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原文传递自平衡试桩承载特性研究

论文题名：	自平衡试桩承载特性研究
关键词：	自平衡;试桩;载荷试验;荷载传递;侧摩阻力;桩端位移;解析解;桩的极限承载力;载荷曲线;加载;荷载箱;超长桩;变形控制;桩的承载力;有限元计算程序;桩周土;转换法;折线模型;位移协调;传递函数
摘要：	自平衡试桩(O-Cell试桩)是一种新的静载荷试桩方法，具有独特的优点：不需要反力平台，在实际工程中应用越来越广，但相应的理论研究工作滞后。自平衡试桩和传统载荷试验的荷载传递的机理存在差异，本文编制了单桩轴对称非线性有限元计算程序，研究自平衡试桩和传统载荷试验的荷载传递差异，重点针对超长桩下的差异研究。采用荷载传递法推导得到自平衡试桩荷载-曲线的完整解析解(桩侧土采用双折线模型、桩端土采用三折线模型)，通过工程实例验证了解析解的合理性，并探讨解析解的应用。通过研究得出以下结论： 1.传统载荷和自平衡加载下，桩轴力和桩侧摩阻力分布、桩周土传递函数存在差异。 2.传统载荷和自平衡加载均达到极限状态时，有限元计算得到粘性土中自平衡试桩的上段桩向下总摩阻力与传统载荷试验产生的向上总摩阻力基本相等，砂性土中自平衡试桩的上段桩向下总摩阻力略小于传统载荷试验产生的向上总摩阻力；自平衡与传统载荷加载下极限侧阻力比值沿深度变化，在荷载箱处达到最大；虽然侧摩阻力的分布存在差异，但是自平衡试桩得到上、下段桩极限承载力总和略小于传统载荷试验的到极限承载力，偏于安全。 3.超长桩按变形控制确定单桩的极限承载力时，自平衡和传统载荷加载下下段桩承载性状存在较大差异，自平衡荷载箱越靠近桩端、桩越长、桩直径越小、桩周土强度越高，两者的差异越大。自平衡与传统载荷下桩端力-桩端位移近似呈直线关系，两者桩端割线抗压刚度接近，自平衡与传统载荷的桩端割线抗压刚度比值约为1.20，比值对荷载箱离桩端距离、桩长、桩直径、桩周土的变化不敏感，两种加载方式下端阻力的差异主要表现为桩端位移的差异。因此对于超长桩，从变形角度考虑，自平衡试桩下段桩的承载力结果直接作为单桩极限承载力的一部分，高估了变形控制下下段桩的承载力，存在不妥，应当考虑桩身压缩变形的影响。 4.应用自平衡试桩解析解，研究沉渣对自平衡试桩的影响，说明白平衡试桩对沉渣有严格的要求；另一方面由于自平衡加载对沉渣的敏感性，可以用来检查灌注桩实际清孔效果，而传统载荷试验长桩的侧摩阻力发挥影响到沉渣的判断。 5.应用自平衡试桩解析解，可以预估荷载箱的位置。 6.应用自平衡试桩解析解可把自平衡试桩结果转换成传统载荷曲线(称荷载传递解析转换法)，和实测传统载荷曲线吻合较好，具有较高的精度；荷载传递解析转换法和荷载传递位移协调法得到拟合传统载荷曲线比较接近；相比其他转换方法，荷载传递解析转换法具有明显的优点：理论完整、不需实测传递函数、简单实用。关键词：自平衡试桩，有限元，超长桩，变形控制，荷载传递，位移协调，解析解
作者：	蒋益平
专业：	岩土工程
导师：	杨敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2005
正文语种：	中文