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双排桩的模型试验概况

321 2021-08-30 10:04:27

模 型 试 验 概 况

模型试验在中国建筑科学研究院地基所模型试验室进行,试验坑长 10m,宽 4m。模型桩采用黄铜管直径 30mm,桩长 1.8m,在黄铜管外壁上贴电阻片,经标定后作为正式护坡桩。单排桩同距为 60mm,双排桩间距大1倍,排距试验为 120mm 及 240mm 两种。

试验土料为粘性土及砂土,其物理力学指标及颗粒组成百分比从略。

土压力测量采用应变式的微形土压力盒,直径 25mm,厚 7mm,并专门设计压力盒支座。

试验方法从略。

模型试验的布置

模型试验为两种不同排距的双排桩,与单排桩的对比试验。如图 7-7 所示,单排桩桩间距 60mm,双排桩 桩 同距 120rnm,排距 一种是120rmm,另…是 240mm,桩顶处为模拟工程实际圈梁刚度,用扁钢条作为连接梁,用螺栓将两排桩连接,在相对应的前后排桩上也用扁钢连接,而使前后排桩形成一个模拟实际双排桩结构。做三组试验;单排桩、排距为120mm 的双排桩、排距为 240mm 的双排桩。单排桩桩距60mm、双排桩桩距120mm,桩长相同,皆为1.8m,桩径相同,皆为30mn,桩数相同,皆为 50根。得出各项不同结果。

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双排桩的位移

在桩数相同的条件下,也就是双排桩间距为单排桩间距 2 倍的情况下,双排桩的位移小于单排桩的位移。图 7-8 为三组试验桩顶位移随开挖深度的变化曲线。

由图 7-8 可以得出,当桩长 1.8m,挖深1.4m,嵌固 0.4m 时,得出表 7-2 的位移量。

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从图7-8 及表7-2 可以得出∶ 单排桩的位移量约为双排桩的 2.5 倍到3.4 倍。而双排桩排距不同,相差不大。

这一试验结果对实际工程意义很大,因为有的深基坑开挖工程,要求支护结构位移不能太大。在不用锚杆情况下,双排桩可以解决位移大的问题。

由试验实测桩体位移曲线发现,由于双排桩结构的刚性连梁作用,不但桩顶位移量相差很多,而且沿桩长的挠度曲线形状也不相同。图 7-9 为双排桩与单排桩模型试验桩体位移曲线图,实测的双排桩前排(挖土侧)桩桩体位移曲线,与相应单排桩的桩体位移曲线对比。

由图7-9 中(a)单排桩与(b)、<c)的双排桩在不同挖土深度下前排桩的变形曲线,双排桩由于桩顶刚性连接梁的约束,限制了自变形与桩顶的转角,变形形式象受水平力作用下的刚架变形。

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而排距不同的(b)、(c)双排桩。在挖深1.4m、1.5m 时,变形也有所不同,在1.5m时,排距120mm 的前排桩变形达42mm,排距 240mm 的仅为 24rm,相差级多,有后排桩通过刚性连梁拉住前排桩的趋势。

双排桩的内力

通过模型试验对双排桩的内力分析,排距不同得出不同的结果。排距与桩径的关系分析如下∶

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1.排距为L=4d(d为桩直径)即L=120mm 的情况如图7-10 所示,可以得出实际受力规律不同于将前后排桩及桩间土看做是一个整体的组合梁受力,而近似于受有水平力的刚架,桩间土看做是作用在刚架上的荷载。图中显示无论是前排还是后排桩,都受到交变应力,桩上段弯矩与下段弯矩符号相反。连接前后排桩的圈梁的刚度对这种分布形式的弯矩影响很大,连梁与节点的刚度越大,交变应力会越明显,即桩上段的弯矩会越大。模型试验的刚度不是很大,实际工程中的圈梁刚度很大。在方庄小区及安外华侨公寓工程中实测,得到验证。

2.排距为L=&d(桩径为 30mm)时即L=240mm 的双排桩,测出的内力分布如图7- 11。当排距从120mm 增至 240mm,增加一倍时,土压力主要作用在前排桩,后排桩主要是通过连梁,受到前排桩的拉力,起到拉桩作用,这时桩的受力状态,与排距小的状态是完全不同的。可以认为排距大的桩(L=2D=8d)的模型试验,已经不是双排桩,而是锚拉桩。

另外从图 7-9 双排桩桩体位移曲线,在挖土 1.5m 时,(b)图 L=120mm 时位移达 42mm,而(c)图 L=240mm 时位移仅 24mm。但实测的都是前排桩(挖土侧)的桩体位移曲线,从位移曲线图(b)及(c)比较,说明在 L=240mm 时,前排桩因有后排桩的拉结作用,位移小下来,这在挖土深度 1. 5m 时特别明显。

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从内力测量和位移测试都充分说明,L=2D=240mm 时的双排桩,已经是拉结桩,而不是双排桩。