大型钢管桩竖向抗拔承载性能试验分析与研究

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大型钢管桩以其较高的承载能力、较强的抗弯能力以及相对简单的施工工艺等无可替代的优势,在港口码头、跨海大桥等重大工程得到大量应用。钢管桩不仅能承受竖向压力作用,在高压输电线塔、石油钻采平台等工程中还需要承受竖向的上拔荷载。然而一直以来,人们对桩的抗压承载特性研究要远远多于抗拔承载特性,大型钢管桩的抗拔承载特性的现场试验研究资料非常有限,为数不多的研究资料也是基于抗压桩。然而桩尤其是大型钢管桩的抗拔承载特性有其特殊性。因此,深入研究大型钢管桩的抗拔承载特性有迫切的理论需要,也必将对实际工程有很好的指导意义。本文结合某跨海特大桥现场静载荷试验,对大型钢管桩抗拔承载性能进行研究,主要内容如下:(1)对大型钢管桩抗拔静载荷试验成果进行了深入的分析,得出试桩的Q-S曲线为缓变型,轴力沿桩身向下递减传递,桩侧摩阻力自上而下发挥,是异步的过程。将其与抗压静载荷试验成果进行对比分析,抗压时试桩的Q-S曲线为陡变型,桩端侧阻力表现为“增大效应”;而抗拔时试桩的Q-S曲线不论是位移还是位移增长速度都远大于抗压桩,桩端侧阻力表现为“退化效应”,(2)将理论分析与试验数据相结合,采用荷载传递解析法研究大型钢管桩的荷载传递函数,结果表明其桩侧阻力与桩土相对位移的关系与双曲线模型相符合。(3)由于试验没有加载到极限荷载,采用荷载-位移曲线的双曲线模型,推算出了大型钢管桩的抗拔极限承载力,而且求得大型钢管桩在水工条件下的抗拔系数,并分析了土层的抗拔系数的规律。(4)运用有限差分法软件FLAC3D对试桩在工程条件下建模来进行模拟,模拟结果与试验数据的误差在可接受范围,是可行的。又运用FLAC3D对匀质土中的大型钢管桩进行数值模拟,分析了桩长变化对其荷载-位移曲线、轴力分布以及桩侧摩阻力分布的影响。
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