试验证明这种设计比较保守,但有时也可能是危险的。而且对抗拔桩的研究主要集中在承载力上,对抗拔桩变形的研究较少。再者,大量的研究只关注侧摩阻力“量”的研究,忽略了抗拔桩侧摩阻力与抗压侧摩阻力发挥特点的差异,而抗拔桩侧摩阻力的发挥过程对抗拔桩极限承载力产生了较大的影响。最后抗拔桩设计中存在浪费,为追求高承载力一味加大混凝土标号,增大配筋率,增大桩长和桩径。本文针对以上问题,通过现场原型试验、理论分析、数值计算等方法,对抗拔桩承载力及变形性能进行了研究。 利用原型试验进行抗拔桩承载力研究是一种较好的方法。本文原型试验对象为三个抗拔桩及一个抗压桩,试验内容包括桩顶静载试验和桩身应变测量试验。在试验数据的基础上,分析了抗拔桩的桩身开裂、侧摩阻力发挥、桩身变形及最大侧摩阻力,并与抗压桩进行了比较。分析表明抗拔桩临界位移比抗压桩的小。相同桩顶荷载下抗拔桩的桩身变形要比抗压桩大得多。极限荷载附近抗拔桩桩顶位移主要由桩身伸长量提供,抗压桩则主要由桩端的刺入量提供,表明抗拔桩与抗压桩有不同的变形刚度。通过合理假设给出了计算抗拔桩桩身变形量的公式。 按照变形控制设计原则及抗拔桩摩阻力的动态发挥特点,提出了细长抗拔桩的概念,通过计算得出L/D30的抗拔桩为细长抗拔桩。提出了细长抗拔桩侧摩阻力发挥系数的概念以及适用于细长抗拔桩的极限承载力计算方法。 基于荷载传递法,本文提出了抗拔桩荷载传递静力平衡法,由于抗拔桩在桩端处几乎不受土体阻力,因此本文的方法对分析抗拔桩尤为适用。运用荷载传递的双折线(软化)模型及混凝土的双折线应力应变模型,对均质土中抗拔桩进行了变形分析。分析了桩身混凝土的标号、配筋率、桩长及桩径对抗拔桩承载力及变形性能的影响,并给出了相应的设计建议。