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DOI:10.7672/sgjs2014190070
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
扩底灌注桩承载性能机理研究
高长征1，王顺利2，赵自东3
*
2014年10月上第43卷第19期
（1.华北水利水电大学建筑学院，河南郑州450001；2.匠人规划建筑设计股份有限公司，
河南郑州450000；3.郑州大学土木工程学院，河南郑州450000）
【摘要】以巩义市某住宅小区场地为研究背景，分别建立等截面灌注桩和扩底灌注桩的单桩有限元模型并计算、讨论单桩受力性能。对比同一桩型、不同桩身截面尺寸和不同桩型、同一截面尺寸下的桩端截面应力分布特征，结果表明，扩底端能够优化桩端截面受力特性，桩身长度和直径比值在（25，30）区间内时桩端截面受力更趋合理；从而
可根据基桩直径选取适宜的桩身长度，然后根据具体工程地质资料选择合适的桩端持力层。【关键词］桩；灌注桩；承载性能；数值模拟；应力
【中图分类号］TU318.1
【文献标识码］A
[文章编号】1002-8498(2014)19-0070-03
Research ontheBearingCapacity Mechanism of
Cast-in-situBored Pile
Gao Changzheng',Wang Shunli’,Zhao Zidong
( 1. College of Architecture, North China Uniwersity of Water Resources and Electric Pourer, Zhengzhou, He'nan 450001,China;2. Giant Union Design Group Co., Lid., Zhengzhou, He'nan 450000,China
3.School of Civil Engineering,Zhengzhou Uniersity,Zhengzhou,Henan450000,China
Abstract:In the context of the geological conditions of a residential in Gongyi city, different finite element models of cast-in-situ piles with uniform cross-section and identical cross-section were established for finite element calculations. This paper compared with the pile section stress distribution in two cases, the same type of pile but different cross-section size and different types of pile but the same cross-section size. The results show that the expansion of the bottom of the pile cross-section can optimize the force characteristics.When the pile diameter ratio is between 25 and 30,the mechanical behavior of the bottom cross-section is more reasonable. According to pile diameter, the appropriate length and pile bearing stratum can be selected.
Key words:piles; bored piles; bearing performance; simulations; stress
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引言
基于实际工程需要，近年来，诸多学者对单桩承载性能、桩土作用体系做了不断深入的试验研究，并付诸于工程应用，使桩土作用机理逐渐得到改进和完善。自前，耕十作用机理的研究理论主要有荷载传递法、有限单元法、剪切位移法和弹性理论法。本文将利用有限元软件对不同型、不同桩身截面的桩端应力分布进行研究分析，以期得到桩身截面尺寸对桩端应力分布的影响。
1扩底灌注桩承载机理 1.1扩底端承载机理
*2014年度河南省教育厅人文社会科学研究项目；基于应用型人才培养的模块化"建筑教学研究（2014-zd-031）
【作者简介］高长征，讲师，硕士，E-mail：380636290@q.com【收稿日期］2013-11-04
扩底桩是基于增加扩大头来提高单桩承载力
所以桩端持力层的类型及其物理性质对桩承载力影响较大。对于普通等直径桩，其破坏模式一般属于深层剪切破坏或刺人破坏，变形主要表现为剪切变形，桩端承载力由地基的抗剪强度来控制；而大直径扩底桩在竖向荷载作用下，地基主要以竖向压缩变形为主，基底土被压缩，基底两侧土体出现拉应力区，荷载大时出现伞形拉裂纹（见图1），这时桩侧阻力和桩端阻力处于分离状态，与等直径桩的受力和破坏机理不同；变形较大时也不一定会出现连续的滑动面和整体剪切破坏。在扩大头上方有脱空现象，桩基的变形明显表现为基底土压缩变形，所以对于扩底桩基础的承载力主要由基底土的变形控制，这是大直径桩不同于普通桩的主要特点[1]。在竖向荷载作用下，底应力一般以持力层