桩周土开挖条件下钢筋混凝土桩稳定性试验研究

摘要

随着我国城镇化进程不断推进，许多既有建筑物因缺少地下停车场等设施，其使用功能上的缺陷日益凸显出来，既有建筑地下空间的开发和利用越来越引起人们的重视。既有建筑地下增层时，需要先利用原有的桩基或者设置新的桩基承担既有建筑物的荷载，然后开挖土方，增设地下室。在开挖桩周土过程中，桩基稳定性会明显降低。钢筋混凝土桩基础是最常用的桩基形式之一，通过大比尺模型试验的方法研究钢筋混凝土桩的稳定性具有十分重要的意义。
　　为了能够顺利开展模型试验，设计并制作了2.5m×2.5m×3.0m土工模型箱。它由四周围起的竖向钢板和外围通过螺栓相连的水平箍组成。模型箱四个大角上的角钢与相邻的竖立钢板通过螺栓固定后，可形成模型箱的“临时骨架”，同时防止箱内装满的土体沿两钢板接缝处泄漏。提出了模型箱的竖向钢板、水平箍和连接螺栓的设计方法，并通过一个实例介绍了模型箱的设计过程。
　　模型试验设计考虑了不同开挖比、配筋率、桩径、偏心距和设置不同位置的支撑等参数对钢筋混凝土桩稳定性的影响，试验中测量了桩身混凝土的应变以及不同工况下的极限荷载。根据试验结果提出了钢筋混凝土桩周土开挖条件下的稳定性计算公式。
　　通过对模型试验结果分析，得出以下结论：（1）随着开挖比的增大，钢筋混凝土方桩的稳定性逐步降低。尤其是当开挖比较大时，轴心受压桩的极限荷载急剧下降。（2）通过配筋不仅可以提高钢筋混凝土桩的混凝土极限压应变，而且可以提高钢筋混凝土桩的极限荷载。配筋率提高1.25倍，极限荷载相对提高18％，配筋率提高3倍，极限荷载相对提高33%。（3）增加桩径可以显著提高钢筋混凝土方桩的稳定性。（4）当开挖比较小时，桩顶设置支撑可有效提高稳定性，当开挖比较大时，设置中撑更有效。（5）偏心距对桩基的承载力影响特别显著，当偏心距为25mm(0.3125倍的桩径)时，桩的极限荷载降低约40%，当偏心距为50mm(0.625倍的桩径)时，桩的极限荷载降低约70%。（6）钢筋混凝土桩受压破坏位置多在桩土交界面稍靠下位置。（7）提出了针对轴心受压桩和偏心受压桩的稳定性计算公式。将公式计算值与试验值比较后发现吻合较好。该公式可为既有建筑地下增层托换桩的设计提供技术支持。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.3本文主要研究内容

第2章 桩周土开挖条件下钢筋混凝土桩稳定性试验设计

2.1 模型试验设计相似性准则

2.2 模型箱设计

2.3 模型试验概况

2.4 试验步骤

2.5 本章小结

第3章 桩周土开挖条件下钢筋混凝土桩稳定性试验结果及分析

3.1 钢筋混凝土方桩桩身荷载-应变规律

3.2 钢筋混凝土方桩受压承载力稳定性分析

3.3 钢筋混凝土方桩受压破坏点位置

3.4 桩周土开挖条件下受压钢筋混凝土方桩的承载力计算方法

3.5 本章小结

第4章 结论与展望

4.1结论

4.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况