变径桩的原位试验分析及优化设计.pdf

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1、四川建筑科学研究第41卷第2期12OSichuanBuildingScience2015年4月变径桩的原位试验分析及优化设计张萍，刘秀丽(河南科技大学土木工程学院，河南洛阳471023)摘要：变径桩是桩基技术人员在钻孔灌注桩的基础上研制出来的一种新桩型。本文作者首先根据试桩试验资料对变径桩的荷载传递规律、承载力发挥性状和变形特性进行了全面系统的分析；其次，根据试桩实例采用外罚函数法对变径桩进行优化设计，为该桩型的设计提供理论依据，进一步为该桩型在工程中的应用奠定基础。关键词：变径桩；承载力；优化设计；外罚函数法中图分类号：TU473文献标志码：A文章编号：1008—1933(20

2、15)02—120—04Thein—suittestinganalysisandoptimizationdesignforthediameterchangespileZHANGPing．LIUXiuli(SchoolofCivilEngineering，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471023，China)Abstract：Thediameterchangespileisanewtypeofpilewhichisdevelopedbythetechnicalpemonnelbasedonthecast—-in··pla

3、cepile．First，thepaperanalyzedsystematicallyandcomprehensivelytheload—transferlaw，thecharacteristicsofbearingcapacityandthedeformationcharacteristicsofthediameterchangespilebasedonthetestingdata；secondly，optimizedthediameterchangespileusingtheexteriorpenaltyfunctionmethodonthebasisoftheproject

4、cases，thestudycanprovidetheoreticalbasisforthedesignandlayfoundationsfortheengineeringapplicationforthediameterchangespilefurther．Keywords：diameterchangespile；bearingcapacity；optimizationdesign；theexteriorpenaltyfunctionmethod桩长10m，地基土分布及主要物理力学指标见表1。0引言表1试验场地土层分布及力学指标Table1Thesoil—layerdistri

5、butionandmechanical变径桩是在等截面钻孔灌注桩的基础上发展形indexOftestsite成的一种异型桩，其承力盘的腔体是通过旋转刀具旋转土体而成，该桩型的一个显著特点就是能大幅度提高单桩的承载力，减小桩的沉降量⋯。正是由于这些特点，许多学者试图研究变径桩的受力机理，但变径桩是一种新桩型，其受力机理十分复杂，工程实践虽然比较多，但理论研究还不成熟，还需要结合大量的试验对理论结果进行补充和完善。为此，本文通过原位试验阐述其承力及变形特性，进一步进1．2原位试验设计行优化设计，确定设计与施工参数。本次试验试桩桩型为两承力盘的变径桩，桩端持力层为黄土状粉质粘土，桩身直

6、径d=600mm，承1变径桩原位试验力盘直径D=1500mm。为进行桩身及桩端应力测1．1工程概况试，在距离桩顶一0．5in处以及承力盘的上下端分试桩所在工程位于洛阳市，工程场地平坦，属于别与主筋焊接5对钢筋应力传感器，在桩端及承力洛河二级阶地，设计两个承力盘，桩端进入第5层，盘的上下位置处分别埋置压力盒，如图1所示。试验数据的采集均由测试系统自动控制完成。收稿日期：2014-03-251．3试验方法作者简介：张萍(1974一)，女，讲师，研究生，主要从事土木工程施试验采用锚桩反力装置，慢速维持荷载法，试验工、土木工程建造与管理方面的研究与教学。程序严格按照规范刮执行。试验时通过

7、JCQ-530A基金项目：国家自然科学基金项目(51208182)E—mail：pjmsy@163．tom型超高压油泵向5000kN油压千斤顶加压，桩顶沉20l5No．2张萍，等：变径桩的原位试验分析及优化设计121-4．25806钢筋计艋缺霸巢z。O(==)：隶箍012345压力盒0胄l}分级荷载IN箍图3试桩各部分承担荷载占总荷载的百分比垛Fig．3Theloadsharingratiotothetotalr[二=、一一r齄垛loadofthetestpile’Seachpa