水泥土搅拌桩荷载传递特性分析

水泥土搅拌桩荷载传递特性分析

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1、第32卷第9期人民黄河Vo1.32,No.92010年9月YELLOWRIVERSep.,2010【水利水电工程】水泥土搅拌桩荷载传递特性分析张东晓,郭进军(洛阳理工学院土木工程系,河南洛阳471023)摘要:根据水泥土搅拌桩的现场静载试验,测量了桩的轴向应变,计算了桩身轴力、桩侧摩阻力,分析了桩的荷载传递特性。结果表明:水泥土搅拌桩表现出摩擦桩的特性;荷载主要在一定的范围内传递,桩的轴力和侧摩阻力在桩体上部的衰减较快;主要在桩顶处发生横向拉裂破坏;桩体破坏前后荷载的传递机理是不同的。关键词:搅拌桩;荷载;轴力;侧摩阻

2、力中图分类号:TU473.1文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1000—1379.2010.09.040目前,水泥土搅拌桩广泛应用于加固软弱地基,但水泥土曲线见图1。从图中可以看出,当荷载较小时,—s曲线近似按搅拌桩的作用机理较为复杂,其承载特性一直是广大学者和工线性规律变化,说明桩体主要表现为弹性变形;当达到某一荷程技术人员关注的问题。笔者通过水泥土搅拌单桩的静载时,P__5曲线表现为非线性变化,说明桩体进入局部的塑性载荷试验,计算各级荷载作用下不同深度桩身截面的轴力、侧变形阶段;当达到极限荷载时,

3、P_s曲线出现陡降,说明桩体摩阻力,研究和分析了水泥土搅拌桩的荷载传递特性。发生强度破坏,从而产生突然的沉降变形。3根试桩的一.s曲线呈现大致相似的规律,但4m和5m长试桩的陡降表现的比1试验概况较充分,为典型的摩擦型桩,而3nl长试桩的曲线的陡降表现的比较缓和,为摩擦端承桩的特征。另外,从3根试桩的试验场地位于洛阳某厂区内,地层主要由第四纪松散沉积P_一S曲线还可以看出,桩长的变化对桩极限承载力的影响并层组成,以粉土和粉质黏土为主。试验共设3根试桩,桩径为不显著。300mm,桩长分别为3、4m和5m。试验仪器与设备包

4、括反力装置、加载装置、沉降观测和应变观测装置。荷载按理论计算荷载O的极限载荷的1/10分级,采用慢速维持荷载法加载。2试验方法2水泥土搅拌桩施工方法的特点决定了其桩身轴向应变测量的复杂性。宋修广等在测量粉喷桩桩身应变时,选择弹模较小的聚丙烯PVC塑料管作为测量应变片的载体,因为塑料6管与桩体材料的弹模接近,两者在荷载作用下的变形也基本一致,所以能够保证测量误差较小。笔者借鉴该试验方法,以一8种弹模约为2.0MPa的塑料管为载体,在水泥土搅拌桩中埋设图1单桩静载试验Jp—S曲线电阻片式应变传感器,其试验方法如下。3.2荷

5、载传递规律(1)制作应变传感装置。试验采用的塑料管长度比试桩短根据力的平衡关系,桩顶的竖向荷载应由桩侧摩阻力和桩约10cm,用刀具沿长度方向剖开,按设计深度在塑料管内对应端承力共同承担。对于摩擦型桩而言,桩的极限承载力主要由的位置粘贴应变片,并进行牢固性检查和性能测试检验。若无桩侧摩阻力决定。因此,为了正确评价桩的竖向承载力,就需异常,则按应变片的位置对测线编号,然后将塑料管合拢、固定。要准确分析竖向荷载作用下桩的荷载传递规律。(2)现场埋设。在每根桩的中心处钻孔,钻至设计深度后,3.2.1荷载传递微分方程将粘贴应变片

6、的塑料管下人孔中,用1:1的水泥土封孔。埋根据沿桩身埋设的应变片,可测量各级荷载作用下桩身不设完成后,应及时记录初始值,固化4周后进行静载试验。收稿日期:2010—02-22‘3试验结果分析基金项目:河南省教育厅自然科学基金资助项目(2007560009)。作者简介:张东晓(197O一),女,河南/64aA.,讲师,主要从事土力学与地基基3.1P—Js曲线及承载力分析础教学与科研工作。对不同长度的3根单桩分别进行静载试验,其P—s试验E-mail:qh—k@163.tom·94·人民黄河2010年第9期同深度处的轴向应

7、变。由实测的桩顶应变可近似确定桩体的因此,水泥土搅拌桩的设计应以桩体的强度条件为控制因素。弹性模量E:.(4)桩侧摩阻力沿深度逐渐递减,当达到极限荷载时,上部E=0/80(1)桩体发生强度破坏,限制了摩阻力向桩身下部的传递。试验表式中:为桩顶应变,由测量得到;。为桩顶应力,可通过计算明,发生破坏后桩的承载力仍远大于天然土的承载力,但这时求得。竖向荷载通过上部破坏的桩体与周围土体的变形协调扩散到实际上,在整个加载过程中,桩身的弹性模量是变量,但其周围土体中,与天然土的承载特性相似,可知桩体破坏前后荷应力一应变曲线接近于直

8、线,故在该试验中,根据式(1)近似载的传递机理是不同的。确定桩身的弹模。根据弹性模量E,可求得各级荷载作用下不30同深度桩截面的竖向正应力:和轴力F()。25根据桩深处微段出的静力平衡条件,可得到荷载传递的基本微分方程:2DdFN(z)—_出:一⋯r(⋯)(、2)奁15式中:F(z)为桩深z处截面的轴力;u为桩截面周长;r(z)为

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