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1、群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究?岩土工程?群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究谢涛袁文忠朱明(西南交通大学土木工程学院成都610031)摘要根据竖向荷载作用下群桩基础模型试验研究结果,分析了群桩的承载性状和群桩效应,试验结果表明,在本试验条件下,群桩效应系数大于1,与按规范公式计算得出的值基本一致.关键词模型试验群桩群桩效应1引言桩基础是土木工程中常用的一种基础形式,在建筑,桥梁,港口等工程中得到广泛应用,已成为岩土工程的一个重要领域.群桩作为桩基的一种主要形式,其受力变形特性的研究一直受到人们的重视.
2、对于群桩的分析,工程上最为关心的是确定群桩的承载力和预测沉降.对群桩承载能力的估算,在工程上广泛应用的简单方法是以各单桩极限承载力之和乘以群桩效应刁.单桩极限承载力的确定方法较多,而且比较成熟.目前确定群桩效应刁主要有5种方法_1J:(1)考虑群桩实体基础周边长的方法;(2)Conrerse.Labrre群桩效应公式;(3)Seiler.Keeney群桩效应公式;(4)考虑应力叠加的群桩效应公式;(5)考虑承台,桩,土相互作用分项群桩效应系数计算法(《建筑桩基技术规范》).但以上各方法都有一定的限制条件或依赖于一
3、些经验系数,因此,如何确定群桩效应刁有必要进行深入的研究.笔者结合内昆线一高墩,大跨刚构连续组合体系特大桥超大规模群桩基础的模型试验,就群桩的承载性状,群桩效应进行了研究.2试验设计2.1材料根据量测精度和试验设备条件,确定试验模型收稿日期:2(Io2—06—05几何比例为l:30.(1)土岩材料现场地质情况见表1.根据相似理论lj确定模型土岩主要成分为普通砂,重晶石粉和石英砂.其配合比和各项参数见表2.现场桩底应力影响范围取20m,为桩长的1/2,对应模型试验约为70cm,故第3层结合桩长取100cm.表1现场
4、地质情况范围o-0C7层序属性/m/kPa/kPa/(.)/kN?m一3第l层0～一10砂粘土180181519第2层一10～一30炭质页岩W23504023第3层一30～炭质页岩wl4O04524(2)桩体材料根据刚度相似条件确定桩身材料,即(E/)=CEI(E/).结合市场材料的实际情况,采用外径d=25mm,壁厚3mm的铝管.铝管弹性模量E=68GPa;桩长=53.2d=l330mm.表2模型土岩参数及配合比(质量比)配合比层厚属性粗石重晶中砂水/kN?m一3/(.)/Cm英砂石粉砂粘土110.151932
5、33炭质页岩W21210.202341.767炭质页岩Wl110.152348.51Oo(3)承台和桥墩根据强度相似准则,采用与原型同等强度C20的碎石混凝土.其配合比水泥:粗铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2OO2(4}?岩土工程?骨料:细骨料为1:3.01:2.005;水灰比为0.65:选用42.5水泥,中砂和石子最大粒径为10IIUTI,并且承台和桥墩依据强度条件按相同的配筋率进行配筋.试验中桥墩的作用仅作为传力构件,因而主要对桥墩与承台的接触面积予以控制,桥墩的高度取
6、70cm.2.2模型群桩参数(1)试验群桩及地层原型群桩参数见表3,试验场地地层柱状图和试验群桩平面,剖面如图1所示.采用与现场一致的低承台摩擦桩,桩长133cm,桩距S=5.2d=130llqlTl,桩数为5×10,入土深度133cm.桥墩轴心加载,其竖向荷载量由油压表控制.考虑到单桩的承载力较群桩小,单桩竖向荷载增量为0.5kN,最后加载至破坏.其破坏条件由位移控制.(3)数据采集用7Vl3,7Vl4数据采集仪采集桩身应变值,用4只百分表量测承台4个角的沉降量.百分表用磁性表座固定在基准梁上.3试验资料分析当
7、桩的承载能力达到或接近其极限承载能力时,其P—S曲线往往发生明显的转折或陡降,按建筑桩图1试验群桩平面,剖面及地层柱状图(单位:cm)表3群桩及单桩各项参数桩长桩距桩径类别桩数承台尺寸/m/m/m现场群桩5X10403.91.537.5mx18.1mx5m模型群桩5X101.330.130.025126cmx61cmx16.7(1IT试验单桩1.330.025(2)试验槽现场考虑群桩平面应力影响范围为承台尺寸的3倍,取为90mx90mx60m.依据模型群桩与试验槽壁和底部的距离应满足内填介质为半无限体的条件,选用
8、西南交通大学岩土试验中心3mx3mx3m的模槽.2.3试验加载及数据采集(1)测点布置沿桩身的测点布置见图2.无论是单桩试验还是群桩试验,测点沿桩身布置都是如此.(2)加载采用慢速维持荷载法,用千斤顶通过电.阻应变片基桩图2桩身测点布置(单位:mm)±O.OHDm一0497m页岩一1.167m页岩基规范可将曲线陡降段的起始点作为桩的极限荷载.在工程实际中,大部分桩的P—S
