扩底嵌岩抗拔桩承载特性数值分析

作     者：余江来 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张少钦

授予年度：2018年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：抗拔桩 嵌岩 扩底 承载特性 破坏模式 

摘      要：嵌岩抗拔桩具有承载力大的特点,广泛应用于地下结构的抗浮设计。目前国内外学者对嵌岩抗拔桩大多研究其极限承载力,很少对其承载性状,抗拔机理和破坏模式进行深入研究。扩底嵌岩抗拔桩比等截面嵌岩抗拔桩的极限承载力更大,应用也越来越广泛,目前国内外学者对扩底嵌岩抗拔桩的承载特性和抗拔机理鲜有研究,这方面的研究大大落后于实践。本文以南昌老城区某工程为研究对象,结合现场试桩结果,通过有限差分法FLAC3D软件数值模拟研究完全嵌岩的等截面和扩底嵌岩抗拔桩的抗拔承载性状,探讨其承载力、荷载传递机理、抗拔承载机理和破坏模式,本文的研究具有一定的现实意义。研究得出的主要结论如下:(1)本文中嵌岩深度8.1m的扩底嵌岩抗拔桩的荷载-位移曲线是缓变形曲线,其极限承载力由桩身钢筋混凝土的抗拉承载力决定,扩底嵌岩抗拔桩的极限承载力等于桩身钢筋混凝土的极限抗拉承载力,与等截面嵌岩抗拔桩相比,扩底嵌岩抗拔桩极限承载力有显著提高。(2)随着荷载的增大,等截面嵌岩抗拔桩的侧摩阻力是从桩顶到桩端沿深度逐渐发挥的,桩端部侧摩阻力最大,桩顶段的侧摩阻力先发挥,先达到极限值;荷载较大时扩底嵌岩抗拔桩的扩底段的侧摩阻力远远大于等直径段,侧摩阻力最大的位置在扩底段与等直径段交界处附近,极限上拔荷载下扩底段的侧摩阻力抵抗了90%左右的上拔荷载。(3)等截面嵌岩抗拔桩是通过桩-岩相互之间的摩擦剪切作用抵抗上拔荷载的;扩底嵌岩抗拔桩的扩大头的抗拔力是由扩大头的锥面承受岩石的法向压力和桩-岩之间切向的剪切作用力共同组成的。(4)等截面嵌岩抗拔桩在极限荷载下发生的是桩-岩界面岩体的剪切破坏。扩底嵌岩抗拔桩有两种不同的破坏模式,桩身钢筋混凝土发生受拉破坏和桩周岩石发生大范围的塑性破坏而不能继续抗拔。本工程中嵌入中风化泥质粉砂岩中的扩底嵌岩抗拔桩的破坏模式是桩身钢筋混凝土发生受拉破坏。嵌岩深度对扩底嵌岩抗拔桩的破坏模式有重要影响。嵌岩深度为3D(3.6m)的扩底嵌岩抗拔桩的破坏模式为桩周岩体发生贯穿至桩顶平面的大范围岩体的剪切破坏;嵌岩深度大于等于4D的扩底嵌岩抗拔桩的破坏模式为桩身钢筋混凝土发生受拉破坏。