斜向荷载作用下螺旋桩基础力学特性试验研究

论文摘要

在基础工程中,基桩在承受竖向荷载的同时,还要承受水平荷载的作用,这种荷载耦合作用所形成的斜向荷载使得螺旋桩桩土的荷载传递机理和破坏模式远比仅承受单一竖向荷载或水平荷载作用的螺旋桩承载机理复杂,而目前国内外对该问题的研究比较少。本文采用试验与理论分析相结合的研究手段,通过螺旋桩水平荷载试验和有角度的斜压、斜拉试验,分析了每种工况下螺旋桩基础的桩顶荷载位移关系、桩土荷载传递规律、桩周土体的破坏模式等问题。采用Ho—ΔX0/ΔH0曲线、Q-ΔH曲线、Q-ΔV曲线、P-ΔH曲线和P-ΔV曲线的极限载荷判定方法,判定了两种桩型的水平荷载、斜向压荷载、斜向拉荷载的极限载荷,分析了三种载荷作用下螺旋桩的极限承载力大小及其与桩型参数的关系。水平荷载或斜向压荷载作用下,随着叶片距宽比的增加,螺旋桩的极限承载力增大;斜向拉荷载作用下,螺旋桩的极限承载力随着叶片距宽比的增大有所降低。结合螺旋桩竖向承压和抗拔试验数据,分析了同种桩型参数（叶片距宽比）的螺旋桩极限承载力随荷载角度变化的趋势,以及荷载角度不变时叶片距宽比同螺旋桩极限承载力之间的关系。桩型参数不变,随着斜压或斜拉加载角度的增大,螺旋桩的斜向抗压或抗拔承载能力增大;加载角度不变,随着叶片距宽比的增大,螺旋桩的斜向抗压极限承载能力增大;当斜拉角度接近0°或90°时,随着叶片距宽比的增大,螺旋桩的极限承载力增大;当斜拉荷载角度为30°时,随着叶片距宽比的增大,螺旋桩的斜向抗拔极限承载力下降。根据Winkler地基模型假设,建立了承受水平荷载的螺旋桩力学简化模型,推导了水平荷载作用下桩体反弯点位置公式,并结合试验数据对理论公式进行了验证,并分析了桩型参数的变化对水平荷载作用下螺旋桩反弯点变化趋势的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 桩基础概述
• 1.1.1 桩基的定义及作用
• 1.1.2 桩基础的分类和桩型体系
• 1.1.3 桩基的发展过程及趋势
• 1.1.4 桩基的使用条件及应用概况
• 1.2 国内外螺旋桩基础的研究与发展现状
• 1.2.1 国内外螺旋桩基础的研究现况
• 1.2.2 国内外螺旋桩基础的发展动态
• 1.3 斜向荷载作用下桩基础的理论研究
• 1.3.1 国外理论与试验研究现状
• 1.3.2 国内理论与试验研究现状
• 1.4 本文主要研究内容与工作
• 第2章 水平荷载作用下螺旋桩基础试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 螺旋桩水平荷载试验
• 2.2.1 水平荷载试验设计综述
• 2.2.2 试验砂土制备与土工试验
• 2.2.3 水平荷载试验要点及测点布置
• 2.3 螺旋桩水平荷载试验结果与分析
• 2.3.1 桩顶荷载与位移曲线分析
• 2.3.2 螺旋桩叶片横向应力分析
• 2.3.3 桩侧纵向应力分析
• 2.3.4 不同距宽比条件下试验结果对比分析
• 2.4 水平承载螺旋桩极限荷载分析
• 2.5 水平承载螺旋桩反弯点分析
• 2.5.1 土的特性与地基模型简介
• 2.5.2 传统桩水平受荷计算介绍
• 2.5.3 水平荷载螺旋桩反弯点理论分析
• 2.5.4 螺旋桩反弯点试验数据分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 斜压承载螺旋桩基础试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 螺旋桩斜压试验
• 3.2.1 斜压承载试验设计综述
• 3.2.2 螺旋桩斜压试验要点及测点布置
• 3.3 螺旋桩斜压试验结果与分析
• 3.3.1 桩顶荷载与位移曲线分析
• 3.3.2 螺旋桩叶片横向应力分析
• 3.3.3 桩侧纵向应力分析
• 3.3.4 不同距宽比条件下试验结果对比分析
• 3.4 荷载角度变化对螺旋桩极限承载能力的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 斜拉抗拔螺旋桩基础试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 螺旋桩斜拉试验
• 4.2.1 螺旋桩斜拉试验设计综述
• 4.2.2 螺旋桩斜拉试验要点及测点布置
• 4.3 螺旋桩斜拉试验结果与分析
• 4.3.1 桩顶荷载与位移曲线分析
• 4.3.2 螺旋桩叶片横向应力分析
• 4.3.3 桩侧纵向应力分析
• 4.3.4 不同距宽比条件下试验结果对比分析
• 4.4 荷载角度变化对抗拔螺旋桩极限承载能力的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢