現澆X形樁樁筏基礎豎向承載特性的模型試驗研究與數值分析.pdf

1、現澆X形混凝土樁（X-sectional Cast-in-place Concrete pile,簡稱XCC樁或X形樁）是由劉漢龍教授團隊自主研發(fā)的新型樁基技術，是一種環(huán)保、高效、經濟的綠色樁基。其設計思想是采用等截面積異形周長擴大原理，改變圓弧拱方向，以取得有利于承載性能增強的力學效果。過去研究人員針對X形樁的承載特性的研究主要集中在X形樁單樁和單樁復合地基。為使該種樁基適應更多工程條件需要，本文通過模型試驗和數值分析的方法對X形樁樁

2、筏基礎的豎向承載特性進行了研究。主要內容如下：
　　①通過回顧和分析樁筏基礎和異形樁（特別是現澆X形樁）的發(fā)展歷程和研究現狀，指出了現存的問題，提出了X形樁筏基礎的研究內容和技術路線。
　　②為揭示X形樁樁筏基礎的荷載傳遞機理，開展了等截面積圓形樁和X形樁單樁和群樁樁筏基礎的模型試驗，得到不同樁型的荷載-沉降曲線、樁-土荷載分擔規(guī)律、側阻端阻荷載分擔規(guī)律、樁身軸力分布規(guī)律、樁側摩阻力分布規(guī)律以及樁筏基礎中X形樁凹弧段和凸弧段

3、的應變分布規(guī)律，與等截面積圓形樁進行了對比研究。試驗結果表明：X形樁單樁和樁筏基礎的極限承載力都大于等截面積圓形樁；對于X形樁樁筏基礎，樁體凹弧段在側阻力發(fā)揮過程中，可起到調節(jié)儲備作用，使之達到極限承載力后，還能提供一定的承載力增量；而對于圓形樁樁筏基礎，達到極限承載力后，樁側阻力不再增加，甚至有減小趨勢；隨荷載增加，樁體荷載分擔比和側阻荷載分擔比逐漸減小，樁周土和端阻力荷載分擔逐漸增加。X形樁樁筏基礎中樁體和側阻荷載分擔比都大于等截面

4、積圓形樁。
　?、蹫檫M一步探究樁筏基礎中X形樁側阻和端阻分布的影響因素，基于模型試驗，采用有限差分軟件FLAC3D，建立了樁筏基礎模型試驗的三維模型。得到了等面積筏板下，不同樁數和樁位的X形樁側阻和端阻分布隨荷載的變化規(guī)律。結果表明：相同面積筏板下，X形樁樁筏基礎軸力分布受樁位、樁數和所受荷載的影響。對于角樁和邊樁，這種影響體現在軸力絕對值的大小、沿深度增量的大小和正負；對于芯樁，這種影響僅限于軸力絕對值的大小和沿深度增量的大小；

5、相同面積筏板下，X形樁樁筏基礎中樁數、樁位和荷載值對側阻力分布和大小的影響都較大；隨荷載增加，主要受力樁由角樁和邊樁，逐漸變?yōu)樾緲丁?br>　　④為探究X形樁樁筏基礎中樁-土-筏板相互作用對豎向承載性能的影響，基于橋北污水處理廠的現場數據，借助有限差分軟件FLAC3D，分別進行了群樁效應的影響因素分析以及樁筏基礎的承載性能影響因素分析。得到了樁位、樁數、樁間距和土體模量對雙樁相互作用系數的影響曲線和不同樁-筏相互作用、土-筏相互作用情形

6、下的荷載-沉降曲線，以及樁數相同時，不同樁長、樁間距的荷載-沉降曲線。結果表明：群樁效應的強弱與樁型、樁位、樁間距、樁土模量比、樁數和荷載大小都有一定關系。樁數對群樁效應的影響較??；樁間距、樁土模量比對群樁效應的影響與荷載大小有關；樁位、樁型對群樁效應的影響較大；其他條件相同時，X形樁和等外包圓直徑圓形樁的群樁效應大小受這些因素的影響強于等截面積圓形樁；樁-筏相互作用對樁筏豎向承載性能有一定的負面影響；土-筏相互作用對提高樁筏基礎的極限