螺旋樁基礎(chǔ)破壞機理與承載力設(shè)計方法

　　螺旋樁是一種樁體表面附有螺旋形葉片的樁基，其中發(fā)揮抗拔功能的樁基也稱為螺旋錨。其施工工法有預(yù)制擰人式、現(xiàn)澆式，樁的材料可以分為現(xiàn)澆混凝土、鐵管混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和玻璃鋼四種形式。這種樁基礎(chǔ)類型一般具有高承載、施工功效高、環(huán)保等特點，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于輸電工程、水利工程、建筑工程等領(lǐng)域的基礎(chǔ)工程。因荷載施加不同、葉片分布特征的不同、樁周材料屬性的差異導(dǎo)致螺旋樁基礎(chǔ)的承載機理不同。 對于變截面、異形的螺旋樁而言，無論是豎向荷載，還是斜向荷載，樁體的力學性質(zhì)、樁土系統(tǒng)的力學響應(yīng)、外荷載的傾角以及荷載耦合作用等因素導(dǎo)致了螺旋樁基礎(chǔ)的荷載傳遞機理和破壞模式更為復(fù)雜。當前，螺旋樁基礎(chǔ)的豎向荷載、斜向荷載設(shè)計理論缺少系統(tǒng)性，荷載傳遞機理、破壞模式、極限承載力計算、群樁沉降計算等諸多方面尚不能滿足工程應(yīng)用要求。 作者在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)樁側(cè)葉片分布形式，將該種樁基定義為連續(xù)葉片式螺旋樁和分層葉片式螺旋樁，以樁型參數(shù)（葉片距寬比）為主線，研究了螺旋樁基礎(chǔ)的樁土荷載傳遞規(guī)律，提出了豎向、斜向荷載螺旋樁基礎(chǔ)的破壞模式。分別建立了豎向承壓螺旋樁的樁土系統(tǒng)力學模型與荷載位移關(guān)系函數(shù)，推導(dǎo)了荷載位移函數(shù)解；提出了豎向荷載、斜向荷載的單樁和群樁極限承載力計算方法；建立了斜向荷載承壓單樁、抗拔單樁以及抗拔群樁的極限荷載設(shè)計理論，建議了斜向荷載承壓、抗拔螺旋樁基礎(chǔ)極限荷載計算的判定條件；建立了地基內(nèi)部雙集中力的地基應(yīng)力影響界限深度和螺旋樁基礎(chǔ)沉降計算方法。在數(shù)值計算方面，建立了螺旋樁基礎(chǔ)強度折減法極限分析理論，提出了極限荷載判定條件，開展了在豎向荷載、斜向荷載作用下，工程群樁基礎(chǔ)的三維有限元彈塑性分析。這些研究成果與工程樁試驗結(jié)果擬合較好，對工程樁設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。同時，這些方法對于異形樁基礎(chǔ)研究工作也有借鑒作用。

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