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挤扩多支盘混凝土灌注桩是在原有等截面混凝土灌注桩的基础上采用仿生原理发展而来的,其显著的特点就是具有较高的单方混凝土承载能力,具有良好的社会与经济效益。特别是在抗拔承载方面,更显示出比普通灌注桩有广阔的应用前景。然而,支盘灌注桩的工作原理目前尚处于探索阶段,设计、计算尚无统一的规程,实际应用也只是依据一些地区经验和相关桩型的设计理论,因而不可避免的存在许多“不合理、不安全、不经济”的因素。这在很大程度上限制了支盘灌注桩的推广应用,因而支盘灌注桩的承载性能的研究,具有重要的实际意义。本文采用有限元分析方法以进一步对支盘桩的受力机理的研究是必要的,也是使这一桩型走向成熟并能够在工程中推广使用的必要条件。
针对挤扩支盘桩受上拔荷载时桩承载性状和桩周土荷载传递机理研究比较缺乏,本文根据奥林匹克公园地铁某支线站的单桩竖向抗拔静载试验为依据,运用有限元理论对桩支盘附近土体进行了分析,并按实际试验加载过程加载,研究了桩周土受力过程应力应变的变化,分析了支盘桩抗拔、桩身轴力传递规律以及支盘阻力和桩侧摩阻力的荷载传递规律。本文首先重点介绍了几个土体性质模型,选择能比较准确模拟土体弹塑性性质及土体加工硬化定律的剑桥模型;再采用轴对称三角形有限元单元结合剑桥模型推导了土体弹塑性矩阵及刚度矩阵;分析了支盘附近土体受力破坏过程。结合Vijayvergiya提出的桩侧阻力传递函数推导了桩土接触弹簧模型刚度矩阵;并运用FORTRAN编程语言对挤扩支盘桩受力过程进行了计算。对比分析编程计算的结果与实际试验数据的异同,并分析原因。最后,本文提出了本试验尚需解决的一些问题,并对支盘桩的前景进行了展望。