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