大比尺鋼管樁樁周土開挖條件下穩定性試驗研究.pdf

1、隨著我國城鎮化進程不斷推進，許多既有建筑物因缺少地下停車場等設施，其使用功能上的缺陷日益凸顯出來，既有建筑地下空間的開發和利用越來越引起人們的重視。既有建筑地下增層時，需要先利用原有的樁基或者設置新的樁基承擔既有建筑物的荷載，然后開挖土方，增設地下室。在開挖樁周土過程中，樁基穩定性會明顯降低。鋼管樁基礎是最常用的樁基形式之一，通過大比尺模型試驗的方法研究鋼管樁的穩定性具有十分重要的意義。
　　為了能夠順利開展模型試驗，設計并制作了

2、2.5m×2.5m×3.0m土工模型箱。它由四周圍起的豎向鋼板和外圍通過螺栓相連的水平箍組成。模型箱四個大角上的角鋼與相鄰的豎立鋼板通過螺栓固定后，可形成模型箱的“臨時骨架”，同時防止箱內裝滿的土體沿兩鋼板接縫處泄漏。提出了模型箱的豎向鋼板、水平箍和連接螺栓的設計方法，并通過一個實例介紹了模型箱的設計過程。
　　本文針對土體為中砂的情況，對大比尺鋼管樁樁周土開挖條件下的樁身穩定性問題進行了試驗研究。通過模型實驗，（1）研究了樁周土

3、在不同開挖比條件下樁身以及支撐的荷載-應變變化規律；（2）通過改變鋼管樁的回轉半徑、偏心距、支撐位置、支撐數目、支撐剛度、開挖比等因素，得到樁身屈曲極限荷載，分析不同因素對樁身穩定性的影響；（3）驗證課題組提出的虛擬嵌固點法理論在大比尺鋼管樁工況下的可靠性；（4）驗證本文提出的樁身受壓極限荷載計算方法。
　　通過對試驗數據進行分析可以看出，（1）軸心受壓時，靠近樁端處應變最大，偏心受壓時，靠近樁頂處應變最大；荷載處于一定范圍內時，

4、樁身應變與支撐應變呈線性關系，支撐應變是樁身應變的1/4~1/5倍，在破壞時倍值發生突變；（2）對于大比尺鋼管樁，試驗所得穩定性數值與課題組提出的虛擬嵌固點法較吻合，驗證了虛擬嵌固點法的可靠性；（3）當開挖比較小時，屈曲破壞點出現在樁土接觸面附近，隨著開挖比的增大，破壞位置逐漸接近樁身中上部；（4）偏心受壓對樁身的承載力影響較大，偏心距為40mm以及80mm時，極限荷載與軸心受壓對比，分別降低50％和65%；（5）施加水平支撐可以明顯提