螺纹桩中性点位置及轴力计算方法研究

作     者：周芝林 ZHOU Zhilin

作者机构：珠海香海大桥有限公司广东珠海519000 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2022年第19卷第7期

页      面：1908-1917页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：广东省自然科学基金资助项目(2016A030313692)。 

主　　题：螺纹桩 荷载传递法 负摩阻力 中性点位置 三维有限元分析 

摘      要：挤密螺纹桩(以下简称螺纹桩)桩身螺纹结构的存在,改变了桩身与桩周土的力学作用方式,能有效增强螺纹桩复合地基承载能力及控制沉降的能力。掌握地面堆载引起的螺纹桩与桩周土的差异沉降和中性点位置可为其分析、设计及状态评估提供参考和依据。基于荷载传递法,建立螺纹桩复合地基单桩力学模型。依据桩侧土与螺纹下地基土处于3种不同的弹塑性变形阶段,分别推导轴力解析表达式并确定了中性点位置。通过三维有限元分析验证理论计算结果,研究结果表明:二者轴力沿桩身分布曲线吻合较好,螺纹桩中性点深度比处于0.40~0.50之间,中性点位置误差低于12%。随着荷载的增加,误差逐渐减小,说明提出的轴力计算方法能较好应用于螺纹桩。桩长由4 m增加到8 m时,中性点深度比增加了20.54%。螺纹桩螺纹宽度在0.05~0.2 m,螺纹间距在0.15~0.6 m范围变化时,中性点位置变化幅度均不超过3.1%,表明螺纹宽度与螺纹间距对中性点位置影响较小。考虑复合地基中螺纹桩受桩侧负摩阻力影响的特点,分析模型满足了螺纹桩的受力特点,且计算过程简便。研究成果可为螺纹桩的设计计算与工程应用提供理论支持。