微型桩抗拔承载性状试验研究

摘要

近年来，随着我国国民经济的快速发展，国家在光伏发电产业方面的投资日益增加，已建和在建的光伏发电站不胜枚举。然而对小直径短桩的研究却相对较少，且规范在微型桩极限承载力计算方面也没有具体计算方法。为确定微型桩作为光伏支架抗拔基础的效果，我们在现场进行了单桩抗拔静载荷试验，并在试桩桩身布置钢筋应力计，桩头处测量上拔位移。本文通过现场试验和数值模拟相结合的手段对微型抗拔桩受力特性进行研究分析主要研究内容如下：
　　（1）在砂砾石场地，微型桩轴力和侧摩阻力沿桩身的变化规律不仅与桩周土层性质有关，还与桩顶荷载大小有关，且轴力和侧摩阻力均存在一有效桩长H。土体与桩体之间的阻力和钢筋与桩体之间的阻力大小决定了微型桩的破坏模式，当前者小于后者时，破坏形式为桩周土体隆起，并出现径向和环向的裂缝。
　　（2）在黄土场地，通过在不同桩长、桩径、桩型的试桩桩身埋设钢筋应力计，进行单桩竖向抗拔现场静载试验。结果表明：随着桩长、桩径的增大及锚固效果的提高，单桩抗拔承载力随之提高，其中桩长对抗拔承载力的影响最大，但实际设计时，仅依靠增加桩长来提高其抗拔承载力是不合实际的，要综合选择最优的桩长、桩径与桩型；极限承载力与桩长的关系近似呈曲线规律；侧摩阻力的发挥具有异步性，上部土层的侧摩阻力先于下部土层发挥作用，微型桩平均摩阻力约为20~40kPa，该成果可为今后黄土场地类似工程提供参考依据。
　　（3）为深入了解微型桩的抗拔承载性能，本文对微型抗拔桩进行了理想拔桩、理想托桩和常规拔桩的数值模拟，并对这三种试桩结果进行比较分析。结果表明：三种试验方法得到的微型抗拔桩承载力基本相同，但常规拔桩方法计算的位移较小于另外两种方法；常规拔桩方法桩身上部轴力减小较快，侧阻发挥更为充分，另外两种试桩方法桩身下部侧阻应力水平较高；桩土滑移距离随着桩埋深的增加先增大后减小，理想拔桩和理想托桩的桩土滑移距离及其增长速率明显大于常规拔桩。综上所述，由于传统单桩静载试验的反力装置对其下土体的约束，会对试桩的位移、轴力、侧阻和滑移距离产生影响。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 抗拔桩研究现状综述

1.3 现有研究的不足及本文的研究内容

第2章 微型抗拔桩试验

2.1 试验目的及意义

2.2 光伏支架基础主要形式

2.3 试验研究内容和实施方案

2.4 试验结果分析

2.5 试验结论

第3章 不同桩型微型桩承载力特性对比分析

3.1 试验概况

3.2 荷载-位移曲线对比分析

3.3 微型桩轴力与侧摩阻力分布规律分析

3.4 不同桩型受力破坏特征

3.5 不同桩型的选择对比

3.6 结论

第4章 抗拔桩承载机理及有限元分析

4.1 等截面抗拔桩的破坏形态

4.2 等截面抗拔桩极限承载力计算方法

4.3 有限元方法简介

4.4 单元选取与划分

4.5 接触方式的确定

4.6 土体的本构模型

4.7 模型建立与计算结果分析

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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