竖向拉力作用下混凝土扩盘桩盘参数影响的试验研究

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1、竖向拉力作用下混凝土扩盘桩盘参数影响的试验研究第1章绪论1.1现代桩基础发展桩基础作为一种古老的基础形式，最早可追溯到7000～8000年前的新石器时代[1]，但我国大规模地使用桩基础是在最近二十多年。改革开放以来，随着我国经济科技的不断进步和发展，我国建筑行业也随之进入了高速发展阶段,高层建筑、超高层以及各类超大型荷载建筑物的兴建对地基基础承载能力的要求越来越高，桩基础凭借其抗地震性能好，沉降量小和承载力高等优点得以迅速发展[2,3]。特别是进入21世纪以来，随着施工技术、施工设备的不断创新进步和高层

2、建筑的迅速发展，桩基础的优势地位得到了重要体现。现代人们已经突破了传统桩基础施工技术和施工设备的束缚，各种新式桩型涌现出来，并被大量的应用到桩基工程中。总体来看，可以分为以下几种类型[4,5]：1）类型一：超长、超大直径类型桩。增大桩侧摩阻力是提高桩身承载能力的方法之一，桩侧摩阻力取决于桩与桩周土体的接触面积，因此最直接有效的方法就是增大桩身长度和直径，超长、超大直径类型桩可以增大桩身与土体的接触面积，进而提高桩体承载能力。例如嘉绍跨江大桥是一座跨越天然屏障钱塘江河口段的特大型桥梁，大桥全长10.2km

3、,基础采用单桩独柱的结构形式，所使用的钻孔灌注桩直径3.8m，桩长116m，为大直径超长桩[6]。2）类型二：预应力高强度类型桩[7]。与普通混凝土灌注桩相比，由于预应力混凝土桩属挤土桩，桩体打入土体后其四周的土层被挤压密实，提高了地基承载力，进而增强了桩的单位面积承载力。另外，预应力混凝土桩桩身混凝土的密度大，抗腐蚀性能强。针对施工速度来说，因其打入桩的施工工序较普通混凝土灌注桩简单，工效较高，从而缩短了工期，节省了基础建设投资。3）类型三：埋入式类型桩。埋入式工艺流程指的是先利用钻孔设备在地基中钻出

4、桩孔，再利用吊桩设备将钢管桩混凝土预制桩或混凝土预制桩沉入到成桩孔中，然后采用特定的工程技术手段来提高桩身的承载能力。此种桩基础施工技术可以消除施工过程中产生的挤土效应，避免了基础施工中对相邻建筑物基础的扰动。因此，埋入式类型桩适用于建筑物比较密集的城市高层建设，有着巨大的发展空间。.........1.2混凝土扩盘桩的概述混凝土扩盘桩的前身是挤扩支盘桩，而挤扩支盘桩技术是二十世纪九十年代由张俊生先生发明的一种新型桩基技术。挤扩支盘桩是在普通混凝土灌注桩基础上通过增加设置扩大盘和承力分支而成，桩身由主桩

5、、扩大盘（底盘、中盘和顶盘）及数个分支所组成[10]。但随着工业技术的不断发展，桩身成盘技术也由单一的挤扩发展到钻扩、挖扩、夯扩、旋扩等，其中以旋扩成盘技术最为理想。混凝土扩盘桩是在原有挤扩支盘桩的基础上发展起来的，它取消了挤扩支盘桩的分支并以承力扩大盘取而代之[11]。如下图1-1所示。扩大盘代替桩身分支不仅提高了桩身的承载力，而且减小了桩身分支对土体的剪切破坏程度，更有利于桩土共同发挥承载能力[12]。...........第2章混凝土扩盘桩在受拉状态下原状土模型试验2.1前言随着高层和超高层建筑的

6、蓬勃发展，桩基础的研究领域也得到了极大的拓展。混凝土扩盘桩作为一种新型的桩基础形式受到国内外的许多学者的关注并进行了试验研究[29,30]，较常用的方法是现场对比静载试验、荷载传递试验、模型试验。土体的复杂性决定了桩土模型试验形式的多样性。因为土的物理性质和状态在很大程度上决定了它的力学性质[31]，土体性状的变化直接带来桩土试验的结果改变，所以桩土试验的影响因素较多，不确定性较大。进行现场大型的桩土试验虽然能够得到与实际施工相适应的准确数据，但是大型桩土试验场地较大，设备复杂，耗时费力，并且难以观察土

7、体的破坏形态[32,33,34]，对研究土体的破坏形式和桩土相互作用状态贡献不大。针对大多数的小模型桩土试验，虽然试验设备简单，占地较小，经济和时间的耗费比大型桩土模拟试验节省许多，但是由于土体的整体参数对试验结果的影响较大，通常采用的实验室埋桩土体与施工现场的原状土在土体性状完整性方面又存在很大差异，所以得到的数据和实际施工的数据难免会有很大的出入，试验结果数据缺乏说服力。本论文采用的试验装置是在钱永梅教授的小比例半桩模型试验的基础上改进的，改进后试验装置采用自主设计原状土的取土器材代替原来的，使半截

8、面的桩模型试验更加接近实际的桩土破坏形态。通过对半截面混凝土扩盘桩进行静载试验，来真实的反应混凝土扩盘桩的桩土共同工作情况，全过程对土体破坏状况进行观测。这种试验方法既克服了传统方法只通过测试数据来估测桩下土体破坏情况，却看不到土体变化的缺点，又消除了以往分层埋桩模型试验土体原始性状破坏造成试验数据不准确的弊端，收集应力、应变、沉降等相关数据信息更加贴近实际，丰富了混凝土扩盘桩小比例模型试验的试验方法，为混凝土扩盘桩抗拔状态下单桩承载力的计