樁-土摩阻力模型試驗(yàn)探究論述

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1、樁-土摩阻力模型試驗(yàn)探究論述　　摘要：文章回顧并總結(jié)了當(dāng)前測定樁土間摩阻力的部分模型試驗(yàn)方法和研究成果，針對(duì)樁土相互作用的側(cè)摩阻力及負(fù)摩阻力的模型試驗(yàn)部分進(jìn)行了綜合論述，為進(jìn)一步研究樁土相互作用機(jī)理，保證樁基的可靠性提供具有價(jià)值的參考。關(guān)鍵詞：樁-土摩阻力；模型試驗(yàn)；樁-土相互作用；論述中圖分類號(hào)：TU317+.1文章編碼：樁基礎(chǔ)是一種重要的基礎(chǔ)形式，在公路、橋梁、港口碼頭、高層建筑等工程中應(yīng)用十分廣泛[1-2]。當(dāng)前，國內(nèi)外許多研究人員針對(duì)樁土界面摩擦特性做了大量的研究工作，提出了許多的模型試驗(yàn)方法。本文回顧并總結(jié)了目前測定樁-

2、土間摩阻力的部分模型試驗(yàn)方法和研究成果，為進(jìn)一步研究樁-土相互作用機(jī)理，保證樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定及可靠性提供具有價(jià)值的參考。1樁-土相互作用側(cè)摩阻力模型試驗(yàn)6張明義等人[3]通過在改進(jìn)的試驗(yàn)儀器上進(jìn)行的室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究表明：樁-土滑動(dòng)摩阻力在粘性土中具有明顯的時(shí)效性，滑動(dòng)摩阻力隨時(shí)間呈雙曲線狀增長，與樁的承載力增長曲線相吻合。亓賓等人[4]通過室內(nèi)中型剪切摩擦試驗(yàn)確定樁與土間的C值參數(shù)，依據(jù)莫爾-庫侖準(zhǔn)則確定出樁側(cè)摩阻力。鐘聞華[5]通過室內(nèi)混凝土與粉土接觸面的模型剪切試驗(yàn)得出了樁土接觸面上摩阻力隨含水量的增加呈現(xiàn)“先增后減”的趨勢，其

3、最優(yōu)含水量則對(duì)應(yīng)著樁土界面的最大側(cè)摩阻力。冷曦晨等人[6]重點(diǎn)探討了模型試驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際工程樁所處環(huán)境的相似性原理，建議應(yīng)在試驗(yàn)中測定樁側(cè)摩阻力時(shí)采用原狀樣，并保持樁土應(yīng)力與工程應(yīng)力狀態(tài)一致。劉建峰進(jìn)行了樁-土界面摩擦特性拉拔試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：隨著拉力的增加，拉力與極限摩擦阻力將達(dá)到平衡；由于控制鋼板上下面的填土厚度影響，可使鋼板在受到較大的垂直壓力時(shí)，其豎向變形不大，使得鋼板上下界面所產(chǎn)生摩擦力一致。王火明等人研究表明：影響拉拔樁-土界面摩擦力試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，主要包括土與盒(箱)壁間的摩擦作用，填料的壓實(shí)度，填料的含水量，填

4、料的含水量，拉拔速度以及鋼板水平埋入長度等。梁仁旺等人針對(duì)砂性土中靜壓樁進(jìn)行了模型試驗(yàn)，研究了靜壓樁的靜載過程及其沉樁規(guī)律，得到樁身軸力、樁側(cè)摩阻力和Q-S曲線，同時(shí)對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行了分析，為實(shí)際工程提供了理論依據(jù)。2樁-土間負(fù)摩阻力模型試驗(yàn)6樁基負(fù)摩阻力是基礎(chǔ)工程建設(shè)中常見的問題，早在20世紀(jì)20、30年代初期，負(fù)摩阻力現(xiàn)象開始引起人們的注意。Terzagih.,K.等人提出打入可壓縮土層的樁基礎(chǔ)由于土層固結(jié)而使樁基受到向下作用的表面力叫做負(fù)摩擦力。國內(nèi)外對(duì)樁的負(fù)摩擦力的研究方式主要包括：理論分析結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式、現(xiàn)場原型實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)模

5、型實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬等，以下重點(diǎn)論述測定樁-土間負(fù)摩阻力的現(xiàn)場原型及室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)方法及部分研究成果。2.1現(xiàn)場原型試驗(yàn)Bjerrum.etal對(duì)挪威的一組直徑為300mm的鋼管樁進(jìn)行了長時(shí)間的現(xiàn)場觀測。測試結(jié)果表明：土體有效應(yīng)力變化對(duì)樁土之間的荷載傳遞具有非常明顯的影響。由于打樁過程將引起土層中的空隙水壓力上升，其有效應(yīng)力相應(yīng)減小，樁土之間的負(fù)摩擦力也隨之減小。李光煜等人采用滑動(dòng)測微計(jì)成功地測的某樁的負(fù)摩擦力，并得出樁身中性點(diǎn)的確切位置，并提出中性點(diǎn)位置基本不隨堆載高度和時(shí)間而發(fā)生變化。馬時(shí)冬在對(duì)某橋梁工程鋼筋混凝土灌注樁進(jìn)行了樁身

6、應(yīng)變、軸力以及樁周土分層沉降的現(xiàn)場測試與分析研究，測出了樁的中性點(diǎn)的埋深位置及樁身摩阻力的分布情況，并對(duì)實(shí)測值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了一種關(guān)于中性點(diǎn)深度的計(jì)算公式，該公式更加接近于實(shí)際。律文6田等人通過軟土地區(qū)橋臺(tái)樁基礎(chǔ)的現(xiàn)場試驗(yàn)研究，揭示了軟土地區(qū)樁基內(nèi)力和樁土負(fù)摩擦力的變化規(guī)律。結(jié)果表明：由于負(fù)摩擦力的作用，樁身軸力隨社深度的增加呈現(xiàn)出“先增后減”的趨勢，樁側(cè)摩阻力沿深度呈非線性變化。2.2室內(nèi)模型試驗(yàn)Chun.,F.,Leung,R等人通過室內(nèi)模型試驗(yàn)研究了沿海軟土地基中預(yù)制混凝土樁的負(fù)摩擦力問題，根據(jù)長期的試驗(yàn)觀測得

7、到了樁基使用期的負(fù)摩擦力分布以及發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明：負(fù)摩擦力產(chǎn)生的荷載存在時(shí)變性，在樁基設(shè)計(jì)過程中，其負(fù)摩擦力應(yīng)作為一個(gè)外加荷載附加于樁身之上。謝耀峰等人以湛江港高樁碼頭樁基為原型制作了模型樁，采用模型試驗(yàn)的方法來研究港口工程中樁基的負(fù)摩擦力問題，研究表明：同一根樁下拉荷載值遠(yuǎn)小于上拔荷載值，樁的負(fù)表面摩擦力在泥面以下約L/5左右達(dá)到最大值，其中性點(diǎn)位置約在0.67L處。苗麗等人提出了一種采用有效應(yīng)力法計(jì)算樁基負(fù)摩擦力，并將該算法的結(jié)果與模型試驗(yàn)實(shí)測值做比較，表明該方法能夠更加方便、準(zhǔn)確地計(jì)算樁基的負(fù)摩擦力。周國慶等人基于模型試驗(yàn)

8、，分析了飽和中砂融化沉降位移隨時(shí)間的變化、單樁負(fù)摩擦力與融化沉降位移的關(guān)系。6陸明生通過對(duì)單樁的表面負(fù)摩擦力模型試驗(yàn)研究和非線性平面有限元分析結(jié)果，并參考國外現(xiàn)場實(shí)測資料，給出了估算單樁負(fù)摩擦力以及下拉荷載的經(jīng)驗(yàn)公式，但是由于應(yīng)變軟化等原因，模型試