论文总字数：19517字

摘 要

因实际工程中装配式钢管桩在放入地下时，桩、土之间采用注浆体填充缝隙。因为界面的两种材料的属性的差异，在受力状态下很容易发生错动，因而界面成为基础的薄弱点。因此在探究桩的抗拔承载力时，有必要探究界面的抗剪强度。这一薄弱因素也是制约装配式钢管桩抗拔承载力的重要因素。而在此实际工程中，因为土、注浆体、钢管桩三种材料在相对较小范围内形成了两层界面。因而在室内直剪实验中，需专门设计针对两层界面同时存在的直剪实验。本文中讲述为了研究双层界面的抗剪强度，通过直剪实验分析总结双层界面的抗剪强度、影响双层界面抗剪强度的因素等。并将直剪实验结果进行拟合，同时使用ANSYS软件建模对直剪实验进行补充。通过对数据的处理得到设计公式中的土层与桩的侧摩阻力。并将设计公式理论值与实验结果进行比较，两者误差在10%以内，通过具体点的抗剪强度使用设计公式求得桩抗拔承载力的方法可行，并且对理论值可用经验修正系数1.08进行修正。

关键词：抗拔桩 直剪实验 双层界面 设计公式

ABSTRACT

When the fabricated steel pipe pile is put underground, grouting body is used to fill the gap between the pile and soil. Because of the difference of the properties of the two kinds of materials in the interface, it is easy to be staggered in the state of force, so the interface becomes the weak point of the foundation. Therefore, it is necessary to explore the shear strength of the interface when investigating the uplift bearing capacity of the pile. This weak factor is also an important factor restricting the uplift bearing capacity of fabricated steel pipe piles. In this practical engineering, because of soil, grouting body and steel pipe pile, two layers of interface are formed in a relatively small range. Therefore, in the indoor direct shear experiment, it is necessary to design the direct shear experiment which exists simultaneously at the two-story interface. In this paper, in order to study the shear strength of the double-layer interface, the shear strength of the double-layer interface is analyzed and summarized by direct shear experiment, and the factors influencing the shear strength of the double-layer interface are also discussed. The direct shear experiment results are fitted and the ANSYS software model is used to supplement the direct shear experiment. The lateral friction between soil layer and pile in the design formula is obtained by processing the data. The theoretical values of the design formula are compared with the experimental results, and the error is less than 10%. It is feasible to obtain the uplift bearing capacity of piles by using the design formula of shear strength at specific points. The empirical correction coefficient 1.08 can be used to modify the theoretical value.

Keywords: pull-up pile; direct shear test; double-layer interface; design formula

目 录

摘要 I

ABSTRACT I

第一章 文献综述 1

1.1 项目研究背景 1

1.2 当前研究现状 1

1.3 当前研究中存在的主要问题 2

1.3.1 实验仪器无规范统一标准 2

1.3.2 影响因素较多，无法完全模拟 3

1.3.3 实验研究相对落后实际需要 3

1.4 本文主要内容 3

1.4.1 确定实验方案与仪器 3

1.4.2 按方案进行实验 3

1.4.3 数据分析与总结 3

第二章 实验设计方案与仪器 4

2.1 实验原理与目的 5

2.2 实验影响因素分析 5

2.2.1 法向应力 5

2.2.2 剪切盒土样的密实度 5

2.2.3 桩-土界面接触面积 5

2.2.4 注浆体厚度 6

2.3 实验方案 6

2.4 实验仪器 6

第三章 实验前期准备 8

3.1 定制实验器材 9

3.2 材料获取 11

3.3 试样制作 12

第四章 模型实验 15

4.1 实验基础数据 15

4.2 直剪实验 15

4.2.1 直剪实验测定界面抗剪强度 15

4.2.2 实验结果 15

4.2.3 界面抗剪强度影响因素探究 16

4.3 拟合直线 17

4.4 ANSYS建模 18

4.4.1 ANSYS建模 18

4.4.2 对模型的验证 18

第五章 验证与结论 21

5.1 与桩实验结果对比 21

5.1.1 计算设计结果 21

5.1.2 公式设计值与桩实验实验值的对比 21

5.2 实验结论 22

致 谢 24

参考文献 25

文献综述

项目研究背景

在当前社会经济快速发展背景下，电力工程建设也随之快速发展，而在这其中，输电线路工程建设又是作为电力工程建设其中很重要的一部分，因而其在整个工程中起着相当重要的影响作用。而伴随着经济的发展，人们的环保意识也在逐渐提高，并且输电线路走廊有着工程区域广、跨度大、区域内地质条件复杂、受环境保护影响施工条件受限的特点，并且输电线路往往不可避免的需要穿过山区丘陵地带。而根据实际工程的经验统计：丘陵地带的电力基础设施施工占据了整个工期的六成以上。因而，如果合理快速的进行山区基础设施施工、提高施工效率也就成了工程之中的关键。

而目前山区输电线路基础工程中所使用的桩基本为灌注桩与钢管桩。灌注桩使用的混凝土通常为现场搅拌。且不论水泥、砂石运输到现场需要大量的人力物力，在现场搅拌施工不仅不容易保证桩的质量的稳定性，同时也容易对丘陵地带的植被造成破坏；钢管桩与之相比则具有刚性好、抗剪能力强、成桩方便等特点，但是由于工程要求，钢管桩普遍管径较大且桩长较长，给山区运输造成了诸多不便。为了解决当前存在的问题，工程上提出一种新的输电线路基础形式——装配式钢管桩，其具有运输方便、生产效率高等特点。

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