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岩土研究院

普通灌注桩的荷载传递性状

309 2022-07-21 10:14:32

一、灌注桩单桩竖向受压的极限状态

灌注桩单桩在竖向受压荷载下的破坏极限状态包括∶地基土的强度破坏和桩身结构的强度破坏。


与单桩承载力相联系的地基土强度包含桩端阻力和桩侧阻力。单桩的荷载——沉降特性与桩端阻力和桩侧阻力的不同步发挥有关。桩端阻力和桩侧阻力有各自的发挥规律,它们不仅与土层的类别有关,还与土层的结构(土层厚度、土的分层顺序)、桩的设置及桩的类型、桩身材料及尺寸(桩长、断面尺寸)、施加荷载的方法、时间等因素有关。

以下列出常见的几种普通灌注桩单桩荷载—沉降曲线,它们反映了几种典型的破坏模式。


1.桩端与桩身均为软弱土层时的摩擦桩∶桩端阻力不大,Q--s关系呈陡降型、桩端呈刺入破坏。如图4-la所示。


2.当桩端为较高强度的土层,枕身为低强度的土层,属摩擦端承桩∶桩端阻力所占比例较大,Q—s关系呈缓变型、桩端呈整体剪切或局部剪切破坏。如图4-1b所示。


3.桩端为坚硬岩石,桩身为软弱土层,属端承桩∶桩侧阻力所占比例极小,Q——s关系也呈陡降型,但前段沉降量极小,出现桩身材料强度的破坏或桩身压曲破坏。如图4-lc所示。

4.桩端有较厚沉渣的钻孔灌注桩∶桩端沉渣初始强度低、压缩性高,经压缩后强度提高,导致Q-s出现台阶型,最终桩端呈局部剪切破坏。如图4-1d。5.桩身缺损的桩(如接头断损的打入桩、缩颈或夹泥的灌注桩、由挤土隆起而断裂的沉管灌注桩等);由于桩身的缺损Q-s关系也出现台阶型。这是一种特殊的破坏模式。如图4-le所示。


综上所述竖向受压普通灌注桩状态下单桩的荷载…沉降曲线基本上可归纳为陡降型和缓变型两大类。


陡降型属于“急进破坏”,破坏特征点明显,荷载超过破坏特征点,桩的沉降急剧增大,桩失去承载能力。由破坏特征点可以确定单桩的极限承载力。


缓变型属于"渐进破坏"。如Q一、关系的初始段和未段为直线,中段为曲线。中段曲线与末段直线的连接点可作为破坏特征点,相应的荷载可确定为单桩的极限承载力。如Q一s关系自始至终均为圆滑的缓变出线,无明显的破坏特征点,挤扩支盘桩绝大部分属这类破坏。可以通过本章第三节采用多种分析方法判定其极限承载力,也可以按不影响建筑物正常使用所规定的变形限值的某些限值来确定单桩的极限承载力。


桩身结构性破坏包括桩身材料强度破坏和桩身的压曲破坏。--般说来,当桩的长径比大、或露出地面的长度较大、桩身施工有断桩、缩径等质量问题,以及桩侧土为可液化土或为极软弱土时,有可能出现桩身的压曲失稳破坏,但在绝大多数情况下,不会出现桩身的压曲破坏。


二、竖向受压单桩的荷载传递性状

图4-2引自国外早期较有典型意义的静载荷试验结果,其中图4-2a、b分别表示竖向受压单桩的荷载一沉降关系和桩身轴向力沿桩身深度的关系。

在加荷的初始阶段,桩的沉降很小,几乎全为桩和周围土体的弹性变形。当荷载自Q——s曲线的初始直线段中的某点(称之为A点)卸除,桩顶回弹到初始的零变位处。


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