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挤扩支盘桩力学特性的试验研究及理论分析
中文名称: 挤扩支盘桩力学特性的试验研究及理论分析
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论文编号: 3044915收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Experimental Research and Theoretical Analysis on Mechanical Characteristics of Piles with Expanded Branches or Plates
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 结构工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 力学特性 试验研究 理论分析 挤扩支盘桩 抗压 抗拔承载力 荷载传递法 荷载-位移全程曲线 支盘承载力 有限元法
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论文简介:钻孔挤扩支盘桩是上世纪九十年代初发展起来的一种新型桩基础,现已在我国许多省、区陆续推广使用,由于其具有较高的承载力和较低的沉降量,取得了良好的经济效益和社会效益。目前挤扩支盘桩这项新技术尽管工程实践效果明显,但整体上仍处于技术开发和推广应用阶段,理论上缺乏系统地研究,对其抗压特性、抗拔特性及支盘的破坏机理等尚不十分清楚,也缺乏可靠实用的抗压、抗拔承载力计算公式。因此,为了进一步查明挤扩支盘桩的工作机理、破坏模式和承载性能,为工程应用提供合理的设计依据,本文基于现场静载荷试验、桩身应力测试及室内支盘模型的荷载试验,系统地分析和研究了挤扩支盘桩在压力荷载、上拔荷载作用下的荷载传递规律及其支盘的破坏形态。在此基础上,对已有的挤扩支盘桩极限承载力的计算提出了若干修正和改进,取得了以下主要结果。 ⒈完善了挤扩支盘桩的抗压承载力理论。通过单桩静载荷试验及桩身应力实测数据,计算了各支盘阻力、桩侧摩阻力及桩端阻力。得出挤扩支盘桩在加荷后期,摩阻力已发挥到极限,所加荷载主要由支盘承担,支盘承担的荷载超过总荷载的一半;挤扩支盘桩的支盘阻力主要体现端承力的性质,可将挤扩支盘桩定性为摩擦多支点端承桩。指出挤扩支盘桩的抗压Q~s曲线形态为略呈S型的缓变形曲线。首次引进适合于挤扩支盘桩的“桩侧摩阻力发挥系数ξ”,对已有的挤扩支盘桩的抗压极限承载力计算公式进行了修正和改进,可更好地应用于挤扩支盘桩的工程设计。 ⒉建立了挤扩支盘抗压桩的荷载传递理论。测试结果显示支盘阻力、桩端阻力和桩侧摩阻力的荷载传递函数可由双曲线模型进行拟合,同时给出各自的拟合公式,且拟合效果显著;依此首次将荷载传递法应用于挤扩支盘桩的Q-s曲线和桩身轴力的模拟计算,在实际工程中可用已有的试验资料来推算承载力很高的挤扩支盘桩的Q-s曲线和极限承载力,对减少或部分代替现场试桩具有实际意义。 ⒊建立了挤扩支盘桩的抗拔承载力理论。首次用埋设钢筋应力计的方法对抗拔挤扩支盘桩进行了桩身应力测试,可得出挤扩支盘桩在上拔荷载的作用初期,支盘作用不显著,随着桩顶荷载的增加,支盘承担的荷载越来越大,当接近极限荷载时,支盘则承担总荷载的40%以上;支盘的抗拔承载力是由上至下依次发挥。首次提出抗拔侧阻经验折减系数α和挤扩支盘桩的抗拔极限承载力实用计算公式,由于该计算公式简便实用、客观可靠,可推广应用于工程设计中。试验结果显示支盘的设计位置相对靠下是支盘作用发挥滞后的原因所在,建议今后进一步探讨支盘的位置与其承载力发挥的关系。 ⒋完成了支盘的强度试验与分析。首次用YAW-5000型微机控制电液伺服压力试验机对支盘模型试件进行了荷载试验,测定了支盘的荷载-位移全程曲线,揭示了试验条件下的支盘的破坏形态为斜压破坏;首次建立了支盘承载力计算公式,填补了支盘强度设计计算的研究空白。并结合有限元分析结果,指出支盘高宽比的合理取值范围应为1.5≤h/b1≤2.8。 ⒌对挤扩支盘桩及承台基础进行了有限元分析。运用二维轴对称有限元法以及三维有限元法,探讨了挤扩支盘桩单桩和群桩的承载变形性状。对挤扩支盘桩的支盘竖向临界间距、水平桩距和布桩方式的设计,提出了相应建议。
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