新型柔性端头抗拔桩工作机理与关键技术研究开题报告

 2021-08-08 10:49:04

1. 研究目的与意义

随着城市建设的发展和居民生活水平的不断提高,地下空间(地下室、地下车库、地下商场等)的利用已经成为了一种趋势。地下建筑设计中最重要的核心问题就是抗浮设计[1]。采用抗拔桩是目前地下工程中最常用并有效的抗浮手段。初临时性抗拔桩外,永久性抗拔桩的应用越来越多,而且要求越来越高,对永久性抗拔桩的研究显得非常迫切,并且具有非常重大的实际意义[2]。

抗拔桩的平面布置形式对基础底板地梁的内力会产生很大影响合理的布置形式能有效的减少地梁的内力和配筋,优化结构的受力特性[3]。通常的抗拔桩与基础刚性连接,其平面布置会考虑到抗拔桩在无浮力条件下的支承作用首先布置在柱下,多桩时则采用柱下承台布置群桩,或是优化布置到地梁或基础筏板跨内。前者会因为桩距较近产生群桩效应,影响抗拔力发挥,同时在抗浮工况下地梁或基础筏板跨中弯矩很大,钢筋用量也很大;后者则由于存在无浮力和有浮力两种工况条件下桩的受压与受拉两种状态,虽能减小地梁或基础筏板跨中最大弯矩,但是会导致地梁或基础筏板上下双向受弯,需上下双面配筋,钢筋用量也很可观。本研究针对这一问题,提出一种柔性端头抗拔桩,桩端头与基础柔性连接,桩只受拉拔力,不承受基础向下压力,可布置于基础地梁或筏板的跨中,既能减小地梁或基础筏板跨中最大弯矩,还不会引起其反向弯矩,大大减少基础地梁或筏板的配筋量,实现显著的经济效益。

本文旨在提出一种柔性端头抗拔桩,桩端头与基础柔性连接,桩只受拉拔力,不承受基础向下压力,可布置于基础地梁或筏板的跨中,既能减小地梁或基础筏板跨中最大弯矩,还不会引起其反向弯矩,大大减少基础地梁或筏板的配筋量。

2. 国内外研究现状分析

早期的抗拔桩是按抗压桩的理论为基础来设计的,如刘祖德(1996)关于抗拔桩基础的介绍。即以抗压桩的侧摩阻力值引入一个折减系数来计算抗拔桩的承载力,这样设计的抗拔桩一般比较长也比较粗,钢骨架材料一般为钢筋。

随着抗拔桩应用的越来越广泛,对抗拔桩的研究也越来越多。抗拔桩的荷载作用和破坏机理也日趋成熟,抗拔桩的设计也日趋合理,抗拔桩桩长相对较短。这过程中比较典型的研究有王维雅( 1998)通过现场原型抗拔试验,他通过研究钻孔灌注桩抗拔时荷载的传递机理,由实测桩身内力确定了荷载沿桩深度的变化、桩侧摩阻力沿桩深度的分布规律及桩的荷载传递函数。根据这种理论,将抗拔桩设计成粗短桩要优于细长桩;但从经济方面来看,摩阻力只是与桩径呈一次方关系,而工程量却与桩径的平方成正比,这在设计时应综合衡量。

随着对抗拔桩研究的深入,并根据抗拔桩的荷载传递机理和抗拔桩的特点,为更好地发挥抗拔桩的效果,特别是防止桩身混凝土的破坏和提高桩侧摩阻的利用效率,有人提出了在抗拔桩上施加预应力的想法。

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3. 研究的基本内容与计划

本文研究内容如下:

1.抗拔桩平面布置优化分析

1.1不同布桩方案的结构内力分析

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4. 研究创新点

本文提出的一种新型柔性端头抗拔桩,桩端头与基础柔性连接,桩只受拉拔力,不承受基础向下压力,可布置于基础地梁或筏板的跨中,既能减小地梁或基础筏板跨中最大弯矩,还不会引起其反向弯矩,大大减少基础地梁或筏板的配筋量,实现显著的经济效益。

该柔性端头抗拔桩具有以下特点:

(1)桩端头与基础柔性连接,保证桩只受拉拔力,不承受基础向下压力;

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