输电线路支盘扩底桩承载性能研究

摘要

输电线路常需穿越土质较差的软土地区，并要承受部分地区的特殊气候所带来的影响（如：大风、覆冰等），原有的输电塔基础面临着新的考验。因此，对软土地基输电铁塔基础的研究成为当前的重要课题。 支盘扩底桩是通过人工掏挖的方式，在桩身土层较好位置形成承力盘，在桩底形成扩大头，通过支盘、扩大头的端承作用充分利用桩周土体承载能力。其具有较高的承载力，适合安全系数要求高的输电铁塔基础。 为将支盘扩底桩应用于常年承受交变复合荷载的输电铁塔基础，本文针对输电线路铁塔基础常年承受较大的水平-上拔、水平-下压交变复合荷载特点，通过ABAQUS有限元软件，探究支盘扩底单桩的支盘直径、扩大头直径、支盘埋深、荷载比例、支盘扩底群桩的桩间距、荷载比例等对其承载性能的影响。研究了在复合荷载下支盘扩底单桩及群桩的荷载-位移变化规律、桩身轴力分布规律、桩身弯矩变化规律、侧摩阻力分布特点及荷载分配百分比等。结果表明：支盘扩底桩具有较高的抗变形能力与承载力，桩长16.7m、桩径0.6m的单桩竖向承载力可达3000~4000kN；在极限承载状态下，桩周土体应力主要分布于支盘、扩大头附近1~3m范围内，及桩长约5m、半径约8~10m的范围内。支盘及扩大头对桩基承载起到了很大作用，在极限荷载下，其承载比重最大可达87%。支盘扩底桩轴力分布趋势与支盘桩相似，在支盘处轴力发生突变，通过端承作用，将一部分外荷载卸载至桩周土体，保证扩大头发挥作用前桩基的安全承载。支盘扩底单桩的最优承载几何参数为：盘径2.5d、扩大头直径3d、支盘埋深 6~10m，支盘扩底群桩的最佳桩间距为 4d（d 为桩径）。支盘扩底单桩及群桩在有水平荷载的作用下，其竖向承载力会降低，承载力降低的大小随着水平荷载的比重增大而增大。本文基于支盘扩底桩承载的原理，提出了其在复合荷载作用下的抗拔、抗压承载力调整系数、群桩效应系数及支盘扩底桩承载力的计算公式。 支盘扩底桩是近年来，尚未规范化的新型桩，经本文研究表明，支盘扩底桩具有良好的复合荷载抗力，适用于输电线路铁塔基础。本文的研究内容对支盘扩底桩在输电线路工程中的应用提供了一定的参考依据。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

1.5 研究技术路线图

第2章 支盘扩底桩承载力特征研究

2.1 引言

2.2 有限元模型

2.3 数值模型可靠性验证

2.4 支盘扩底桩受力特征及内力分布规律

2.5 桩周土体应力分布规律

2.6 本章小结

第3章 支盘扩底单桩承载力影响因素研究

3.1 引言

3.2 支盘直径

3.3 扩大头直径

3.4 支盘埋深

3.5 荷载比值

3.6 本章小结

第4章 支盘扩底群桩承载力影响因素研究

4.1 引言

4.2 荷载比值

4.3 桩间距

4.4 本章小结

第5章 支盘扩底桩设计方法研究

5.1 引言

5.2 抗压、抗拔承载力调整系数研究

5.3 群桩效应系数研究

5.4 支盘扩底桩承载力计算公式研究

5.5 n阶衰减指数函数拟合支盘扩底桩Q-s曲线

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文

致谢