螺旋可拆柱桩的设计与承载能力计算研究

摘要

桩基础在工程建设中有着十分广泛的应用，随着社会与科学技术的持续发展，人们对柱桩的技术要求也愈来愈高，传统的桩基础在打桩过程中通常会出现打桩噪音过大、打桩效率较低、废弃柱桩不易拆除等问题。 为解决上述所存在的问题，本文考虑设计一种新型螺旋可拆柱桩，该柱桩通过在柱桩顶部施加扭矩而旋入土壤中，在柱桩完全旋入土壤中后通过操纵柱桩内部的传动机构撑出，进一步增强柱桩与土壤的相互作用，该新型螺旋可拆柱桩能够有效避免打桩时所产生的噪音与桩体受到的冲击，并且其安装和拆除便捷，可回收再次利用，适应土质较广，能够在相对较浅的打桩深度下满足上部建筑的承载能力要求。 本文首先对螺旋可拆柱桩进行了总体结构的设计，针对柱桩内部传动结构和螺纹叶片部分进行方案选型和研究设计，然后借助光伏螺旋地桩对螺旋可拆柱桩的成桩有效性进行了研究分析与实验验证。 之后，利用大型有限元分析软件ABAQUS对螺旋可拆柱桩与土体进行三维有限元建模，先后完成对柱桩与土体进行部件的建立与装配、材料及截面特性设置、定义分析步、定义接触关系、定义载荷与边界条件等步骤，然后利用某一桩基础实例对模型建立过程进行有效性验证。 最后，利用ABAQUS进行有限元数值分析来研究螺旋可拆柱桩部分几何参数对柱桩承载能力的影响，分析结果表明螺纹叶片数量、螺纹叶片高度、螺纹叶片螺距、桩身钢管直径的增大对柱桩竖向极限承载力均有不同影响程度的提升作用，这也为后续螺旋可拆柱桩的优化设计和承载能力分析提供了研究基础。

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