全夯式多头混凝土扩灌桩单桩竖向承载机理研究

摘要

全夯式多头混凝土扩灌桩具有挤密桩周围土体、增大桩身和桩端作用面积的作用。它在各类型的建筑工程中改进了传统的地基基础的处理方式，它具有承载力高、稳定性强的优点，可以改善不均匀沉降，具有良好的性能。然而在其工程应用过程中在承载机理、承载力计算方法、夯扩挤密效果等方面仍然存在一些问题，针对单桩竖向承载机理问题本文将展开深入的研究。　　首先，通过室内模型试验，针对全夯式多头混凝土扩灌桩的荷载沉降曲线、桩周土体的挤密影响范围和不同扩大头间距进行了研究，在均质砂土、均质黏土场地条件下与夯扩桩和普通直桩相比较，根据土压力计的测试结果显示，土体压力在桩端扩大头正下方是荷载最大，其次就是斜下方的位置，最后就是扩大头的纵方向处，扩大头之间的距离应大于2倍扩大头直径为宜；在施加荷载阶段，荷载沉降曲线前期变化比较平缓，继续荷载的增加荷载沉降曲线表现为“双峰”，显示出了桩身扩大头和桩端扩大头分散荷载，增大单桩竖向承载力的影响。　　其次，本文利用有限差分分析软件对全夯式多头混凝土扩灌桩扩大头之间的距离对荷载传递的影响、桩周围土体的应力应变和桩身轴力变化进行了分析。通过与普通直桩和夯扩桩之间的分析结果可知，其极限单桩承载力约为普通直桩的1.5～2.5倍，夯扩桩的1～1.5倍；砂土中扩大头周围土体的应力向下和向两侧扩散均比较明显，土体的应力在扩大头上下位置变化很大，扩大头下方土体承担了较多的荷载；在对桩顶加载过程中，扩大头顶部出现扩张带；地基土为均质土体时该桩型破坏模式为刺入破坏。　　再次，将现场试验数据与理论及模型试验作对比，该数据和理论计算分析的结果相符合，揭示出了荷载的传递特性，同时也进一步验证了承载力计算方法的合理性。　　最后，本文对全夯式多头混凝土扩灌桩的荷载传递的规律进行了理论分析，其主要通过全夯式多头混凝土扩灌桩竖向受压承载机理、破坏模式、桩身扩大头阻力影响分析以及桩端扩大头阻力影响分析等方面进行分析，得出了其单桩竖向承载的相关因素和特点并将承载传递机理与工程实践相结合，考虑多重因素推导出相对合适的全夯式多头混凝土扩灌桩单桩竖向承载力计算公式。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究意义与背景

1.2 国内外研究现状

1.3 全夯式多头混凝土扩灌桩成桩工艺及特点

1.4 变截面桩单桩承载计算方法研究

1.5 本文研究内容和方法

2 荷载传递机理室内试验研究

2.1 实验设计

2.2 模型试验结果与分析

2.3 本章小结

3 全夯式多头混凝土扩灌桩竖向承载特性数值分析

3.1 边界条件与参数选取

3.2 模型的建立

3.3 数值模拟结果与分析

3.4 本章小结

4 荷载传递机理现场试验研究

4.1 工程概况

4.2 试验目的及内容

4.3 场地工程地质、水文地质条件

4.4 全夯式多头扩底扩灌桩试桩要求

4.5 测试元件的埋设与静荷载测试

4.6 试验结果整理与分析

4.7 本章小结

5 全夯式多头混凝土扩灌桩承载机理

5.1 等截面桩荷载传递性状

5.2 全夯式多头混凝土扩灌桩竖向承载机理

5.3 影响全夯式多头混凝土扩灌桩荷载传递因素分析

5.4 全夯式多头混凝土扩灌桩竖向承载力计算方法

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献