盘间距及数量影响扩盘桩抗拔破坏机理的原状土试验研究

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1、盘间距及数量影响扩盘桩抗拔破坏机理的原状土试验研究第一章绪论1.1前言九尺之台,起于垒土。桩基础的发展是大规模公共设施建设和高层建筑的保障，没有稳定的桩基础，大规模公共设施建设和高层建筑就无从谈起。而我国地质情况复杂，为提高施工效率，必须根据不同的地质条件使用不同的工法。目前我国桩基础的施工方法超过300种，并在不断增多，按照施工工艺中是否挤土，总体上又可以分为3类：非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩[1]。这三种桩在不同的地质条件中都有其特定作用，一般地质情况较好的情况下，可以考虑充分利用桩的侧摩阻力，在成桩过程中桩周土体基本不

2、受挤压，例如常用的钻孔灌注桩，这是非挤土桩的一种，也是目前我国较为常用的桩基础形式；如果地质条件不是非常理想，利用桩的侧摩阻力不能满足工程要求，这时在成桩过程中，会引起部分挤土效应、桩周围土体会受到一定程度的挠动，例如常见的冲孔灌注桩，这是部分挤土桩的一种，在地质条件不理想的工程中会经常用到；如果地质条件不允许进行钻孔或者冲孔时，这时要用到实心的预制桩，下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩在锤击或振入的过程中都要将桩位处的土大量排挤开，于是在成桩过程中，会造成大量挤土，使桩周围土体受到严重挠动，土的工程性质有很大改变的桩，挤土

3、过程引起的挤土效应主要是地面隆起和土体侧移，导致对周边环境影响较大。综合以上三种桩基础形式，钱永梅教授提出了一种新型的桩基础，在研究的前期阶段，根据这种桩的施工工法，将此桩命名为混凝土挤扩多盘桩，但是随着施工工法的改进，现在桩的名称变更为混凝土扩盘桩，因为现在这种桩承力盘的成桩工艺不再是以前单一的挤扩工法，现在出现了新型的旋扩技术。这种新型的桩基础的成桩工艺流程是：成孔-挤扩或旋挖-下钢筋笼-下导管-灌注混凝土-成桩。所以根据挤扩或者旋挖技术的使用，这种桩既可以是部分挤扩桩，又可以是非挤扩桩，可以充分利用具体工程的地质条件，

4、实现更好的社会经济效益。..........1.2混凝土扩盘桩的概述桩基础是一种历史悠久的古建筑基础型式，也是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的现代建筑基础型式。在现代的大型工程建设中，几乎都会广泛使用到桩基技术。桩基础已经成为在土质不良的地区修建各种建筑物（特别是高层建筑、重型厂房和具有特殊要求的构筑物）所广泛采用的基础形式[3]。早在新石器时代，人们就开始使用木桩在湖泊和沼泽地里筑平台修建居住场所。在我们国家，有据可靠最早的桩基是在浙江省河姆渡原始社会居住遗址中发现的[4]。在漫长的封建社会早期，人们就开始慢慢探索桩基

5、在房屋建筑和其他设施中的应用。到宋朝的时候，桩基技术得到了快速的发展，在宋崇宗二年（1103年）出版的《营造法式》，是北宋王朝官方颁布的一部建筑设计、施工的规范用书，这也是我国古代最完整的建筑技术书籍，标志着我国封建时期的建筑技术已经发展到了高级阶段，在这本书中就有临水筑基的章节，说明那时候就有在不良地质情况下的桩基施工规范存在了。到中国封建社会的末期，桩基技术更趋完善，在清朝《工部工程做法》一书中，对桩基础的用材、设计、施工方法等方面都进行了细致的规定，至此，中国封建社会以木材为主要原料的桩基技术发展达到顶峰。中国现存采用

6、桩基的古建筑代表是从北宋一直保存到现在的龙华塔（建于北宋太平兴国二年，977年），现在位于上海市徐汇区，据考证，在这个塔基础下，古人采用垫木、木桩、石子等材料，克服了地下松土质不均造成的沉陷，从而使龙华塔从宋代起至今屹立千余年，从图1-1中，我们可以到此塔姿态雄伟、造型美观。...........第二章盘间距影响扩盘桩抗拔破坏机理的原状土理论研究2.1盘间距模型建立原则研究盘间距对混凝土扩盘桩抗拔承载力的影响，首先要建立不同盘间距混凝土扩盘桩的有限元计算模型（模型单元划分如图2-1所示）。为了有利于计算模型的分析比较，模型的

7、构筑确定了如下原则:（1）有限元模型中的混凝土采用solid65单元定义，solid65单元可用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型，单元性质为八节点各向同性材料，可以模拟混凝土的开裂（三个正交方向）、压碎、塑性变形及徐变，还可以模拟钢筋的拉伸，压缩和蠕变。本课题中ANSYS模拟的桩土模型，均假定在加载的过程中混凝土扩盘桩不会破坏，而是土体发生破坏。（2）有限元模型中的土体采用Drucke一Prager弹塑性模型[43]，材料属性（粘聚力、摩擦角、膨胀角、密度、弹性模量、泊松比等）根据所取原状土的实际材料参数调整设定，这样模拟的

8、结果和试验的结果会有更好的对比性，土体本构模型和参数[44]-[45]是模拟成败的关键。（3）在模拟过程中，施加的荷载均匀分布在桩顶半截面上，模拟中的面荷载和试验中施加的集中荷载均作用在桩顶半截面的形心。（4）桩土模型的网格划分，桩模型和土模型对应位置的划分比例相等，并遵循大小合适、块部均