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螺纹桩抗拔承载特性的模型试验研究

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螺纹桩以其优良的承载特性近年来被广泛应用于土木工程各领域,作为一种新型变截面灌注桩,通过改变桩-土间相互作用形式以此提高桩基础承载性能。本文通过室内模型试验开展了螺纹桩抗拔承载性能研究,重点探讨了螺距和地基土密实度的改变对螺纹桩承载特性的影响规律,并结合螺纹桩极限抗拔承载力理论预测方法对桩、土参数的影响进行了一般性规律探讨。 (1)进行了不同螺距螺纹桩的室内模型试验,从螺纹桩桩身上拔位移、桩身轴力及桩侧摩阻力分布三个方面对其在不同工况下的承载性能差异具体展开分析,试验结果表明,螺纹桩由于桩侧螺牙存在改变了桩土间相互作用形式使其抗拔性能远远优于传统等截面桩,螺距改变不影响螺纹桩荷载传递规律,当螺距达到最优螺距时,螺纹桩桩侧阻力充分发挥且极限抗拔承载力最大;螺纹桩桩身各段侧摩阻力值均远大于直孔桩,且桩侧摩阻力分布较直孔桩更为复杂,桩底侧摩阻力存在增强效应。 (2)进行了不同密实度地基土下螺纹桩的室内模型试验,从螺纹桩桩身上拔位移、桩身轴力及桩侧摩阻力分布三个方面对其在不同工况下的承载性能差异具体展开分析,试验结果表明,不同密实度地基土体条件下螺纹桩的荷载-上拔位移曲线均表现出了三个阶段:弹性变形阶段、局部剪切破坏阶段和完全破坏阶段;随着地基土密实度由中密状态(Dr=0.54)达到密实状态(Dr=0.78),桩身轴力衰减速率逐渐增大,螺纹桩侧阻力逐渐充分发挥;中密砂土地基中螺纹桩侧阻发挥程度低于密砂土中螺纹桩,中密砂中螺纹桩桩侧摩阻力发挥主要依靠桩体中上部,而在密砂土体中,螺纹桩各段侧摩阻力几乎充分发挥。 (3)基于螺纹桩在极限状态时桩周土体破坏模式建立了螺纹桩极限抗拔承载力计算方法,理论预测结果与试验实测结果相对误差在±12%以内,证明本文所建立计算方法的合理性和可靠性。同时,桩、土参数影响着螺纹桩侧阻发挥程度,对于桩体本身几何尺寸,改变螺距和螺牙高度对螺纹桩极限抗拔承载力有显著影响,螺牙倾角对其影响不大;对于桩周土体参数,土体内摩擦角的改变对极限抗拔承载力的影响大于黏聚力。

袁松

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螺纹桩 模型试验 承载特性 极限承载力 承载力

硕士

土木水利

马宏伟

2022

安徽理工大学

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