挤扩支盘桩承载力研究.pdf

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1、挤扩支盘桩承载力研究高阳，崔策(中国公路工程咨询集团有限公司，北京100096)桥梁工程器BridgeEngineering摘要：根据挤扩支盘桩的成桩工艺，基于该桩的现场静载荷试验数据，对挤扩支盘桩的承载性能及影响因素开展了研究。基于对挤扩支盘桩的数值计算，研究了扩底桩的竖向承载性能和荷载传递机理，分析了等直径桩和扩底桩承载特性的异同。采用有限差分数值方法建立基本计算模型，对桩长、桩径、扩底次数、扩底桩径、桩身模量等影响单桩承载性状的因素进行了分析研究。关键词：桥梁；挤扩支盘桩；成桩质量：数值模拟：承载性能：影响因素中图分类号：U443．159文献标志码：B

2、文章编号：1009—7767(2013)04一0057—03ResearchonBearingCapacityofSqueezedBranchPileGaoYang，CuiCe近年来我国桩基工程在市政基础设施及民用建筑等建(构)筑物中已被广泛应用，因此笔者主要对一种新型桩基础——挤扩支盘桩进行分析论述。宁波绕城公路东段项目五乡互通立交桥匝道使用了挤扩变径支盘桩(桩基设计直径为01200与01500变径)，总桩数170根．典型剖面见图1。图1典型剖面图(cm)1支盘桩的基本结构支盘桩是在等截面普通钻孔灌注桩桩身的中下部增设若干个承力盘，或者在其中、上部增设若干

3、个对称分支演变而成的一种新的桩型。一般该桩由主桩、底盘、中盘、顶盘及若干个分支所组成，见图2。顶盘)上支盘中盘)中支)底盘)图2支盘桩的外形结构图2挤扩支盘桩不宜应用的地质条件挤扩支盘桩独特的优点就是桩的承载力比普通灌注桩高，但它也不是“万能桩”，按挤扩支盘桩的特点在下列地质条件下不宜应用或慎用[1-21：1)在地下水位以下。泥浆护壁成桩、土层为饱和性黏土的情况不宜应用：2)很厚的软土层中间没有持力层夹层时不宜应用；3)孤石和障碍物多的地层不宜应用；4)有坚硬夹层时不宜应用或慎用；5)石灰岩地层不宜应用：Z013．年-$4,11(7一)第31拳啼荭技术57彤

4、肚什垂器桥梁工程Bridge垂ngineerio,g6)从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用；7)因有承压水而无法成直孔桩时，也无法应用。3挤扩支盘桩受力性能研究该工程桩径1500mm，盘径l900mm，桩长45～50m．极限承载能力标准值为12000kN。从桩的分类上属于大直径、中长扩底灌注桩。挤扩支盘桩属于变截面灌注桩，是根据桩的受力特性．在桩身设置一些分支，在桩底部或桩身设置比桩径大1倍左右的承力盘，从而提高桩的竖向承载力、水平抵抗力、抗拔力。3．1桩一土体系荷载传递规律扩底桩承载力主要由桩侧阻力和桩端阻力两部分组成，桩土体系荷载的传递过程就是桩侧阻力与

5、桩端阻力的发挥过程。一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层处发挥作用．而侧阻力则先于端阻力发挥出来。桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥程度与桩土间的相对位移有关，它们达到极限承载力时所需的相对位移量不同，且受施工工艺、土层性质及分布位置影响．与桩径大小无关。桩顶受到轴向荷载后，桩身受到压缩而向下产生位移，桩侧表面受到土的向上摩阻力，桩身荷载通过发挥出来的侧阻力传递到桩周土层中去．从而使桩身荷载与桩身压缩变形随深度递减。随着荷载增加，桩端出现竖向位移和桩端反力。桩端位移加大了桩身各截面的位移，并促使桩侧阻力进一步发挥。桩身受荷向下移动时桩土间的摩阻力带动桩周土

6、体产生位移，相应地在桩周环形土体中产生剪应变和剪应力，该剪应变和剪应力一环一环沿径向向外扩散(见图3)。图3桩侧土变形示意图当荷载增加到一定程度，桩端有相对于土层的向下位移，并压缩桩底土层，此时则开始发挥桩端承载力，也就是端阻力作用。随着荷载继续增加．桩底土层可能会出现连续的滑裂面、基底水平面土体隆起等，具体破环形式可根据土层的类别、密实度、相对埋深来判断。58辛荭投木2013No．4(Jul．)v0I．313．2支盘扩底桩的沉降变形规律桩顶竖向荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承受，以剪应力的形式传递给桩周土体的荷载最终也将扩散分布于桩端持力层，持力层受桩端荷载和

7、桩侧荷载作用而压缩(含部分剪切变形)，桩基因此产生沉降。单桩竖向静载荷试验的荷载一沉降曲线(Q—S曲线)是桩土体系的荷载传递、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状的综合反映。Q一5曲线的线型随桩侧土层分布性质、桩端持力层的性质、桩径、桩长、长径比、成桩工艺与成桩质量等诸多因素的变化而变化。一般由于桩侧阻力较之桩端阻力先发挥出来．因此曲线的前段主要受侧阻力制约，而后段则主要受端阻力制约。但对于支撑于较硬持力层上的短至中长扩底桩，曲线前段同时受侧阻力和端阻力的制约。4挤扩支盘桩的竖向承载能力数值模拟考虑了桩土间滑移、脱离及土的非线性等影响因素，采用有限差分数值方法(FLA

8、C3D)建立基本计算模型，在该模型的基础上建立了不同