O-CELL試樁法的若干基本問題.pdf

1、O-cell試樁法作為一種新的試樁技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外許多重大工程中得到應(yīng)用，但是該法在理論上存在的問題還沒有得到系統(tǒng)的歸納和解決。其中，如何由O-cell試樁結(jié)果確定整樁豎向承載性能是有關(guān)O-cell試樁法研究的根本問題，這也是O-cell試樁法研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。解決該問題涉及O-cell試樁法若干基礎(chǔ)性問題的研究：如何分析和應(yīng)用O-cell試樁結(jié)果，進(jìn)而確定樁側(cè)阻力和樁端阻力參數(shù)；O-cell試樁中上樁與下樁之間相互作用的程度，如何分析

2、上、下樁之間的相互作用；上樁在O-cell試樁時(shí)受樁底上頂作用，而在傳統(tǒng)靜荷試驗(yàn)時(shí)相應(yīng)上樁段受樁頂下壓作用，加載方式對(duì)上樁樁側(cè)阻力性能的影響機(jī)制和考慮方法；最后，如何利用O-cell試樁結(jié)果合理確定在豎向荷載下整樁的荷載沉降曲線。
　　為研究以上問題，本文建立了O-cell試樁樁土體系和傳統(tǒng)靜荷試樁樁土體系的模擬分析模型，模型由樁、樁周土和樁土接觸面三部分組成，采用有限元法對(duì)樁土體系受力進(jìn)行分析，樁采用線彈性力學(xué)模型，樁周土采用鄧

3、肯-張力學(xué)模型,樁土接觸面采用無(wú)厚度的Goodman單元，并采用雙曲線型剪應(yīng)力-切向位移差的力學(xué)模型。O-cell試樁樁土體系中荷載箱頂面與底面以荷載邊界模擬。
　　本文提出了通過(guò)擬合 O-cell荷載位移曲線和各級(jí)樁軸力曲線確定樁土接觸面和樁周土力學(xué)模型參數(shù)的方案，并給出了擬合過(guò)程中調(diào)整模型參數(shù)的原則和細(xì)節(jié)。通過(guò)對(duì)一個(gè)實(shí)際工程O-cell試樁結(jié)果的擬合分析驗(yàn)證了本文提出的確定樁側(cè)阻力和樁端阻力參數(shù)方案的可行性。
　　本文利

4、用O-cell試樁體系模型模擬分析了上樁樁底單獨(dú)加載、下樁樁頂單獨(dú)加載、上下樁同時(shí)加載三種加載方式下上下樁的性能，通過(guò)比較三種加載方式下樁土的變形和受力差異研究了上下樁之間的相互作用及影響程度。結(jié)果表明，如果載荷箱位于較好的土層中，在O-cell試樁中上下樁的相互作用影響通常很小，可以忽視不計(jì)。實(shí)際上，在工程實(shí)踐中，載荷箱通常都放置在較好的土層中。同時(shí)研究表明，場(chǎng)地土層條件、樁長(zhǎng)、樁徑對(duì)O-cell試樁中上下樁相互作用影響程度很小，可以

5、忽略。
　　本文不考慮樁端阻力模擬分析了在樁頂下壓、樁底上頂、樁頂上拉三種加載方式下樁的性能，研究了加載方式對(duì)樁側(cè)阻性能的影響機(jī)制。比較三種加載方式的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在樁頂上拔和樁底上頂兩種加載方式下，豎向荷載引起的附加樁側(cè)向應(yīng)力比為負(fù)，使總的樁側(cè)向壓應(yīng)力減小，而在樁頂下壓加載方式下，豎向荷載引起的附加樁側(cè)向應(yīng)力比為正，使總的樁側(cè)向壓應(yīng)力增加。另外，研究了土的類型、樁長(zhǎng)、樁徑對(duì)不同加載方式下附加樁側(cè)向應(yīng)力比的影響?；谏鲜鼋Y(jié)果，本文

6、認(rèn)為不同加載方式的附加樁側(cè)向應(yīng)力的不同應(yīng)是其側(cè)阻力不同的根本原因。
　　基于上述關(guān)于不同加載方式下樁側(cè)阻力不同的機(jī)制研究，建立了一個(gè)可以考慮接觸面?zhèn)认驂簯?yīng)力對(duì)接觸面力學(xué)參數(shù)影響的模型，該模型給出了在加載過(guò)程中接觸面的最終剪應(yīng)力值 ult、最大切向剛度K與樁側(cè)向壓應(yīng)力比之間的關(guān),max系，并基于破壞時(shí)樁土相對(duì)位移等效原則給出了確定該模型中的關(guān)鍵參數(shù)——等效側(cè)壓力比的方法。利用所建立的模型可以由樁底上頂加載時(shí)接觸面力學(xué)參數(shù)確定樁頂下壓

7、時(shí)接觸面力學(xué)參數(shù)。反之，也是適用的。采用所建立的模型考慮加載方式對(duì)樁側(cè)阻力的影響，利用樁底上頂?shù)臏y(cè)樁資料對(duì)樁頂下壓時(shí)樁的性能進(jìn)行了模擬分析。分析結(jié)果表明，樁頂下壓加載方式下的樁承載力比樁底上頂加載方式下樁的承載力有明顯的提高，其提高的程度與工程經(jīng)驗(yàn)相一致。
　　本文考慮加載方式對(duì)上樁側(cè)阻力的影響，建立了兩個(gè)由O-cell試樁結(jié)果確定整樁P-S曲線的途徑。對(duì)一個(gè)O-cell試樁實(shí)例的分析表明，本文所提供的方法是可行的。本文方法能提供

8、一條包含直線段、過(guò)渡段和破壞段的整樁完整的荷載沉降曲線，完全適用于按有關(guān)規(guī)范規(guī)定的準(zhǔn)則確定整樁的極限承載力，與現(xiàn)有其他方法所確定的整樁荷載沉降曲線比較表明：等位移法和等荷載法由于沒有考慮上樁的壓縮量，所確定的荷載沉降曲線顯著地低估了樁頂沉降；簡(jiǎn)化法和精確法所給出整樁荷載沉降曲線與本文方法 A和方法 B確定的整樁荷載沉降曲線的相應(yīng)段較為接近，但這一點(diǎn)還需進(jìn)一步驗(yàn)證，然而這兩種方法只能提供僅包括直線段和部分過(guò)渡段的不完整的整樁荷載沉降曲線；