黄土层螺钉桩承载特性试验研究

摘要

螺钉桩是一种新型可回收预制桩，具有经济、环保的特点。通过在桩侧表面增设螺纹结构，形同锯齿，可以改善传统桩土接触方式，能显著提升极限承载能力。为研究这种桩型的荷载传递机理与承载特性，采用模型试验与有限元分析相结合的方法，对比分析了螺钉桩和等截面桩在加载过程中的竖向承载特性及桩周土体位移特征，探索了螺纹段长度与螺纹间距对承载力的影响规律。结果表明：螺钉桩荷载-沉降曲线呈缓变型变化特征，极限承载力与桩身材料利用率均优于等截面桩；螺钉桩主要通过桩侧摩阻力传递上部荷载，桩侧阻力约为等截面桩的4.57倍，呈现端承摩擦桩的承载特性；螺钉桩桩侧表面独特的锯齿结构可以充分发挥桩周土体协同工作，以调动螺牙槽口内外侧土体间的抗剪力；增加螺纹段长度可以增大桩身侧面与土体间的齿状咬合区域，从而显著提升螺钉桩极限承载力和材料利用率；随着螺纹间距的增大，螺纹内外侧土体沉降差异变小，破坏方式发生变化。当距径比为0.75～1.0时，螺钉桩极限承载力与桩身材料利用率均取得较大值。研究成果可为螺钉桩基础的设计提供依据。

关键词

螺钉桩 / 模型试验 / 数值计算 / 极限承载力 / 材料利用率