劲性搅拌桩的荷载传递规律(1)

第43卷 第6期 2010年6月 天 津 大 学 学 报 Journal of Tianjin University

V ol.43 No.6Jun. 2010

劲性搅拌桩的荷载传递规律

丁永君1，李进军1，刘 峨1，李 辉2

(1. 天津大学建筑设计研究院，天津 300072；2. 天津华汇工程建筑设计有限公司，天津 300381)

摘 要：劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中，形成复合受力桩的一种新桩型．采用堆载反力法，加载方式为慢速维持荷载法，对桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩进行了现场载荷试验，旨在研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力等特性，进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状，并提出该桩型单桩竖向极限承载力标准值的计算公式．研究结果表明：芯桩的置入提高了水泥土搅拌桩的桩身刚度和截面承载力，使极限状态下水泥土的侧摩阻力和桩身混凝土的材料强度得以充分发挥．劲性搅拌桩兼有水泥土搅拌桩和预制桩的优点，具有承载力高、沉降小、造价低和侧摩阻力大的优势，是软土地基中极具潜力的一种桩型．

关键词：劲性搅拌桩；侧摩阻力；荷载传递规律；原型试验；软土

中图分类号：TU473.14 文献标志码：A 文章编号：0493-2137(2010) 06-0530-07

Load Transfer Mechanism of Reinforced Mixing Pile

DING Yong-jun 1，LI Jin-jun1，LIU E1，LI Hui2

(1. Design and Research Institute，Tianjin University，Tianjin 300072，China ；

2. Tianjin Huahui Architectural Design and Engineering Company Limited，Tianjin 300381，China )

Abstract ：Reinforced mixing pile is a new kind of composite pile thatis formed by driving a rigid core pile into the

center of the cement mixing pile，right after the cement mixing pile was constructed. Field loading test of the rein-forced mixing piles with stain gauges has been conducted with static heaped loading that is gradually maintained．Q -s curves ，axis force-depth curves and skin resistance of all soil layers of the reinforced mixing pile under vertical load-ing have been studied. Load transfer mechanism and action of skin resistance of the reinforced mixing pile have beenanalyzed and the formula of its ultimate vertical bearing capacity has been put forward. Experimental results show that the core pile driven in improves the rigidity of the cement mixing pile and bearing capacity of the section，and gives the skin resistance of cement in ultimate states and the strength of the concrete to their full play. As the reinforced mix-ing pile has the advantages of both cement-soil mixing pile and prefabricated concrete pile including high bearing capacity ，small settlement，low costs and high skin resistance，it has great potential as the mixing pile in soft ground.

Keywords ：reinforced mixing pile；skin resistance；load transfer mechanism；prototype experiment；soft ground

近年来，随着桩基技术的普及、提高和发展，桩基技术在土木工程中得到越来越多的应用．劲性搅拌桩作为一种崭新的桩基基础型式，由于其独特的优点而被广泛应用于工业与民用建筑中[1]，并取得了良好的社会效益和经济效益．1998年，本课题组[2]在天津进行了3批共45根原型桩的对比试验工作，初步掌握了劲性搅拌桩的工作特性、设计方法、施工工艺和

收稿日期：2008-12-09；修回日期：2009-03-22. 通讯作者：李进军，[email protected].

检测方法，并应用于试点工程；2000年，吴迈等[3]在河

北工业大学南院草坪进行了2根模型桩试验，初步考查了劲性搅拌桩的侧摩阻力特性；2000年，吴迈等[4]在河北工业大学结构实验室进行了芯桩与水泥土环桩共同工作情况的抗拔试验；1998年，董平等[5]在上海市万里小区进行了6根劲性搅拌桩的竖向承载力试验；2002年，陈颖辉等[6]在云南省昆明市黄土坡谷

作者简介：丁永君（1956— ），男，硕士，教授．

2010年6月 丁永君等：劲性搅拌桩的荷载传递规律 ·531· 堆村进行了4根加芯搅拌桩的竖向静压载荷试验，并应用于基础工程和基坑支护工程中；文献[7-9]利用通用有限元程序对劲性搅拌桩的工作性状进行了三维有限元数值分析．北京地区的干作业复合灌注桩是由水泥土环内包钢筋混凝土灌注桩复合而成，其桩身构造和受力机理与劲性搅拌桩类似[10]．SMW 、日本的肋型钢管水泥土桩及欧美地区pin pile的受力机理与劲性搅拌桩均有相似之处[11-12]．

但对劲性搅拌桩的研究目前仅局限于单桩竖向承载力试验、与预制桩和水泥土搅拌桩的对比试验、模型桩试验和有限元分析，而单桩竖向承载力试验及对比试验已远远不能满足工程中对其的技术参数要求；对于桩，由于土体本身的离散性及试验设备的局限性，模型试验很难反映出桩的工作特性；有限元分析中，对于土体参数、接触面的单元选择以及破坏准则的选择有很大异议，较难得到令人满意的分析结

果．至今有关劲性搅拌桩的荷载传递机理、理论计算、

设计方法等方面都存在不足或不完善的地方，工程应用中多以实践经验为主，设计计算依据也比较少． 为了深入了解劲性搅拌桩的荷载传递机理，促进劲性搅拌桩的应用，完善并发展劲性搅拌桩的理论，笔者通过埋设应变片的足尺劲性搅拌桩的现场静载荷试验[13]，对劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律进行了系统的研究与分析．

1 试验场地工程地质概况

该场地位于天津市西青区郭村，地貌类型属于河流冲积、海积平原，第四纪以来堆积了巨厚的松散堆积物．场区原为农田，地势较平坦，上部为厚度不等的素填土．距离试桩最近的钻孔土层分布及各有关土层物理力学性质指标如表1所示．

表1 各土层的主要物理力学指标

Tab.1 Main physico-mechanical indexes of soil layers

层 序 ① ②1 ②2 ③1 ③2 ④1 ④2 ⑤1 ⑤2

土层名称 人工填土层 黏土 粉质黏土 粉质黏土 粉质黏土 粉质黏土 粉土 粉质黏土 粉土

层厚/m 含水量/％孔隙比 液性指数塑性指数压缩模量/MPa

-

-

- - -

承载力特征值/kPa

-

100 120 100

120 140 150 160 180

- - - - 0.90

- - - - 1.00

2 试桩的设计制作和测点的布置

试验劲性搅拌桩桩径为600mm ，桩长为14m 和

所用的芯桩截面尺寸及配筋如图1所 14.5m 两种，

示．为方便研究劲性搅拌桩侧摩阻力的分布情况，各

个截面尺寸均为270mm ×270mm ，其中上节桩上端

并在处增设3层双向的钢筋网片，钢筋直径为6mm ，

向下200mm 段内减小箍筋间距为50mm ，其目的是保证上节桩在向水泥土中压入和在静载荷试验时桩

图1 芯桩配筋示意

Fig.1 Detailed drawing of reinforcement of core pile

·532· 天 津 大 学 学 报 第43卷 第6期

顶不被破坏．为保证下节桩中的导线顺利到达桩顶，在上节桩中心预埋了直径为40mm 的PVC 管，每间隔

500mm 用直径6mm 的钢筋固定．

本次试验劲性搅拌桩芯桩长均为14m ，由2节7m 长的芯桩对接而成．预埋钢板(M1) 厚8mm ，其中上节桩下端预埋钢板尺寸为254mm ×254mm ，下节桩上端预埋钢板尺

寸为270mm ×270mm ，

为保证下节桩中的导线穿过，在上下节桩的预埋钢板上均打孔，预埋钢筋长为350mm ，连接节点处两块钢板四周用8mm 角焊连接． 针对地质勘察报告，在各个主要土层交界处设置应变片，应变片粘贴在对角的两根钢筋上，桩身应变片的定位见图2．每根桩身共计埋设8组16个应变片．试验采用的电阻应变片的型号为B ×120-10AA ，标准电阻为120Ω，灵敏系数为2.12，栅长10mm ，栅

宽2mm ．

为了防止外界的干扰及保证所测得数据的准确性，试验所用导线均采用高质量铜芯屏蔽导线．贴完应变片后把导线与钢筋有效地绑在一起，以防止浇注混凝土时振捣棒振断导线．

图2 试桩应变片分布

Fig.2 Distribution of stain gauges

3 试验依据

试验采用堆载反力法，加载方式为慢速维持荷载法，竖向抗压静载试验按照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2002) 、《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008) 和《岩土工程技术规范》(DB 29—2000) 中的相关条文进行．

4 试验结果与分析

试验测得3根桩(1号、2号和4号桩) 的荷载-沉

降(Q-s ) 曲线和两根桩(1号和4号桩) 的应变值(3号桩由于施工原因报废，2号桩应变片出现问题未能测得其应变) ． 4.1 极限承载力与沉降

根据试验所得的Q-s 曲线(见图3) 和s -lg t 曲线(见图4) 综合判定试验桩的极限承载力，其中1号桩由于荷载为2300kN 时，其沉降大于上级荷载的2倍且24h 没有达到相对稳定标准，判断其破坏；2号桩由于荷载为2300kN 时，其沉降24h 未达到相对稳定标准，判断其破坏；4号桩由于荷载为2300kN 时，本级沉降为上级沉降的5倍，判断其破坏．3根桩均取破坏荷载的上级荷载即2070kN 为极限承载

图3 Q -s 曲线

(a ) 1号桩

(b ) 2号桩

图4 s -lg t 曲线

Fig.4 s -lg t curves

2010年6月 丁永君等：劲性搅拌桩的荷载传递规律 ·533· 力，对应的沉降分别为14.64mm 、19.20mm 和11.07mm ．单桩承载力特征值下的沉降仅为4mm 左右，从中也可以看出劲性搅拌桩有较高的承载力和较小的沉降．

4.2 桩身轴力及单位侧摩阻力的分布 4.2.1 桩身轴力的计算方法

由试验实测各级荷载下的应变片读数，整理各土层分界处的应变值，假定混凝土与钢筋位移协调，即两者应变值相同，可得到芯桩i 截面处的桩身轴力 N i =(E s A s +E c A c ) εi (1) N i 为i 截面处的芯桩桩身轴力；E s 为钢筋弹性式中：

q s1i =(N i −N i +1) /F i (3) q s1i 为第i 层土中芯桩的平均侧摩阻力；N i 为i 式中：

截面处的芯桩桩身轴力；N i +1为i ＋1截面处的芯桩桩身轴力；F i 为第i 土层中桩的侧表面积，F i =4bl i ，b 为l i 为该土层的厚度．芯桩边长，

根据计算结果绘制的1号和4号桩的芯桩轴力

沿深度的分布曲线见图5，劲性搅拌桩的单位侧摩阻力沿深度的分布曲线分别见图6和图7．

模量，按实验室实测值计算；E c 为混凝土弹性模量，按实验室实测值计算；A s 为钢筋截面积；A c 为混凝土截面积； εi 为i 截面处的应变值．

4.2.2 桩身单位侧摩阻力的计算方法

试验中，应变片都是有意识地安装在各土层的分界面上．由于水泥土的弹性模量较混凝土的弹性模量小数百倍，故可忽略水泥土承受轴向压力，芯桩周围的水泥土只负责传递侧摩阻力，因此假定同一截面处混凝土芯桩和水泥土环桩外侧的总侧摩阻力相等，即有

U 1q s1=U 2q s2 (2) 式中：U 1、q s1分别为混凝土芯桩在此截面的周长和单位侧摩阻力；U 2、q s2分别为水泥土环桩外侧的周长和单位侧摩阻力．

根据上面计算的芯桩轴力值，芯桩的平均侧摩阻力可表示为

(b ) 4号桩

(a ) 1号桩

图5 桩身轴力-深度曲线 Fig.5 Axis force-depth curves

图6 不同荷载级别下单位侧摩阻力沿深度的分布(1号桩) Fig.6 Skin resistance-depth curves with various load levels(No.1)

图7 不同荷载级别下单位侧摩阻力沿深度的分布(4号桩) Fig.7 Skin resistance-depth curves with various load levels(No.4)

·534· 天 津 大 学 学 报 第43卷 第6期

4.3 试验结果分析

4.3.1 劲性搅拌桩的沉降

2号桩芯桩桩端下无水泥土，1号和4号桩均有0.5米的水泥土，而两种类型的桩在极限荷载作用下的沉降相差比较大，可以推测芯桩桩端下的水泥土有效地减小了桩端沉降，尽管其对承载力无太大的影响，这与水泥土搅拌桩临界桩长以下水泥土的作用相似，但这个结论是否具有普遍性还有待进一步试验的证明，它至少可以提示在芯桩桩端下留出一定长度的水泥土对控制沉降是有效的．

4.3.2 劲性搅拌桩的荷载传递规律

水泥土搅拌桩主要受力范围一般在桩顶下5～7倍的桩径范围内，而在其中插入合理长度的刚性预制混凝土芯桩后，其荷载传递与工作机理变得与刚性桩相同．显然，刚性芯桩的插入改变了水泥土桩的工作特性． 在荷载作用下，桩顶的绝大部分荷载首先由混凝土桩芯承担，以剪应力的形式传递给水泥土(根据河北工业大学[3]对水泥土与混凝土芯桩黏结力的室内试验研究表明：当水泥土达到某一强度f cu 时，芯桩与水泥土之间的极限侧摩阻力值至少可以达到0.194f cu ．而实际工程中劲性搅拌桩与桩周土的极限侧摩阻力值在50kPa 左右，比芯桩与水泥土之间的摩阻力值低数倍．可知，劲性搅拌桩在小于极限荷载的荷载作用下，可认为芯桩与周围水泥土共同作用) ，然后由水泥土传递给桩侧土．这样，上部荷载通过混凝土芯桩传递到一定深度范围内，使下部水泥土搅拌桩桩周的侧摩阻力得以发挥，形成从芯桩到水泥土再到土体的过渡，即强—中—弱的抗压强度渐变过程，充分利用了芯桩较大的抗压刚度和大表面积水泥土的侧摩阻力，形成了合理的桩身结构，提高了极限承载力，同时降低了造价． 试验中，芯桩的抗压刚度为0.32×1010N ，而理想状态下软土地区水泥土的无侧限抗压强度在

1MPa 左右，水泥土的弹性模量可取150MPa ，其抗压刚度为0.32×108N ，二者的抗压刚度之比为0.01． 可见水泥土环桩的抗压刚度远小于混凝土芯桩的抗压刚度，因此水泥土环桩承担的竖向荷载可忽略不计，仅考虑其传递剪切应力的作用． 4.3.3 3种桩型荷载传递规律的比较

水泥土搅拌桩的极限承载力一般由桩身强度控制，桩身上部侧阻力发挥比较充分，侧阻力沿桩身分布大致是上部大、下部小的状态[14]；灌注桩属刚性桩，桩顶荷载可以传递到一定深度，但由于桩顶附近桩周软弱泥皮的存在及桩周土体发生松弛，其侧摩阻力也有所削弱，呈现上部小、中部大、下部小的状态，典型的水泥土搅拌桩、灌注桩侧摩阻力分布曲线见文献[1]．如前文所述，劲性搅拌桩集上述两种桩型的优点于一身，但文献[15]中也指出，天津市一般7m 以下水泥土强度明显降低，这对侧阻力发挥情况的影响尚未定论．

4.3.4 劲性搅拌桩侧摩阻力的发挥 由图6和图7可以看出：1号和4号桩相距9m ，但其各土层的侧摩阻力发挥程度并不完全相同，然而其侧摩阻力分布的规律大致是一致的．结合表2和表3，1号和4号劲性搅拌桩的侧摩阻力与规范推荐的混凝土预制桩的侧摩阻力的比值在1.29～3.90之间，但这一结论是否具有普遍性，还有待于进一步试验证明．

劲性搅拌桩之所以有如此高的侧摩阻力，笔者认为有以下原因：首先，在竖向荷载作用下，水泥土有较大的横向变形，导致桩侧产生附加法向应力，从而使桩侧摩阻力增大；其次，水泥土桩在搅拌过程中有一定的喷浆压力，使桩侧土被挤密；再者沉桩时芯桩对其周围的水泥土产生挤压作用，使芯桩侧的水泥土被挤密；同时水泥浆与桩周土的扩散、共生作用加固了桩侧地基土，改变了水泥土环桩与地基土的接触面，良好的桩-土接触面可以提供较大的侧摩阻力．

表2 1号桩极限侧摩阻力对比

Tab.2 Comparison of ultimate skin resistance(No.1)

层 序 ②1 ②2 ③1 ③2

实测劲性搅拌桩侧摩阻力Q 1

规范砼预制桩侧摩阻力Q 2

规范灌注桩侧摩

阻力Q 3

勘察报告灌注桩侧摩阻力Q 4

Q 1/ Q2

Q 1/ Q3

Q 1/ Q4

2010年6月 丁永君等：劲性搅拌桩的荷载传递规律 ·535· 表3 4号桩极限侧摩阻力对比

Tab.3 Comparison of ultimate skin resistance(No.4)

kPa

层 序 ②1 ②2 ③1 ③2

实测劲性搅拌桩侧摩阻力Q 1

规范砼预制桩侧摩阻力Q 2

规范灌注桩侧摩

阻力Q 3

勘察报告灌注桩侧摩阻力Q 4

Q 1/ Q2

Q 1/ Q3

Q 1/ Q4

5 计算方法的提出

结合本课题组所进行的劲性搅拌桩试验结果和

工程中的试桩结果，进行了大量的统计分析，笔者提出：当无试验资料时，劲性搅拌桩单桩极限承载力标准值为

Q uk =ηs u j

p ∑q s i k l i +ηp q pk A p (4)

i =1式中：Q uk 为劲性搅拌桩单桩极限承载力标准值，kN ；

ηs 为劲性搅拌桩桩周侧摩阻力调整系数，可取1.30～

1.70；

u p 为劲性搅拌桩周长，m ；j 为桩长范围内计算侧摩阻力的土层数；

q s i k 为混凝土预制桩桩周第i 层土的极限侧摩阻力标准值，kPa ；

l i 为桩长范围内第i 层土计算侧摩阻力的厚度，m ；ηp 为桩端天然地基承载力折减系数，无可参考经验时可取0.40～0.60，承

载力高时取低值；q pk 为混凝土预制桩桩端处地基土未经修正的承载力标准值，kPa ；A p 为劲性搅拌桩截面面积，m 2．

根据式(4) 计算单桩竖向极限承载力公式计算的劲性搅拌桩极限承载力标准值为1740kN ，该值是试验结果的84%，从中也可见劲性搅拌桩的承载力尚有潜力，而其造价不高，可以说该桩型是近年来研发的性价比最高的桩型之一．

6 结 论

(1) 1、2、4号劲性搅拌桩的极限承载力均为2070kN ，单桩承载力特征值下对应的桩顶沉降为4mm 左右，与同比砼预制桩比较接近，小于同比的钻孔灌注桩．

(2) 劲性搅拌桩的荷载传递规律为：当桩顶作用有竖向荷载时，芯桩承担了绝大部分的荷载，一部分轴力通过芯桩与水泥土环桩之间的剪切应力传递到水泥土桩，然后由水泥土传递给桩侧土，另一部分轴

力由芯桩传递到更深的水泥土层中，水泥土的抗压刚

度相对于混凝土芯桩的抗压刚度而言很小，故可忽略其抗压能力，只考虑其传递剪切应力．由芯桩、水泥土环桩和土体形成强—中—弱的刚度渐弱的结构，合理利用了材料的特长，提高了承载力，降低了造价．

(3) 1号和4号劲性搅拌桩的侧摩阻力与规范推荐的混凝土预制桩的侧摩阻力的比值在1.29～3.9 之间．

(4) 当无试验资料时，劲性搅拌桩单桩承载力标准值可按式(4) 计算．

(5) 劲性搅拌桩在水平荷载作用下的载荷性状的研究亟待解决． 参考文献：

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劲性搅拌桩的荷载传递规律

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

丁永君， 李进军， 刘峨， 李辉， DING Yong-jun， LI Jin-jun， LIU E， LI Hui

丁永君,李进军,刘峨,DING Yong-jun,LI Jin-jun,LIU E(天津大学建筑设计研究院,天津,300072)， 李辉,LIHui(天津华汇工程建筑设计有限公司,天津,300381)天津大学学报

JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY2010，43(6)0次

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相似文献(7条)

1.学位论文 李进军 劲性搅拌桩荷载传递规律的试验研究 2006

劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中，形成复合受力桩的一种新桩型，芯桩的置入提高了桩身刚度和截面承载力，使极限状态下水泥土的侧摩阻力和桩身混凝土的材料强度得以充分发挥，从而用低于混凝土桩的造价获得高于同比混凝土桩的单桩极限承载力。大量工程实践证明，该桩型具有承载力高、造价低、桩身质量稳定可靠、施工工艺简单和环保效益好等优点。

本文通过桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩现场载荷试验，研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载一沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力及其破坏模式等特性，进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状。在本次试验和以前积累的试验资料的基础上，分析了劲性搅拌桩存在的若干问题，并提出相应的建议。结合设计、试验和工程经验讨论了劲性搅拌桩的四种破坏模式，并结合第四种破坏模式对劲性搅拌桩进行优化设计。介绍这种桩的工程应用实例，并对其进行简单的经济比较分析。最后，对需要进一步开展的研究工作进行了探讨。

上述研究成果对劲性搅拌桩的工程应用和进一步研究具有重要的参考价值。

2.会议论文 李进军. 丁永君. 李辉. 刘峨 劲性搅拌桩原型试验研究 2007

劲性搅拌桩是把芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中，形成复合受力桩的一种新桩型.本文首先综合国内外的相关资料，介绍了劲性搅拌桩的发展、应用概况；其次，通过桩身埋设有应变片的劲性搅拌桩现场载荷试验，研究分析劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载-沉降曲线、轴力沿深度变化、各土层所能提供的侧摩阻力等特性，进而分析劲性搅拌桩的荷载传递性状和侧摩阻力的发挥性状；再次，与同场地的钻孔灌注桩的极限承载力和对应的沉降进行了简单的对比分析；最后，对需要进一步开展的研究工作进行了探讨.

3.学位论文 柳博鹏 劲性搅拌桩分别在竖向和水平荷载作用下承载性能的试验研究 2006

本文在分析普通单一材料刚性桩分别受竖向和水平荷载作用的受力特性的基础上，通过对三根现场足尺劲性搅拌桩的试验研究，得到了该类桩分别在竖向和水平荷载作用下的承载力和位移特性。利用桩土体系荷载传递分析计算的基本微分方程及应力——应变转换原理，通过对桩身应力的测试，得到了该桩在竖向荷载作用下芯桩与水泥土桩之间相互作用的特性和水泥土与土之间相互作用的特性以及该桩在水平荷载作用下的桩身内力趋势和桩侧浅层土质的有关力学参数。结合该桩的试验结果，通过分析比较得到该桩水平承载力设计值的m法计算公式。

总之，通过此次试验，可见该桩不但具有很高的竖向承载力，而且具有较高的水平承载力，是一种经济有效的基础形式，适合用于具有深厚软弱地基的多层和小高层建筑。

4.期刊论文 鲍鹏. 姜忻良. 盛桂琳. BAO Peng. JIANG Xin-liang. SHENG Gui-lin 劲性搅拌桩复合地基承载性能静动力分析 -岩土力学2007,28(1)

以有限元程序ANSYS为工具,建立三维有限元模型,分析了劲性搅拌桩在竖向荷载下的桩身应力、位移和不同芯桩长度和截面含芯率的极限承载力以及劲性搅拌桩和混凝土桩单桩极限承载力的差异.对不同地震作用下劲性搅拌桩的桩-土-上部结构的相互作用进行了时程分析,并与桩基础做了对比,进而对影响劲性搅拌桩复合地基抗震性能的主要因素进行了研究.结果表明,劲性搅拌桩所承担的荷载主要由侧摩阻力分担;劲性搅拌桩存在一个最佳内外芯桩长度比和最优截面含芯率.在相同地震作用下,劲性搅拌桩单桩的最大弯矩和剪力均小于桩基础;单桩的最大弯矩出现在距桩顶(0.2～0.4)L处;截面含芯率对劲性搅拌桩弯矩和剪力的影响程度较芯桩长度大,水泥土模量对之影响甚微.

5.学位论文 付宝亮 劲性搅拌桩竖向承载力的试验研究与数值分析 2005

劲性搅拌桩是近年出现的一种新型桩,它是由水泥土搅拌桩和同心插入其中的芯桩组成,芯桩的置入提高了桩身刚度和截面承载力,使极限状态下水泥土侧摩阻力和桩身材料强度得以充分发挥,从而用低于混凝土的造价获得高于同比混凝土桩的单桩承载力.另外该桩还具有施工工艺简单和不污染环境等多方面的优点,是一种很有开发前景的新型桩.

目前针对劲性搅拌桩的竖向承载力理论已有了初步研究,但均是在天津地区针对桩长较小且承载力不高的小型桩.为了提高该桩的使用承载力,从而推广该桩在天津小高层住宅中的应用需对较长桩的竖向承载力进行进一步研究.本文通过对桩长为1 5m的劲性搅拌桩的现场静压试验及采用MARC有限元分析,对该桩长范围的劲性搅拌桩的承载力和受力机理进行了研究.分析了劲性搅拌桩在竖向荷载作用下的荷载传递规律及芯桩与水泥土的荷载分担比；分析了劲性搅拌桩在竖向荷载作用下桩侧摩阻力和桩端阻力随桩顶荷载的变化规律；分析了劲性搅拌桩在竖向荷载作用下桩端阻力及桩侧阻力的发挥性状与桩土位移间的关系及端阻力与侧阻力的荷载分担比.最后在试验研究与数值分析的基础上提出了适合天津地区的较长劲性搅拌桩的承载力经验公式并用工程实例验证了其可靠性.

总之,本文通过试验研究与数值分析得出了一些新结论,为其在天津地区的使用提供了一定的实测资料与理论基础.

6.期刊论文 盛桂琳. 鲍鹏. 孔德志. SHENG Guilin. BAO Peng. KONG Dezhi 劲性搅拌桩复合地基非线性有限元分析 -结构工程师2005,21(3)

以有限元程序ANSYS为工具,对劲性搅拌桩单桩的工作性状进行了分析研究.软土中不同芯桩长度和截面含芯率的劲性搅拌桩的内力和变形的分析.结果表明:劲性搅拌桩的荷载主要由桩侧摩阻力承担,传至桩端的荷载所占比例很小;并且存在一个最佳芯长和最优截面含芯率.进一步与同等条件下的混凝土单桩的对比研究发现,劲性搅拌桩的性能与混凝土桩十分类似,在一定条件下可以替代混凝土桩使用.

7.学位论文 盛桂琳 劲性搅拌桩复合地基性状研究 2005

本文以大型有限元分析软件ANSYS为工具，建立三维有限元模型，针对劲性搅拌桩单桩复合地基在竖向荷载作用下的工作性状进行了数值分析。利用有限元计算分析了不同芯桩长度、不同截面含芯率、不同水泥土模量和土体模量，得到它们的荷载沉降曲线、桩顶沉降曲线、桩身位移曲线、桩身应力曲线、桩顶荷载分担曲线、桩侧摩阻力分布曲线等，通过这些曲线本文对它们的荷载传递规律以及变形特性进行了深入的分析。

　　并采用ANSYS程序，以集中质量模拟上部结构的反馈作用，对不同地震作用下劲性搅拌桩的桩－土－上部结构之间的相互作用进行了时程分析，并与桩基础的地震响应进行了对比分析，对影响劲性搅拌桩复合地基抗震性能的因素进行了研究。

　　本文还简要介绍了群桩在竖向静力荷载和横向动力荷载作用下的工作性状及群桩设计计算的几种方法。

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