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浙江工业大学学生课外科技基金项目研究报告二〇〇九年十一月二十五日支盘桩的抗拔性能研究摘要: 在对支盘桩抗拔机理理论分析的基础上，设计了不同盘数和不同盘距支盘桩的两组室内模型试验来研究其抗拔承载性能。
对设置了单盘、双盘和三盘的模型桩分别进行上拔试验，通过对所采集的有关数据研究分析，发现并不是盘数越多支盘桩的抗拔承载力越大，本次试验双盘桩的承载力最大，三盘桩次之，单盘桩的承载力最小。
三盘桩的承载力小于双盘桩，这主要与三盘桩上盘的埋置深度不足及特定的破坏模式有关，说明支盘桩在抗拔时和抗压时的承载机理是不同的。
在盘距分别为一倍、两倍和三倍盘径的不同盘距双盘模型桩试验中，发现盘距为三倍盘径时抗拔承载力最大，一倍盘径时次之，两倍盘径时最小，这也是由于盘距不同可能导致不同的抗拔破坏模式所致。
同时还根据桩身轴力变化情况研究了两组试验中不同支盘桩的荷载传递机理；分析了不同盘数支盘桩桩周土体在加载过程中的土压力变化情况，单盘、双盘桩桩周的土压力变化比较复杂，而三盘桩的桩周土压力变化比较简单。
关键词: 支盘桩；不同盘数；不同盘距；抗拔特性；模型试验1 前言随着城市建设的规模不断扩大，地下车库、地下商场、地铁、隧道等地下建筑物日见增多，当地下水位较高时这些建筑物都将承受浮托力。
高层建筑、高压输电塔架、烟囱、桥梁等结构的桩基础在风荷载或水流等横向荷载作用下也会承受向上的拔力，必须进行抗拔设计，因此建筑结构需要解决抗拔的问题越来越多。
工程上的抗浮或抗拔设计目前以抗浮锚杆、抗拔桩居多。
抗浮锚杆利用的是锚杆和砂浆组成的锚固体与岩土层的结合力作为抗浮力，抗浮效果较好，造价较低，但易受地质条件影响，承载力不稳定，甚至造成工程事故[1-2]。
而抗拔桩目前主要大量采用的还是普通等截面桩，其抗拔力是由桩侧摩擦阻力及桩身自重提供的，造价较高，其抗拔力较小，而且往往具有应变软化特性，即抗拔力超过峰值后，随着上拔位移量的增加而逐渐降低，最后趋于残余强度。
挤扩支盘桩承载性状试验和数值模拟分析的开题报告标题：挤扩支盘桩承载性状试验和数值模拟分析一、研究背景及意义：在建筑结构的基础处理中，挤扩支盘桩作为一种比较新型的桩基形式，被广泛应用于电厂、码头等工程中。
然而，由于其特殊的构造和工作原理，其承载特性的研究仍然不充分。
因此，深入研究挤扩支盘桩的承载特性及其影响因素将有利于提高挤扩支盘桩在工程中的应用性能和可靠性，同时也有助于促进基础工程研究领域的发展。
二、研究目标和内容：本文旨在通过理论分析、实验和数值模拟的方法，研究挤扩支盘桩的承载性状及其影响因素，包括桩柱长度、土体参数、桩体直径等，以及各个因素与挤扩支盘桩承载容量之间的关系。
具体内容包括：1. 通过文献综述和现场调研，分析挤扩支盘桩的特点和应用现状，总结其承载性状的研究现状和存在问题。
2. 设计合理的试验方案，进行模型试验，探究挤扩支盘桩的承载性状和影响因素。
试验内容包括施加荷载、位移和应变测量等。
3. 基于实验结果和理论分析，建立挤扩支盘桩的数值模型，并进行数值模拟分析，验证实验结果的正确性，研究各个参数对承载容量的影响，并探讨该桩基的最优设计方案。
三、拟采用的研究方法：1. 文献综述法：对挤扩支盘桩的相关文献进行阅读、理解和总结，了解其构造特点和应用现状，认识现有承载性状研究的现状和问题。
2. 试验法：设计试验方案，采用静力试验装置进行挤扩支盘桩的承载性状及影响因素的实验研究。
3. 数值模拟法：基于实验结果和理论分析，进行有限元数值模拟分析，研究各个参数对承载容量的影响，探讨该桩基的最优设计方案。
四、预期研究成果：通过本研究，预计达到以下成果：1. 深入了解挤扩支盘桩的构造特点和应用现状，掌握其承载性状的研究现状和存在问题。
2. 通过试验和数值模拟研究，获得挤扩支盘桩的承载特性及其影响因素，掌握各个因素与挤扩支盘桩承载容量之间的关系。
3. 探讨挤扩支盘桩的最优设计方案，提高其在工程中的应用性能和可靠性，为基础工程研究领域的发展做出贡献。
《挤扩支盘桩力学特性的试验研究及理论分析》篇一一、引言随着建筑技术的不断进步，桩基工程作为建筑结构中的重要组成部分，其力学特性的研究显得尤为重要。
挤扩支盘桩作为一种新型的桩型，其施工工艺与传统的桩型有所区别，且具有更优的承载性能。
本文通过试验研究和理论分析，深入探讨了挤扩支盘桩的力学特性，旨在为工程实践提供理论支持。
二、试验研究2.1 试验设计与实施试验选取了不同尺寸、不同材料、不同施工工艺的挤扩支盘桩进行测试。
设计上主要关注了桩身材料、支盘间距、支盘大小等因素对桩体承载能力的影响。
试验中采用了静载试验和动载试验两种方法，分别模拟了桩基在静力荷载和动力荷载下的工作状态。
2.2 试验结果与分析（1）静载试验结果显示，挤扩支盘桩的承载能力与桩身材料强度、支盘间距、支盘大小等均具有密切关系。
其中，材料强度越高，承载能力越强；合理布置支盘间距和大小，能显著提高桩基的承载力。
（2）动载试验结果表明，挤扩支盘桩在动力荷载作用下表现出良好的抗震性能和稳定性。
其振动频率与幅值相比传统桩型，表现出更好的减震效果。
三、理论分析3.1 力学模型构建基于试验结果，建立了挤扩支盘桩的力学模型。
该模型考虑了桩土相互作用、支盘受力分布等因素，通过理论分析和数值模拟，探讨了挤扩支盘桩的力学特性和承载机制。
3.2 理论计算与验证通过理论计算，得到了挤扩支盘桩在不同荷载条件下的应力分布和变形情况。
同时，将理论计算结果与试验数据进行对比分析，验证了力学模型的准确性和可靠性。
四、讨论与展望通过试验研究和理论分析，我们得到了以下结论：（1）挤扩支盘桩具有良好的承载能力和抗震性能，其在各种荷载条件下的工作性能均优于传统桩型。
（2）合理布置支盘间距和大小，能显著提高挤扩支盘桩的承载能力。
因此，在工程实践中应充分考虑这些因素。
（3）本文建立的力学模型为挤扩支盘桩的设计和施工提供了理论支持，为进一步优化其性能提供了方向。
然而，挤扩支盘桩的力学特性研究仍存在一些不足和待解决的问题。
输电线路支盘扩底桩承载性能研究输电线路常需穿越土质较差的软土地区,并要承受部分地区的特殊气候所带来的影响(如:大风、覆冰等),原有的输电塔基础面临着新的考验。
因此,对软土地基输电铁塔基础的研究成为当前的重要课题。
支盘扩底桩是通过人工掏挖的方式,在桩身土层较好位置形成承力盘,在桩底形成扩大头,通过支盘、扩大头的端承作用充分利用桩周土体承载能力。
其具有较高的承载力,适合安全系数要求高的输电铁塔基础。
为将支盘扩底桩应用于常年承受交变复合荷载的输电铁塔基础,本文针对输电线路铁塔基础常年承受较大的水平-上拔、水平-下压交变复合荷载特点,通过ABAQUS有限元软件,探究支盘扩底单桩的支盘直径、扩大头直径、支盘埋深、荷载比例、支盘扩底群桩的桩间距、荷载比例等对其承载性能的影响。
研究了在复合荷载下支盘扩底单桩及群桩的荷载-位移变化规律、桩身轴力分布规律、桩身弯矩变化规律、侧摩阻力分布特点及荷载分配百分比等。
结果表明:支盘扩底桩具有较高的抗变形能力与承载力,桩长16.7m、桩径0.6m的单桩竖向承载力可达3000~4000kN;在极限承载状态下,桩周土体应力主要分布于支盘、扩大头附近1~3m范围内,及桩长约5m、半径约8~10m的范围内。
支盘及扩大头对桩基承载起到了很大作用,在极限荷载下,其承载比重最大可达87%。
支盘扩底桩轴力分布趋势与支盘桩相似,在支盘处轴力发生突变,通过端承作用,将一部分外荷载卸载至桩周土体,保证扩大头发挥作用前桩基的安全承载。
支盘扩底单桩的最优承载几何参数为:盘径2.5d、扩大头直径3d、支盘埋深6~10m,支盘扩底群桩的最佳桩间距为4d(d为桩径)。
支盘扩底单桩及群桩在有水平荷载的作用下,其竖向承载力会降低,承载力降低的大小随着水平荷载的比重增大而增大。
本文基于支盘扩底桩承载的原理,提出了其在复合荷载作用下的抗拔、抗压承载力调整系数、群桩效应系数及支盘扩底桩承载力的计算公式。
支盘扩底桩是近年来,尚未规范化的新型桩,经本文研究表明,支盘扩底桩具有良好的复合荷载抗力,适用于输电线路铁塔基础。
《挤扩支盘桩力学特性的试验研究及理论分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，桩基工程作为土木工程中重要的基础工程之一，其力学特性的研究显得尤为重要。
挤扩支盘桩作为一种新型的桩型，具有承载力高、稳定性好等优点，在工程实践中得到了广泛应用。
本文旨在通过试验研究和理论分析，探讨挤扩支盘桩的力学特性及其作用机理。
二、试验材料与方法1. 试验材料本试验采用的材料主要包括挤扩支盘桩、土壤以及必要的测量设备。
其中，挤扩支盘桩采用符合国家标准的钢材制作，土壤类型及性质根据实际工程地点进行选择。
2. 试验方法试验采用室内模型试验和现场试验相结合的方法。
首先在室内进行模型试验，通过改变支盘数量、尺寸等因素，观察桩的承载力及变形情况。
随后在现场进行实际工程应用，通过监测数据对理论分析进行验证。
三、试验结果与分析1. 室内模型试验结果通过改变支盘的数量和尺寸，我们发现挤扩支盘桩的承载力随着支盘数量的增加而提高，同时支盘的尺寸对桩的承载力也有显著影响。
此外，我们还观察到不同支盘布局对桩的变形特性也有影响。
2. 现场试验结果在现场试验中，我们监测了挤扩支盘桩在各种工况下的承载力和变形情况。
结果表明，挤扩支盘桩在实际工程中表现出良好的承载力和稳定性，且与理论分析结果相符。
3. 力学特性分析挤扩支盘桩的力学特性主要表现在其独特的支盘结构。
支盘的存在使得桩在受力时能够更好地分散荷载，提高桩的承载力。
同时，支盘的结构还能有效减小桩的变形，提高桩的稳定性。
此外，挤扩支盘桩还具有较好的抗震性能和抗拔性能。
四、理论分析针对挤扩支盘桩的力学特性，我们进行了理论分析。
首先建立了桩土相互作用的理论模型，通过分析桩土之间的相互作用力及荷载传递机理，揭示了挤扩支盘桩的承载力及变形特性。
其次，我们还对支盘结构进行了力学分析，探讨了支盘数量、尺寸及布局对桩的力学特性的影响。
最后，结合试验结果，对挤扩支盘桩的力学特性进行了综合评价。
五、结论通过试验研究和理论分析，我们得出以下结论：1. 挤扩支盘桩具有较高的承载力和稳定性，适用于各种工程地质条件。
不同土质中支盘桩承载特性的研究的开题报告
一、选题背景
支盘桩作为一种深基础，被广泛应用于建筑物、桥梁、输电塔、集装箱场等土木工程中。
支盘桩的承载特性受到土质的影响较大。
因此，对不同土质中支盘桩的承载特性进行研究，对于深入了解支盘桩的工作原理以及优化支盘桩的设计具有意义。
二、研究目的
本文旨在通过对不同土质中支盘桩的承载特性进行研究，探讨支盘桩的承载机理及其受土质条件的影响，为深化支盘桩的理论研究提供参考，为支盘桩的设计和应用提供实践指导。
三、研究内容
1.文献综述：回顾目前国内外对支盘桩的研究进展以及目前对不同土质中支盘桩的承载特性的研究现状。
2.试验设计：选择不同类型的土样作为试验对象，通过试验测定支盘桩在不同土质中的荷载-沉降曲线，分析支盘桩在不同土质下的承载特性。
3.数据处理：对试验结果进行数据分析处理，分析不同土质条件下支盘桩的承载特性，建立相应的数学模型。
4.结果分析：通过分析试验结果和建立的数学模型，探讨支盘桩在不同土质下的承载机理及其受土质条件的影响。
四、研究方法
本文采用试验和理论模型相结合的方式，通过在不同土质下的试验来探讨支盘桩在不同土质下的承载特性，并建立相应的数学模型，从理论层面探讨支盘桩的承载机理。
五、预期成果及意义
通过本次研究，可深入了解支盘桩的工作原理及其承载特性受土质条件的影响，为深化支盘桩的理论研究提供参考，优化支盘桩的设计，提高支盘桩的承载能力，进一步推广支盘桩在工程中的应用。
基金项目：国家科技支撑计划（2008BAG07B01）资助。
作者简介：戴显荣(1971-)，男，教授级高级工程师，研究方向为桥梁工程。
1支盘桩的成桩及承载机理挤扩支盘桩是根据承载力大小和工程地质条件不同，在桩身的不同部位设置若干承力盘及分支而形成的。
挤扩支盘桩成桩的基本方法是：在普通灌注桩的桩孔内，用吊车吊入专用分支器，自上而下，在设计标高位置通过液压泵加压，在孔壁上向外挤压扩展成分支；若在同一标高将分支器旋转一定角度继续加压分支，一般情况下连续压7次以上即可成近似圆锥盘状腔体，灌注混凝土后即形成承力盘体。
由成桩机理可以看出支盘桩首先是分层传递荷载。
利用桩周中下部本身土性较好的土层，将桩顶荷载通过支盘传递到这些土层上。
由于分层承受荷载，在工作荷载作用下，传至桩端的荷载很小，也进一步保证了桩端土的稳定性；其次是局部挤密效应。
利用特制的挤扩器挤扩的结果使得支盘附近土体得到了压密，减少了压缩量，提高了土体内摩擦角和压缩模量。
由于支盘周边土体预先受到压密，类似于“预应力”的作用，从而减少土体承载后的压缩沉降量，使桩基的竖向承载得到提高。
2试验概况本次宁波绕城高速公路东线一期试桩共完成了5根支盘桩静载荷试验，其中自平衡静载荷试验3根，堆载静载试验2根[6]。
本文取位于沙河互通主线高架桥处的两根支盘桩K38+841、K38+860及位于云龙互通高架桥处的支盘桩K3+190进行分析。
试桩参数见表1。
表1试桩参数沙河互通主线高架桥支盘桩K38+860和K38+841以④4亚粘土层为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。
支盘1、2设置于④4亚粘土层中，支盘3、4设置于④3亚粘土层中。
支盘桩K38+841以④4亚粘土层为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。
支盘1、2设置于④4亚粘土层中，支盘3、4设置于④3亚粘土层中。
云龙互通高架桥支盘桩K3+190以⑨1亚粘土为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。
支盘1置于⑧2粉砂中，支盘2置于⑦亚粘土中，支盘3置于⑤2亚粘土中。
其具体设置如图1所示。
3试验结果3.1自平衡法测试结果K38+865、K38+870、K38+841(支盘桩)、K38+860(支盘桩)、K3+200五根桩采用自平衡法测试，加载采用支盘桩抗压承载性能试验研究戴显荣1，叶涛2，龚维明2，戴国亮2（1.浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州310006；2.东南大学土木工程学院，江苏南京210096）摘要：文章结合国道主干线宁波绕城高速公路东段工程建设项目，针对特殊地质条件，研究特有区域地质条件下挤扩支盘桩的承载性能。
运用两种静载试桩法（自平衡法、堆载法）对单桩承载性能进行现场试验，并在挤扩支盘桩的同一场地进行了等截面桩的对比试验。
通过对比试验分析支盘桩的承载性能，得出支盘桩的支盘发挥的作用占总承载力的40%左右，支盘桩单方混凝土承载力可以提高30%～40%左右，其研究成果可为今后支盘桩的设计和施工提供科学的设计依据。
关键词：道路工程，极限承接力；自平衡法；堆载法；挤扩支盘桩；对比试验中图分类号：U416.1文献标识码：B道路工程慢速维持荷载法，测试按江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）有关规定执行。
篇幅有限，只列出桩K38+865自平衡测试Q-S曲线图，如图2。
图2桩K38+865自平衡测试Q-S曲线为了便于与传统静压试验结果比较，可将平衡法测得的向上、向下2条Q-S曲线等效转换为受压桩的1条桩顶Q-S等效曲线，如图3和图4所示。
等效转换方法采用精确转换法。
根据江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999），综合分析竖向抗压极限承载力Q u由下式计算，即Qu=Qu上-Wγ+Qu下（1）式中，Q u为竖向抗压极限承载力；Qu上为荷载箱上段桩加载极限值；Qu下为荷载箱下段桩加载极限值；W为荷载箱上段桩自重；γ为荷载箱上段侧阻力修正系数，本工程取0.8。
计算结果如表2。
图3沙河互通主线高架桥等效转换曲线图3.2堆载法测试结果K3+190试桩采用堆载法试验，最大试验荷载为13000kN，在荷载13000kN作用下，桩顶累计最大沉降量为43.21mm，回弹率36.50%；相应的Q～S，S～lgt关系曲线均未出现异常，考虑因桩长超过40.0m后桩身的弹性压缩，其单桩竖向抗压极限承载力可取13000kN，荷载13000kN时的桩顶累计最大沉降量为43.21mm。
图4云龙互通高架桥等效转换曲线图表2自平衡测试结果4支盘桩承载性能分析4.1支盘桩极限承载力构成计算分析根据自平衡测试结果，可以得出支盘桩K38+841和K38+860在每级荷载作用下支盘发挥的承载力，如图5、图6。
从图中可以看出支盘所发挥的承载力随着荷载增大逐步提高，其中K38+860一开始发挥增加较快，而后发挥平稳，最后几级荷载时增幅较大。
图5K38+841桩每级荷载下支盘发挥承载力支盘桩K38+841极限承载力为15203kN，通过计算得出桩端阻力为4210kN，占27.7%；桩身侧摩阻力为5026kN，占33.1%；而支盘发挥的承载力为5967kN，占39.2%。
支盘桩K38+860极限承载力为16482kN，计算得出桩端阻力为3407kN，占20.7%；桩身侧摩阻力为6312kN，占38.3%；而支盘发挥的承载力为6763kN，占41.0%。
图6K38+860桩每级荷载下支盘发挥承载力由计算分析可以看出支盘桩的支盘在整个桩的极限承载力中发挥了比较重要的成分，充分说明了支盘具有较高的提高承载力的作用。
4.2单方混凝土承载力计算比较沙河互通主线高架桥如取K38+865和K38+870两根等截面桩的平均值作为等截面桩承载力，即为13639kN，与同桩径的支盘桩K38+841对比进行对比。
分别计算支盘桩和等截面桩的单方承载力，支盘桩为246.56kN/m3，等截面桩为172.36kN/m3，单方承载力提高了43%。
云龙互通高架桥段，等截面桩K3+200极限承载力为12907kN，单方承载力为167.52kN/m3，支盘桩K3+ 190极限承载力13000kN，单方承载力为230.02kN/m3，提高了37.3%。
4.3支盘桩和等截面桩比较分析（1）支盘桩承载力明显呈端承桩特性。
（2）沙河互通主线高架桥段，K38+841单方极限承载力比相同地质条件下等截面桩单方极限承载力高43％，说明支盘发挥了较高的作用。
（3）云龙互通高架桥等截面桩K3+200与支盘桩K3+190对比，等截面桩桩长比支盘桩长20m，但极限承载力和支盘桩相比还稍小，说明支盘桩的支盘发挥了比较高的作用。
（4）从以上可以看出，对于同一工程地质条件，同桩径的等截面桩和支盘桩对比，支盘桩单位桩长的极限承载力比等截面桩要大，而且单方承（下转第69页）道路工程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第64页）载力支盘桩明显高于等截面桩，提高30%～40%左右。
5结语现场实际工程试验结果表明，挤扩支盘桩能提高单桩抗压极限承载力，其中支盘发挥的作用比较大，是承载力提高的主要因素。
在相同的工程地质条件下，与普通等截面直孔灌注桩相比，采用挤扩多支盘桩可以缩短桩长、减少桩径或减少桩数，从而减少混凝土用量，产生显著的经济效益。
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在这些地带修建公路时，为减少软基路堤的工后沉降，常需要对软土地基进行必要的处理。
其处理方法主要有排水固结法，复合地基法,采用粉煤灰或EPS作为路堤填料等。
这些软基处理的方法，各自有其适用范围、局限性和优缺点。
长期以来着眼于提高软基承载能力的各种研究及工程实践做得比较多，所以排水固结法在工程界采用得较多，复合地基法在一些特殊的路段也常采用；而以减少软基附加应力为目的的轻型填土技术的研究开发工作做得较少，轻型填料的产品少，技术相对落后。
气泡混合轻质填土技术的开发及在公路建设中的成功应用为软基处理提供了一钟新的技术手段，其主要优点如下:（1）可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性。
（2）可简化甚至取消软基处理，简化软基路堤中地下结构物的结构设计。
（3）施工工期短。
气泡混合轻质填土技术在公路建设中的应用除以上三个方面外，还可以用于滑坡路段路堤、陡峭及急转弯地段、隧道坑口和溶岩覆盖层表面路堤等的填料。
从许多工程实例的结果，可以看出气泡混合轻质土即可提高地基的承载力，又可降低成本，提高公路建设的经济效益。
