第1章绪论
1.1研究背景及意义
在我国境内发现的桩，其使用历史虽然可以追溯到6000多年前的新石器时代，但是由于我们国家的自然科学发展起步相对较晚，对桩基技术的系统认识及应用却始于20世纪。而在此之前，国外19世纪20年代就开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头。19世纪后期，美国和瑞典就有了人类历史上最早的钢管桩和钢筋混凝土预制桩。新中国成立后，尤其是改革开放以后，由于房屋、桥梁、港口等各种基础建设的需要，我国的桩基技术得到了快速的发展。到今天，据不完全统计，我国每年用植量巳达4000万根，并且桩的直径和植的长度都在增长。直径超过1m、长度超过60 m的超粗、超长桩的应用越来越普遍。如北京中国国际贸易中心采用了直径1.5 m、长度为75 m的超长桩；上海金茂大厦、世界环球贸易中心采用了长达83m的超长钢管桩；上海浦西港汇大厦采用了长度迖85 m的超长钻孔灌注桩；温州瑞安皇都大厦采用了长达98m的超长钻孔灌注桩；正在建设中的天津高银金融117大厦试桩最大长度为120 m;杭州的钱塘江六桥，采用长度为130m的钻孔灌注超长桩[2]。当今世界，各个国家对桩基的要求已经不再局限于承载力和沉降了。在兼顾承载力和沉降要求的同时，我们还要求桩基施工讲究经济效益、环保等。因此，桩的种类已经越来越多，其中预制桩凭着高效率及高质量控制等等优点，应用已越来越普遍。螺旋成孔根植注架竹节管桩作为预制管桩的一种应用，在我国虽然才刚刚起步，但在日本已经使用较为成熟。国内对于螺旋成孔根植注浆竹节管桩的研究还比较缺乏，因此有必要对其进行分析研究。
…………
1.2螺旋成孔根植注浆竹节管桩简介
螺旋成孔根植注粟竹节管桩又称静钻根植竹节桩（英文代号为PHDC)，是采用离心工艺生产的带有等间隔竹节状突起的环形截面预应力高强混凝土预制桩，该桩适用于工业与民用建筑的低承台桩基础[3]。目前，在我国螺旋成孔根植注装竹节管桩还很少使用。但在日本，螺旋成孔根植注浆竹节管桩从70年代就已经开始使用，到现在巳有约40年历史了。最近几年，螺旋成孔根植竹节管桩在日本的使用巳经很普遍。对比能使我们对螺旋成孔根植注浆竹节管桩有更好的认识，以下就其分别与挤扩支盘桩、压入式竹节管桩和高喷插芯组合桩进行对比。挤扩支盘桩是在原有的等截面钻孔谨注桩基础上，通过专用挤扩设备在桩身和桩底形成几个扩大的空腔，然后灌注混凝土形成带竹节形的桩，属于灌注桩。而螺旋成孔根植注架竹节管植的竹节形桩芯则是预制的。压入式竹节管桩是将预制的竹节管桩通过采用柴油锤、液压锤进行锸击沉桩或者采用液压式机械进行静压沉桩，将桩体打入土体。螺旋成孔根植注架竹节管桩则是通过螺旋成孔后，孔内有一定的水泥土架液，然后将竹节管桩沉入钻好的孔内。另外由于施工方式的不同，压入式的竹节管桩，其竹节外径比桩身外径大30~100min，而根植竹节管桩竹节外径比桩身外径大150?200mm。可见根植竹节管植比压入式的竹节管柱竹节处突起更多。高喷插芯组合桩和螺旋成孔根植注菜竹节管桩施工方式基本相同，只是二者桩芯不同。前者是常见的预应力管桩桩芯，后者是预制竹节桩桩芯。综上可知，螺旋成孔根植注浆竹节管桩是通过螺旋成孔注装法施工成孔后，将预制的竹节管桩作为桩芯插入水泥土浆，成桩后，使预制的竹节管桩同水泥土一同作用，提供承载力的桩。
……….
第2章静钻根植竹节桩竖向抗压承载理论
2.1概述
桩基作为一种具有承载力高、稳定性好、适用性广等众多优点的有效承载力提供方案，已经获得不容置疑的业内认可。近几年来，我国高速铁路、超高层大楼等的建设对基础的承载力和变形控制提出了更高的要求，这更加大了对桩基础的应用。静钻根植竹节桩虽然是一种新型桩，但也是在以往的桩型基础上发展演变而来，是对以往桩型的一种改进。研究静钻根植竹节桩在竖向荷载作用下的工作特性，不可避免地要在前人已有桩基理论研究基础之上进行。本章对普遍适用的桩基理论进行了总结介绍，并类推分析，提出一些合理的静钻根植竹节桩的竖向抗压承载特性。
………..
2.2普遍适用的桩基理论
桩基理论发展到今天已经很成熟，现有的很多理论对大部分桩都有比较普遍的适用性。对静钻根植竹节桩而言，这些理论同样具有很强的适用性。
2.2.1 桩的竖向荷载传递机理
桩在竖向荷载作用下，受力导致桩身发生相应的压缩变形，桩身与桩周土体之间产生桩向下的相对位移，使土体在与桩的接触面上产生阻止这种变化的向上的侧摩阻力。倘若桩侧摩阻力不能完全阻止桩的这种竖向变形，则一部分竖向荷载将传递到桩底，对桩底的持力土层产生压缩，桩底持力层变形产生桩端阻力。桩最终通过桩侧摩阻力和桩端阻力将荷载传递给周围土体，起到承载的功能。也正是基于桩的这种荷载传递形式，视桩侧摩阻力和桩端阻力在桩的承载力中贡献多少，人为地把桩分为摩擦型桩和端承型桩。根据式（2.3)只要知道了侧摩阻力的分布函数，我们就可以通过对它的一次积分，得到桩轴力沿桩深的分布函数。根据式（2.4),知道桩轴力的分布函数，我们可以求得桩的每个断面的沉降。式（2.5)建立了桩的侧摩阻力和桩截面沉降之间的关系，称为荷载传递函数。荷载传递函数科学地描述了桩的荷载传递机理，但是并不存在一个万能的函数能对不同土层、不同桩型作出准确的荷载传递描述。
………
第3章 静钻根植竹节桩竖向抗压承载试验........29
3.1 概述....... 29
3.3 试桩慨况....... 30
3.4 试验过程与结果分析....... 33
3.5 试验结论....... 37
3.6 本章小结....... 38
第4章 静钻根植竹节桩的竖向承载特性数值模拟....... 39
4.1 概述....... 39
4.2 有限元方法简介....... 39
4.3 ABAQUS模型建立.......41
4.4 静钻根植桩竹节桩的竖向承载特性 .......48
4.5 本章小结....... 54
第5章 不同因素对静钻根植竹节桩竖向承载特性的影响....... 55
5.1 概述....... 55
5.2 竹节间距....... 55
5.3 水泥土厚度....... 58
5.4 水泥土弹性模量....... 6
5.5 自然土体弹性模量....... 62
5.6 本章小结....... 64
第5章不同因素对静钻根植竹节桩竖向承载特性的影响
5.1概述
为了更好地了解不同因素对静钻根植竹节桩竖向承载特性的影响，本章利用数值模拟软件ABAQUS对不同参数的静钻根植竹节桩进行模拟。基本模型采用：芯桩为PHDC800-600 (130) A-800/800-15预制竹节袖，全长40in;成孔直径取为900mni;桩底土体取为15m厚，桩周土体为18m。为了建模的方便，本次将自然土体视为均匀土体，模型的各种材料参数如下表5.1所示：本章摸型依然沿用2D模型，对于本章未提及的参数和边界条件等，取值设定同第4章。为更好研究单一参数的影响，本次模型不设扩大端。参考学者任连伟[22]的研究方式，在基本模型的基础上，通过改变竹节间距、水泥土厚度、水泥土模量、自然土体模量，建立其他不同参数的模型，得到不同的模拟结果，进行对比，从而得出这些不同因素对静钻根植竹节植的竖向承载特性的影响规律。在基本模型的基础上，其他参数保持不变，改变预制竹节桩的竹节间距，分别以600mm> 1400inm和1800min的竹节间距进行模拟，得到桩顶荷载和桩顶沉降曲线，与基本模型（竹节间距1000mm)的曲线进行对比，得到图5.1。从图5.1中可以看出，在其他参数不变的情况下，改变竹节间距对减小桩顶沉降的作用不大。600mm、1000mm和1400nim竹节间距的静钻根植竹节姓，有着差距很小的荷载沉降曲线。
………
结论
静钻根植竹节桩在我国的实际工程应用还很少，缺少现场实测数据。本文选取了比较有限的测桩数据来研究静钻根植竹节桩的竖向承载特性，并采用有限元软件ABAQUS模拟来弥补现场实测数据过少这一不足，主要从静钻根植竹节桩在竖向荷载下的荷载传递机理、承载力影响因素和破坏模式影响因素几个方面着手，得出了关于静钻根植竹节桩竖向承载特性的以下结论：
(1)桩径增加，可以明显提高静钻根植竹节桩的承载性能，在相同的桩顶竖向荷载值下，减小桩顶沉降。
(2)在桩的极限抗压承载力范围之内，成孔直径为900mm的静钻根植竹节桩能够提供与成孔直径为1000mm的钻孔灌注桩类似的竖向承载性能，并且沉降控制能力更好。
(3)水泥土与预制桩结合良好的情况下，二者可以共同工作承担荷载。整桩的荷载传递及应力分布同常规的端承摩擦桩一致，只是预制粧在竹节处会出现应力集中圈，而水泥土在竹节上下处分别会出现应力的减小和增加，自然土则在竹节处出现应力的折线形变化，但不会影响整体的承载力。
(4) ABAQUS模拟的数值与现场实测值有比较好的吻合，因此ABAQUS对模拟静钻根植竹节桩有比较好的适用性。
............
参考文献（略）