拼接式螺旋钢桩竖向承载性能现场试验与数值计算研究

摘要

螺旋钢桩作为一种变截面桩型，具有施工快速、承载力较高、绿色环保等诸多优点。近些年来，螺旋钢桩逐渐被应用到实际工程中，然而目前对于螺旋钢桩的研究工作还相对缺乏，设计理论还不够成熟。 本文通过现场桩基静载试验和有限元数值模拟两种研究方法对螺旋钢桩竖向承压性能和理论计算进行研究，主要研究了螺旋钢桩设计参数（桩长、叶片间距、叶片埋深、叶片个数）对其抗压极限承载力的影响。得到的研究成果如下： （1）根据螺旋钢桩实际工程，总结了螺旋钢桩制作和施工工艺。 （2）根据桩基Q-s曲线判断螺旋钢桩抗压极限承载力时，可以取0.1倍叶片直径作为螺旋钢桩抗压极限承载力对应的竖向位移。 （3）利用扩径装置灌浆的方法效果很好，灌浆量比较大，在螺旋钢桩桩体周围可以形成包裹的水泥柱体。能显著提高螺旋钢桩抗压极限承载力。 （4）叶片间距是影响螺旋钢桩竖向承压性能的重要设计参数，螺旋钢桩抗压极限承载力随着叶片间距与叶片直径的比值（S/D）呈先增大后减小的趋势，根据研究结果，建议取S/D=4~5作为螺旋钢桩叶片间距的最优设计范围。 （5）螺旋钢桩抗压极限承载力随着桩长和叶片埋深的增加而增大，并近似呈线性增长。螺旋钢桩叶片个数的增加可以提高螺旋钢桩抗压极限承载力，但首先应保证叶片间距在最优范围内，再考虑增加叶片个数，这样可以显著提高螺旋钢桩的抗压极限承载力 （6）根据研究结果提出了改进的螺旋钢桩抗压极限承载力理论计算公式，并与数值计算结果进行对比，验证了公式的适用性。

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