盤截面形式對混凝土擴盤樁抗拔破壞影響的試驗★

錢永梅　王紹宇　王若竹

(1.吉林建筑大學，吉林 長春　130118；　2.吉林省結構與抗震科技創(chuàng)新中心，吉林 長春　130118)

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盤截面形式對混凝土擴盤樁抗拔破壞影響的試驗★

錢永梅1,2王紹宇1王若竹1

(1.吉林建筑大學，吉林 長春130118；2.吉林省結構與抗震科技創(chuàng)新中心，吉林 長春130118)

摘要：針對目前國內混凝土擴盤樁的常用截面形式，確立了原狀土小模型試驗研究方案，通過改變擴大盤的截面形式，實現(xiàn)全過程觀察擴大盤截面形式對混凝土擴盤樁抗拔破壞的影響狀況，為類似問題的研究提供可靠的依據(jù)。

關鍵詞：混凝土擴盤樁，截面形式，原狀土，小模型試驗，破壞狀態(tài)

1概述

混凝土擴盤樁是一種新型的樁基礎，具有單樁抗拔承載力高，節(jié)約材料，設計靈活等特點。近些年，國內學者對混凝土擴盤樁的理論與試驗方面有一定的研究，但是對盤截面形式的研究是少之又少。目前，工程當中使用最廣泛的是雙坡擴大盤，但由于成盤工藝的區(qū)別，擴大盤存在多種截面形式，如雙坡對稱、雙坡非對稱，另外，盤端截面也略有不同，如圖1所示。

隨著多年的發(fā)展，我國對混凝土擴盤樁相關理論的研究與試驗日漸趨于完善。錢永梅等人通過建立擠擴多盤樁有限元理論分析模型，對承力擴大盤形狀對擠擴多盤樁單樁承載力的影響得出了定性的理論，分析結果。錢永梅，牟楠初步探討了承力盤參數(shù)(盤數(shù)、盤間距、徑高比等)對擠擴多盤樁抗拔承載力的影響，為進一步確定擠擴多盤樁單樁抗拔承載力計算公式奠定基礎。李漢杰通過建立不同盤底傾角的有限元模型，對它們進行數(shù)值模擬靜載試驗來驗證室內模型試驗的正確性，并通過一系列的計算分析試圖找到最合理的盤體底部傾斜角度。

根據(jù)實際的成盤工藝，可以模擬建立幾種不同的擴大盤截面形式的樁，為了分析不同截面形式擠擴多盤樁單樁極限抗拔破壞狀態(tài)的影響，保證擠擴多盤樁設計的合理性和實際工程的可行性。本文總結現(xiàn)有的試驗研究經(jīng)驗，提出可以全過程觀察樁周土體破壞狀態(tài)的原狀土小模型試驗方案，通過試驗結果，可以確定分析模型，為進一步研究混凝土擴盤樁擴大盤的破壞機理及單樁極限承載力提供可靠的理論依據(jù)。

2模型試驗方案

在混凝土擴盤樁抗拔承載力的研究過程中，由于混凝土擴盤樁自身的結構特點，在豎向拉力作用下，樁的破壞不是簡單的樁體被拔出，而是在豎向拉力作用下，承力擴大盤盤上土體破壞形式分為沖切破壞和滑移破壞兩種形式。所以，本試驗將模擬幾種盤截面形式的混凝土擴盤樁，以分析它們在抗拔狀態(tài)下對土體的破壞。

2.1試件及土樣模型

由于該試驗采用小比例模型試件，而且試件材質對試驗結果影響很小，因此采用半截面鐵質的帶承力擴大盤的模型樁進行試驗。由于本試驗研究不同盤截面形式對混凝土擴盤樁抗拔破壞的影響，故需要確定幾組樁模型進行對比。本試驗的樁模型采用雙坡對稱型，雙坡非對稱型，雙坡對稱圓弧盤端，雙坡單曲線非對稱型四種模型。

樁土模型示意圖如圖2所示。

2.2土體模型及試驗裝置

由于是原狀土小模型試驗，試驗過程均在實驗室內完成。試驗所需裝置有：取土器(如圖3所示)，試驗加載臺(如圖4所示)，2 t手動液壓千斤頂，固定橫梁(用于抗拔試驗中固定取土器的位置)，墊塊(用于調整取土器的高低，以便千斤頂?shù)氖褂?，位移計(用于測量樁在逐級加載過程中樁體位移變化值)，電子稱(用于測量墊塊及千斤頂?shù)淖陨碇亓?，拉桿(用于抗拔試驗中連接樁模型)，照相機等。

2.3試驗過程

1)選取合適的場地用取土器進行原狀土的獲取。2)將所獲取的原狀土運送試驗場地進行保存。3)取下取土器的一側鋼板進行樁模型試件的定位埋設，從而形成完整的待加載試件。4)將已經(jīng)準備好的待加載試件至于實驗臺上，用橫梁固定連接，以防止移動。5)在加載臺的橫梁上放置位移計，千斤頂并用拉桿將樁模型連接，待各項工作準備好后執(zhí)行加載。6)采用手動逐級加載，觀察位移計的數(shù)據(jù)，及時記錄直至不能加載或樁周土體完全破壞。7)在加載過程中用照相機時刻拍攝各級加載情況以便以后研究。8)待加載完成后，卸去加載裝置，描繪樁周土體破壞形式。9)數(shù)據(jù)整理。

3試驗方案的關鍵

3.1試驗中的關鍵問題

小比例模型試驗在試驗材料以及方法的方面存在不可避免的差異，使試驗數(shù)據(jù)信息存在一定偏差，從而影響最終分析結果。

由于實際成盤工藝所制成擴盤樁與小比例模型試驗的模型樁之間存在不可避免的差異，所以實際的擴大盤截面與樁模型之間必然存在差異，因此在得出結論時應考慮這些必不可免的誤差。

由于本試驗采用的是原狀土，所獲取原狀土的方法是本試驗關鍵步驟之一。由于取土器的設置以及土體的搬運，可能使試驗時的土體與實際的原狀土之間存在一定的差異。

3.2試驗中的保障措施

在適當坡角范圍內，坡角小的比坡角大的試驗樁在相同荷載作用下產生的位移要小。

由于試驗采用的是液壓千斤頂，故需控制好千斤頂?shù)募虞d力度，避免過快或者過慢加載導致試驗誤差。

本試驗方案采用原狀土小比例模型試驗，原狀土的獲取以及保存是本試驗的關鍵之一。本試驗采用自制取土器到適合場地獲取原狀土并做適當?shù)酿B(yǎng)護，以保證原狀土的形狀不發(fā)生明顯改變。

本試驗方案采用的半截面模型樁，相比全樁的模型有一定的突破。半截面樁原狀土小比例模型試驗更容易觀察試驗的過程，能夠清晰的看到樁體的位移情況以及樁周土體的破壞情況，彌補樁基礎試驗研究中只能靠儀器收集數(shù)據(jù)進行分析和推理的不足，提供新的樁基礎試驗研究方法，為樁基礎試驗研究的發(fā)展將起到積極的促進作用。

4結語

近些年，國內學者對混凝土擴盤樁做了大量的理論研究和試驗，其理論成果和施工工藝也逐漸趨于成熟，對于混凝土擴盤樁的研究呈現(xiàn)出由定性轉變?yōu)槎康奶攸c。而本文的試驗方案主要根據(jù)實際的成盤工藝的區(qū)別，從而形成混凝土擴盤樁擴大盤的截面形式不同為主要思路，確定了以改變混凝土擴盤樁擴大盤截面形式的小比例模型試驗，全程觀測樁周土體的破壞機理。這種通過半截面樁小比例模型試驗研究盤截面形式對混凝土擴盤樁抗拔破壞狀態(tài)的影響的方法是一種較為新穎的研究方式，這種方式更容易觀察試驗的全過程，能夠清晰的看到樁體的位移情況以及樁周土體的破壞情況，為進一步研究混凝土擴盤樁擴大盤的截面形式對抗拔破壞狀態(tài)以及承載力的影響提供可靠的依據(jù)，同時也能夠保證混凝土擴盤樁設計的合理性和實際工程的可行性。

參考文獻：

[1]牟楠.擴多盤樁承力盤參數(shù)對單樁抗拔承載力影響的研究.長春：吉林建筑大學，2014.

[2]王若竹，錢永梅，尹新生.擴多盤樁承力擴大盤形狀對單樁承載力影響的理論分析.建筑技術開發(fā)，2010(12):25-27.

[3]錢永梅，牟楠，于涵.擠擴多盤樁承力盤參數(shù)對單樁抗拔承載力影響的初探.建筑技術開發(fā)，2013,7(7):22-24.

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[5]錢永梅，任佳佳，牟楠.擠擴多盤樁抗拔承載力計算模式研究.建筑技術，2015,6(6):502-503.

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[7]錢永梅，徐廣涵.擠擴多盤樁試驗研究的發(fā)展概述.建筑技術開發(fā)，2014,11(11):22-24.

[8]任佳佳.擠擴多盤樁抗拔承載力及土體破壞形狀的研究.長春：吉林建筑大學，2012.

Test program about sectional form affecting theuplift failure behavior of the concrete expanded-plates pile★

Qian Yongmei1,2Wang Shaoyu1Wang Ruozhu1

(1.JilinArchitecturalCollege,Changchun130118,China;2.JilinStructuralandSeismicScientificandTechnologyInnovationCenter,Changchun130118,China)

Abstract: In this paper, according to several common forms of the concrete expanded-plates pile currently, it is initially established small model test research programs in undisturbed soil. By changing the sectional form of the bearing expanded-plates, it can be observed that the whole failure process of the concrete expanded-plates pile under uplift forces, so as to provide reliable reference for similar problems.

Key words: concrete expanded-plates pile, sectional form, undisturbed soil, a small model test, failure behavior

Research on the potential geologic hazards in rural area★

Huang ShifaHuang Zhibo*Wang YongWu ZhumeiLuo JingzhongSu Bin

(JinshanCollege,FujianAgriculturalandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)

Key words:geological disaster, landslide, plant, loss of water and soil

Abstract:Taking Yunxiao County in Zhangzhou City of Fujian Province as the example, the paper analyzes the geological diseases types of the area from the slopping slope and enlarging land, and cutting of fruit trees, and points out respective prevention measures, so as to reduce the geological disasters and ensure the life and property safety of the citizens of the county.

文章編號：1009-6825(2016)14-0052-02

收稿日期：2016-03-09★:國家自然科學基金項目(項目編號：51278224)；吉林省教育廳項目(吉教科合[20]16]第151號)

作者簡介：錢永梅(1970- )，女，博士，教授；王紹宇(1992- )，男，在讀碩士；王若竹(1971- )，男，教授

中圖分類號：TU473.1

文獻標識碼：A