浅论大直径嵌岩灌注桩承载性状及桩侧阻力强化效应试验研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文大直径嵌岩灌注桩承载性状及桩侧阻力强化效应试验研究姓名：张建华申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄雪峰20100501硕士学位论文摘要近年来，随着西部大开发战略的实施，各类建筑物的大量新建，尤其是高层、超高层建筑、大跨桥梁等的需要，嵌岩桩以其单桩承载力高、变形小，施工简单，造价经济，在工程中得到了广泛的应用，成为大型建筑物重要的基础形式。虽然嵌岩桩应用较早，但其受力机理和工作特性仍存在许多问题有待深入研究。如：合理嵌岩深度的问题，嵌岩段摩阻力分布模式，嵌岩桩承载力计算问题，水平载荷作用下嵌岩桩的承载性

2、状等。另外，关于桩端(岩)土层性质影响着桩端附近一定范围内的桩侧阻力发挥大小的现象已经引起了越来越多学者的关注，但是迄今为止，关于这方面的研究和试验资料比较少。本文通过现场竖向静载荷试验，分析了嵌岩桩的荷载传递机理、桩侧阻力和桩端阻力分布规律、及其二者之间的分担比等，同时还发现，在本次试验中桩端阻力对侧阻力也存在明显的强化效应现象。结合大型有限元软件ANSYS，对试验进行数值模拟，得到ANSYS计算结果与试验结果相近，模拟效果较精确，在此基础上，还探讨了竖向荷载作用下单桩在相同桩侧土，不同桩端岩(持力层)条件下的荷载传递机理及端阻对

3、侧阻力强化效应现象。最后，在竖向静载荷试验结束后，还进行了水平静载荷试验，得到了水平荷载作用下嵌岩桩的水平力一时间一水平位移、水平力一位移梯度曲线及桩身应力分布和桩身弯矩分布，分析了嵌岩桩水平受荷性质及其机理。结果表明，嵌岩桩桩侧摩阻力在承担桩顶荷载的过程中起了很重要的作用，而在摩阻力中，上部土层发挥的作用不可忽视；端阻对侧阻的强化效应不仅发生在桩端附近，在桩身上部土层中也存在，强化效应的发生与桩端岩强度和端阻力发挥的大小有关系；水平荷载作用下桩身弯矩主要集中在0"--6m范围内，6m以下弯矩较小，水平受荷桩钢筋笼不需全长配置，仅在

4、桩身弯矩集中部位布设便可抵抗水平力所产生的弯矩。具体包括：1．单桩的荷载一沉降关系；2．单桩桩身轴力传递特征；3．单桩桩侧阻力分布规律，侧阻与端阻分担比及侧阻强化效应分析；4．通过单桩水平载荷试验，分析了水平荷载作用下嵌岩桩的承载性状及其影响因素，为合理进行水平受荷嵌岩桩的设计提供了依据。5．以有限元软件ANSYS为工具，建立不同桩端岩层强度条件下的单桩模型，分析荷载传递机理及强化效应现象。关键词：嵌岩桩：强化效应；竖向荷载；ANSYS；水平荷载；大直径嵌岩灌注桩承载性状及桩侧阻力强化效应试验研究AbstractInrecentye

5、ars，withtheimplementationofthewesterndevelopmentstrategy，alargenumberofnewtypesofbuildingsarespringingup，especiallyhigh—rise，superhigh-risebuildingsandlongspanbridges．SOitposedthehigherrequirmentsforfoundation．Becauseofhighbearingcapacity，smalldeformation，simpleconstru

6、ction，costeconomic，rock-socketedpilesasallimportantbasicformoflargebuildingshavebeenwidelyusedintheproject．Althoughtheapplicationofrock—socketedpilemoreearly，itsstressmechanismandworkcharacteristicsexistmanyissuestofurtherinvestigation．Suchastheproblemaboutareasonabled

7、epthofembeddedinrock，thedistributionpatternsofrock—socketedfrictionalresistance，bearingcalculationofrock—socketedpile，thebearingcharacteristicsofrock-socketedpilesundertheeffectofloadingandSOon．Inaddition，thephenomenonaboutsoilpropertiesofthepile(rock)tipsinfluencingth

8、eplayofpilesideresistanceonacertainrangehasarousedmoreandmoreattentionfromscholars，butSOfar，theresearchandtestinforma