抗拔樁和抗壓樁的機理分析及承載力計算
文章編號:100926825(2020 092020 8202抗拔樁和抗壓樁的機理分析及承載力計算
收稿日期:2020 211223
簡介:張正雨(19822,男,碩士,國家一級注冊結構工程師,浙江大學建筑設計研究院,浙江杭州 310027
尹 曄(19822,男,工程師,杭州市高速公路管理局,浙江杭州 310016
張正雨 尹 曄
摘 要:通過分析抗拔樁與抗壓樁樁周土在樁身部位及樁端部位應力路徑的不同,闡述了抗拔樁和抗壓樁不同的荷載傳
遞機理,在計算黏土地基中鉆孔灌注樁的抗拔承載力時,針對抗壓樁和抗拔樁側阻在樁身部位和樁端部位土體應力的不同,引入了兩個側阻折減系數,并通過實例驗證了公式的可行性。關鍵詞:抗拔樁,抗壓樁,側阻,增強效應,應力路徑中圖分類號:TU473.1文獻標識碼:A
現今,隨著高層建筑和基礎工程的大量涌現,樁基的使用越
來越多。對于抗壓樁的荷載傳遞機理及承載力的計算,前人已做了大量的研究[1]。大量的文獻證明[2,3],抗拔樁和抗壓樁的荷載作用機理是有所不同的,它們的樁側摩阻力也是有所差異的。深入研究抗拔樁的受力性狀,剖析它與抗壓樁之間存在的差異,能更好的指導抗拔樁的施工和設計,這是本文研究的意義所在。
1 土的應力路徑與樁的荷載傳遞機理1.1 樁身部分土層的應力路徑
無論是抗拔樁還是抗壓樁,土體單元在受到剪切后,水平有效應力都不再是主應力,主應力的方向發生了旋轉。剪應力越大,旋轉角就越大。Roscoe (年[4]提出,在排水剪中:
τ
σ′v =K ?tg φ(1其中,τ為施加的剪應力;σ′v 為豎向有效應力;K 為材料的
常數;φ為σv ′
和大主應力之間的夾角。水平有效應力σ′r 的變化取決于土的應力應變性能,室內三軸試驗證明[5]:一定密度的砂土,圍壓越小,剪脹越明顯。當圍壓漸增到一定值時,砂土則表現為常體
積,當圍壓增大時,則表現為剪縮。對于一定密度的正常固結黏土,三軸剪切試驗中都表現為剪縮,且圍壓越大,剪縮越明顯。不過,無論是抗壓樁還是抗拔樁,如果土體剪縮,水平有效應力將減小,反之,則水平有效應力將增大。
Lehane 等(1993年[6]進行了松~中密石英砂中的樁靜載試驗,并測量了有效應力。并指出,荷載引起了土中徑向有效應力的變化及樁土接觸面處剪脹現象的產生。同時試驗表明,在樁破壞時,抗壓樁試驗中的σ′v 大于抗拔樁試驗的σ′v ,使抗拔樁側阻小于抗壓樁側阻。
總結前人的研究,筆者認為造成抗拔樁側阻不同于抗壓樁側阻的機理是:1荷載方向的不同,導致樁周土應力場有所不同?？箟簶稑吨芡翍鲋衅骄鶓Σ粩嗵岣?抗拔樁應力場中平均應力不斷降低。2樁身材料泊松效應的影響,抗壓樁樁身半徑擴大,而抗拔樁樁身半徑收縮,導致了樁周土中徑向有效應力發生變化。3剪切應力的出現,使主應力方向發生了旋轉。主應力方向轉動的角度和荷載方向及殘余應力場有關。
1.2 樁端處土層的影響
圖1,圖2分別為抗壓樁與抗拔樁受荷時樁側平均摩阻力沿
樁身的分布圖
。
從圖1,圖2中不難發現,在樁開始受荷時,抗拔樁與抗壓樁沿樁身的側摩阻力分布曲線相似,即
樁側阻都是從樁上部開始發揮并逐漸往下傳遞的。隨著荷載的不斷增大,抗拔樁樁身上部和
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N umerical analysis of fou nd ation pit construction to the architecture in the neibourhood
ZHANG Fei 2jin L I X u 2w ei
Abstract :It takes 32D numerical differences analysis software to analyze the foundation pit of subway tunnel in open 2cut construction.It evalu 2ates the safety of architecture through the analysis of the sinking and inclination of architecture caud by foundation pit construction ,so as to offers technical support to the controlling ,monitoring and surveying of construction process.K ey w ords :foundation pit construction ,architecture ,numerical analysis
