[发明专利]一种大直径环型基桩的力学性能模拟方法

说明书

本发明公开了一种大直径环型基桩的力学性能模拟方法，包括确定模型实验相关关系及方案、建立模型桩、制备模型桩周土材料、制备模型箱、实验设备安装及加载、模型实验结果分析和结果对比分析。本发明的有益效果是：通过对桩身沉降，承载力和压缩量三个方面进行描述，并以数值模拟实验的结果规律做参考指导，多角度论证，综合考量，最终判定环型桩、承载性能和力学性能均可以达到与传统实心桩的相同的程度，并应用在实际工程中，为验证环型桩的力学性能随厚径比K的变化，在本次课题设定的厚径比范围中，混凝土的节省量范围为0％～68％，充分证明环型桩能够在保证承载力满足要的情况下，做到节省大量建筑材料，降低施工成本的要求。

技术领域

本发明涉及一种基桩力学性能模拟方法，具体为一种大直径环型基桩的力学性能模拟方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

桩基础作为一种非常古老的建筑基础形式，人们对桩基础的应用距今至少已有上万年，对应材料的发展，桩基础施工技术同样也收到巨大的影响。

目前，根据施工方式的不同主要分为机械施工桩和人工挖孔桩。其中，人工挖孔桩主要是通过借鉴古代掘井技术发展而来，可实现大桩径、施工速度快、方便快捷，且不需要大型施工机械，具有较强的抗震性能，并且造价低，节约成本。大直径人工挖孔实心桩即在大直径实心桩施工的基础上，通过设置模具，在桩身内部形成中空部分，与实心桩相比，环型基桩理论上具有多种优势：1)人工挖孔桩在设计时，根据规范规定，一般是要保留一定的安全储备，即桩身承载力特征值与桩身承载力极限值有很大差距，这也就使桩身强度存在相当富裕的强度，因而材料不能做到物尽其用，尤其是靠近桩身中心部分的混凝土，这一部分的混凝土不与土层接触，仅起到力的传递的作用，如果在桩身混凝土强度允许的情况下，将这一部分的混凝土去除，那么同样尺寸的桩身直径，环型桩可以在满足承载力要求的基础上，节省巨大的混凝土用量，节省工程经费；2)桩基础虽然作为上部建筑的支撑部件，但随着上部荷载的加大，自然导致下部桩基需要对应增加长度和直径来满足要求，这就使得桩基的自重会随之增加，加重地基承载力的负担，尤其是在软弱土层的地区。而环型桩正好能够解决此问题，既节省材料使用，又能降低结构自重。

一般而言，环型桩的成桩工序是先开挖桩孔并施做护壁，然后在桩孔内支模，最后浇筑混凝土。在成桩过程中，中空部分需要下入工人，通过观察内壁，可以更加直观准确的把握成桩质量，对提高工程整体的安全性有很大的提高。此外，如有需要，环型桩还可以作为蓄水井使用。

目前，国内外针对大直径环型桩和传统大直径实心桩的研究中，还存在一些问题，具体如下：

(1)桩基础作为一种使用非常广泛的基础类型，真正应用在城市内高层建筑的案例还较少，主要是因为对环型桩的整体认识还有所欠缺。就目前的情况而言，研究的关注点更多的停留在传统实心桩上，针对传统实心桩的各方面研究如沉降量算法，变形规律，承载力预测等已有大量的研究，而以环型桩作为对象的研究少之又少，现有研究中多数为以某一实际工程为依托，验证环型桩的承载是否能够达到要求或是对更加新型的变截面环型桩的承载力做研究；

(2)环型桩作为一种特殊的桩型，其特点就是中部空心，仅依靠桩身环型侧壁来承担上部荷载。环型桩在实际工作中，桩身各个部位的受力情况，应变大小或是桩身荷载传递规律仍是未知数，现有文献也鲜有完整资料证实；

(3)虽然现在已经有成功使用环型桩作为建筑基础的工程实例，但是环型桩的实际设计仍没有可参考的标准，环型桩中部空心范围大小与哪些因素有关。

此外，环型桩的修建也是需要着重注意的问题，现阶段主要采用一次的薄钢板模板体系，工时长，成本高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种大直径环型基桩的力学性能模拟方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种大直径环型基桩的力学性能模拟方法，

所述大直径环型基桩包括：