既有建筑钢管桩基础开挖条件下承载特性试验研究

摘要

随着我国城市化进程的不断推进，城市人口越来越多，市区用地紧张造成交通拥堵，因此地下空间开发成为解决城市停车难问题的有效方法。桩基础托换后开发地下空间必然要开挖土方，使桩周土减少，桩基础暴露，不仅会影响到桩侧向摩阻力及桩端阻力，使桩基础的极限承载力发生变化，还会使上部结构产生沉降，继而影响到整个建筑物的安全。而现阶段国内外针对这方面的研究多是集中在抗拔桩，采用的方法也局限于有限元模拟，因此，对既有建筑物桩基础开挖条件下承载特性试验研究非常有必要。
　　对于单桩，本文通过改变桩长和桩径进行了不同开挖深度下的模型试验研究。通过试验，(1)研究了开挖前的桩顶荷载-沉降规律和桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力变化规律，获得了单桩的承载力特征值;(2)研究了开挖条件下桩顶沉降、桩身轴力变化规律，以及桩顶荷载通过桩身、桩土界面向地基土中的传递和转移规律。通过试验结果可以得出:(1)对于单桩，增大桩长和桩径都可以减小相同荷载下桩顶的沉降量，增大桩径较增大桩长趋势更明显。在不同桩顶荷载作用下，桩身全长受压且桩身轴力从桩顶沿桩身向下逐步递减。桩周侧摩阻力随着桩顶荷载的增加会相应增大，前期增大的幅度较大，后期增大幅度减小。(2)随着开挖深度的增大，沉降曲线均出现陡降点，桩发生“刺入破坏”。增大桩长，可以增大临界开挖深度，但开挖比在减小;增大桩径，开挖比变化不大。几种桩型达到破坏时的开挖比在0.33-0.40之间。(3)随着开挖深度的增加，桩身中下部的桩身侧摩阻力会相应的增大;同时，桩端反力相应增大。每开挖50mm，侧阻减小1％～3％，当接近临界开挖深度时，端阻基本保持不变或变化很小。
　　对于多桩，本文通过改变桩长、桩径和桩数三个参数进行了不同开挖深度下的试验研究。通过试验，(1)研究了多桩基础开挖前的桩顶荷载-沉降规律和桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力变化规律，获了得多桩的承载力特征值;(2)研究了多桩在开挖条件下桩顶沉降规律和桩身轴力和荷载传递规律。通过试验结果可以得出:(4)对于多桩，改变桩长、桩径和桩数三种参数，发生破坏时的开挖比都在0.5上下;增大桩径对减少沉降和增加临界开挖比效果明显，而增加桩长和桩数效果不显著。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

I．2 国内外研究现状及存在问题

1．2．1 既有建筑地下空间开发的工程案例及相关技术研究

1．2．2 桩周土开挖对桩基承载力影响的相关研究

1．2．3 考虑上部结构地下增层对桩基承载特性影响的相关研究

1．3 本文主要工作

第2章 桩周土开挖条件下桩基承载特性模型试验方案

2．1 试验目的和要求

2．1．1 试验目的

2．1．2 试验要求

2．2 试验概况

2．3 模型试验设计

2．3．1 模型试验设计相似性准则

2．3．2 模型试验方案设计

2．4 本章小结

第3章 单桩基础桩周土开挖条件下承载特性试验研究

3．1 单桩桩周土体开挖前承载特性分析结果

3．2 单桩桩周土体开挖条件下承载特性分析结果

3．3 本章小结

第4章 桩周土开挖条件下多桩基础承载特性试验研究

4．1 对照组开挖前加载试验

4．2 桩周土开挖条件下试验结果及分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况