基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的螺紋樁承載力計(jì)算方法

螺紋樁是一種由樁芯和連續(xù)螺牙組成的異形截面樁，因形似螺絲釘而得名.其前身包括螺旋鋼樁(螺牙為分離式，一般為1～3片)、預(yù)制螺紋樁、Atlas 樁等，最初由吳敏等借鑒國外相關(guān)樁型設(shè)計(jì)而成，具有良好的承載性能.

近年來，螺紋樁憑借其承載力高、沉降較小、施工效率高、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在房建及交通工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域中得以廣泛使用.然而，目前關(guān)于螺紋樁承載機(jī)理的研究卻主要集中在數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)及現(xiàn)場試驗(yàn)等方面，傾向于從宏觀角度分析螺紋樁承載機(jī)理.李成巍等通過模型試驗(yàn)和數(shù)值分析，研究了螺紋樁的豎向承載機(jī)理，發(fā)現(xiàn)影響螺紋樁豎向承載力的關(guān)鍵因素為土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、螺距及螺牙高度.王國才等通過Abaqus對螺紋樁豎向承載特性及影響因素進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)螺紋樁極限承載力隨(為螺距，為外徑)先增大后減小，并在處于0.5～2時(shí)達(dá)到最大值.孟振等通過室內(nèi)模型試驗(yàn)對比分析發(fā)現(xiàn)在相同條件下，螺紋樁的極限承載力約是普通樁極限承載能力的1～4倍，而蔣鵬程發(fā)現(xiàn)螺紋樁極限承載力比普通樁單樁提高了67%.

在螺紋樁極限承載力計(jì)算方面，常規(guī)方法仍以混凝土圓樁承載力計(jì)算方法為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)修正，主要包括將螺紋樁極限側(cè)摩阻力乘以一定放大系數(shù)、將樁土極限側(cè)摩阻力替換為土體抗剪強(qiáng)度或者將螺紋樁簡化為多支點(diǎn)的摩擦端承樁等.這類方法忽略了螺牙與樁間土的局部相互作用，承載機(jī)制不清的同時(shí)阻礙了計(jì)算精度的提高，易造成工程實(shí)踐浪費(fèi)或安全隱患.因此，若要實(shí)現(xiàn)螺紋樁承載力的準(zhǔn)確計(jì)算，必然要明確螺牙與樁間土的相互作用規(guī)律，嘗試基于解析手段揭示螺紋樁的承載機(jī)理.

綜合當(dāng)前國外螺紋樁破壞機(jī)制的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)于螺紋樁破壞機(jī)制的研究尚不多見，且主要集中于螺紋樁的前身螺旋鋼樁.有關(guān)螺旋鋼樁的研究最早開始于20世紀(jì)60年代，已提出了多種破壞模型：葉片支撐破壞模型、圓柱破壞模型、單層葉片對數(shù)滑裂面破壞模型等.然而，螺紋樁在構(gòu)造特點(diǎn)上與螺旋鋼樁具有較大差異，相關(guān)理論的普適性尚有待商榷.國內(nèi)關(guān)于螺紋樁破壞機(jī)制的研究處于起步階段，目前關(guān)于這方面的報(bào)道為數(shù)不多.董天文等認(rèn)為樁受荷載后樁頂處螺牙下方地基出現(xiàn)壓密區(qū)，繼而壓密區(qū)向外擠出產(chǎn)生滑裂面，最終形成梨形滑裂面破壞區(qū)，螺牙端阻力達(dá)到極限；繼續(xù)加載則螺牙間土柱被剪切破壞，下級螺牙開始承載，直至整個(gè)樁體發(fā)生破壞.孟振提出極限荷載下螺紋樁的兩種破壞模式，即“單獨(dú)承載破壞”與“圓柱形剪切破壞”，并分別討論了兩種模式下的承載力計(jì)算方法及破壞模式的判別方法.

然而，上述理論計(jì)算方法采用的屈服準(zhǔn)則一般為單切應(yīng)力屈服準(zhǔn)則——Mohr-Coulomb(M-C)屈服準(zhǔn)則，忽略了中主應(yīng)力對土體屈服與破壞的影響既有研究表明，往往對材料的強(qiáng)度起到提升作用，而M-C屈服準(zhǔn)則推導(dǎo)的地基承載力顯然不能反映地基實(shí)際情況，結(jié)果偏于保守，具有一定不足.

鑒于此，本文擬基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論，以太沙基極限平衡理論為基礎(chǔ)提出螺紋樁的承載力計(jì)算公式，通過工程實(shí)例驗(yàn)證計(jì)算公式的準(zhǔn)確性及適用性，進(jìn)而討論了統(tǒng)一強(qiáng)度理論參數(shù)(該參數(shù)反映了中間主切應(yīng)力對材料屈服的影響)及螺紋樁關(guān)鍵參數(shù)對螺紋樁承載力的影響，以期進(jìn)一步完善螺紋樁承載理論體系.

1 雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論的M-C表述

雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(1)

根據(jù)既有研究，當(dāng)采用土體黏聚力與內(nèi)摩擦角作為基本參數(shù)時(shí)，可轉(zhuǎn)換為M-C屈服準(zhǔn)則形式：

假定螺紋樁穿過層土體，第層土體厚度為，內(nèi)摩擦角及黏聚力分別為t、t，重度為，則螺牙產(chǎn)生的豎向承載力之和為

=+tan

其中：、分別為屈服面上正應(yīng)力與切應(yīng)力；、分別為統(tǒng)一黏聚力與統(tǒng)一內(nèi)摩擦角.

該準(zhǔn)則具有與M-C屈服準(zhǔn)則同樣的表達(dá)形式，卻可以合理考慮中主應(yīng)力效應(yīng).極限平衡狀態(tài)時(shí)計(jì)算表達(dá)式為

(2)

2 螺紋樁承載力推導(dǎo)

2.1 極限平衡理論及假定

對于單獨(dú)承載破壞模式的螺紋樁，根據(jù)太沙基地基極限承載力計(jì)算方法，螺牙下土體分為3個(gè)區(qū)域，如圖1所示.圖中：面為螺牙底部；面為螺牙頂部；π4-2為朗肯被動狀態(tài)區(qū)面與水平面的夾角；為面上的均布壓力3個(gè)區(qū)域包括彈性壓密區(qū)、輻射向剪切區(qū)、朗肯被動狀態(tài)區(qū)，曲線為對數(shù)螺旋曲線，形式為=etan ，其中為旋轉(zhuǎn)半徑，為初始半徑，為旋轉(zhuǎn)角.本文在推導(dǎo)螺牙極限承載力時(shí)，基于太沙基極限平衡原理的假定，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)際對計(jì)算模型進(jìn)行了一定的簡化，作出如下假定：

(1)考慮到實(shí)際工程中灌注樁與土體的摩擦及咬合作用，假定螺牙下底面完全粗糙，壓密區(qū)與螺牙下底部夾角為，螺旋線中心為點(diǎn)，同時(shí)假定計(jì)算由滑動區(qū)自重引起的承載力時(shí)螺旋中心線也是點(diǎn)

馬來西亞測繪局（JUPEM）為了推進(jìn)馬來西亞空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（MyGDI）建設(shè)，于2002年12月設(shè)立了馬來西亞地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施中心（MaCGDI），歸馬來西亞自然資源與環(huán)境部（NER）領(lǐng)導(dǎo)，取代了之前的土地信息系統(tǒng)國家基礎(chǔ)設(shè)施秘書處（NaLIS）。MaCGDI負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各級政府部門的地理空間信息存取與分發(fā)工作，確保能不間斷地存取和使用最新的、最精確的地理空間數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)“整體功能”立體教學(xué)模式的實(shí)施是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及到教學(xué)理念、教學(xué)管理、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及教材等多方面的改革。以提高醫(yī)學(xué)生崗位勝任力為目標(biāo)的“三導(dǎo)向”培養(yǎng)模式下，專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)過程中構(gòu)建了具有我院特色的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)整體整合課程體系，在實(shí)踐中我們將加強(qiáng)對教師和學(xué)生的全方位評價(jià)，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，我院的“整體功能”立體教學(xué)模式必將不斷地發(fā)展與完善，并將為兄弟院校的教學(xué)模式改革提供有益的指導(dǎo)和借鑒。

在社會工作專業(yè)教育的“非傳統(tǒng)”視角下，上述機(jī)構(gòu)所需的人才培養(yǎng)完全是可以嵌套在已有的社會工作碩士項(xiàng)目的培養(yǎng)環(huán)節(jié)之中，而社會公益高端人才的培養(yǎng)也是屬于社會工作專業(yè)教育與培養(yǎng)范疇內(nèi)應(yīng)該關(guān)照的重點(diǎn)。遺憾的是，我國第一個(gè)旨在培養(yǎng)具備社會責(zé)任感、創(chuàng)新意識、管理能力和實(shí)踐能力，并致力投身于社會公益事業(yè)的高級管理人才或社會企業(yè)家的社會公益管理碩士項(xiàng)目(Master of Social Enterprise Management，簡稱MSEM)，卻是由上述的傳統(tǒng)意義上只關(guān)注于市場或企業(yè)領(lǐng)域經(jīng)管人才培養(yǎng)的北京大學(xué)光華管理學(xué)院與中國銀泰投資有限公司、北京銀泰公益基金會發(fā)起和推行的。

(3)假定邊上豎向力均勻分布且僅考慮土體自重，即=

上述3個(gè)假定中，實(shí)際上面上的側(cè)摩阻力略大于tan，這里主要忽略了極限承載狀態(tài)下樁土界面間殘余黏結(jié)力，考慮到該值與側(cè)摩阻力相比較小，故而未計(jì)入此外，面上豎向應(yīng)力取時(shí)忽略了土體之間抗剪強(qiáng)度提供的豎向應(yīng)力，小于實(shí)際值，然而該面上的豎向應(yīng)力分布形式及數(shù)值的選取一直未得到精確解答本文參考太沙基推導(dǎo)地基極限承載力時(shí)所作假設(shè)，假定面上的豎向壓力為均勻分布，其值取

2.2 螺牙極限承載力計(jì)算

根據(jù)太沙基研究成果，從實(shí)際工程要求的精度出發(fā)，計(jì)算基礎(chǔ)極限承載力時(shí)可將其分為3種原因引起的極限承載力的總和：① 土體無質(zhì)量，有黏聚力和內(nèi)摩擦角，無超載，即=0，≠0，≠0，=0；② 土體無質(zhì)量，無黏聚力，有內(nèi)摩擦角，有超載，即=0，=0，≠0，≠0；③ 土體有質(zhì)量，無黏聚力，有內(nèi)摩擦角，無超載，即≠0，=0，≠0，≠0本文將前兩種原因歸為一類進(jìn)行計(jì)算.

美方語料在構(gòu)建IDC元素時(shí)，大量應(yīng)用指示“特朗普”的名詞詞組及輔助詞項(xiàng)“特朗普政府”“USTR”，突出特朗普及本屆政府推行的政策與往屆政府不同，宣稱其更符合美國人民利益，試圖增強(qiáng)特朗普的聲望，贏得選民支持。因而，“美國人民”“我們”都成為IDC的重要元素，努力構(gòu)建特朗普親民的形象，通過人民的支持獲得其政策的合法性。復(fù)數(shù)名詞“農(nóng)民們”“工人們”“消費(fèi)者們”通過轉(zhuǎn)喻機(jī)制指代美國人民，但將其具體化的話語優(yōu)勢在于引導(dǎo)民眾相信總統(tǒng)在給予人民真切的人文關(guān)懷。

(3)螺牙豎向應(yīng)力.

(1)面上的應(yīng)力.

對于螺旋過渡區(qū)(區(qū)域)，滑動面上土體正應(yīng)力與切應(yīng)力之間關(guān)系為=tan+，其中正應(yīng)力與其產(chǎn)生的摩阻力tan的合力與滑面法向夾角為，即指向螺旋線的中心，如圖2所示圖中：為螺旋曲線的最大旋轉(zhuǎn)角；為螺旋曲線的旋轉(zhuǎn)半徑；、分別是面上的正應(yīng)力、切應(yīng)力；為面上的正應(yīng)力；指數(shù)螺旋線的方程為

=etan

滑動面上取微段d對點(diǎn)求力矩，則d=dcos=d，其中為滑動面長度，為彎矩由點(diǎn)力矩之和為0可得(不計(jì)入滑動區(qū)重力)：

(3)

由式(3)解得：

=(cos+tansin)+

(4)

=tan+

(5)

(2)面上應(yīng)力.

對于彈性壓密區(qū)，假定螺牙達(dá)到極限承載力時(shí)，面上只有正應(yīng)力，而無切應(yīng)力，如圖3(a)所示.圖中：為螺牙底面與土體之間的法向應(yīng)力；為表面與壓密核之間的法向應(yīng)力.則由方向力系平衡關(guān)系可得：

∑=

sin+cos-cos=0

(6)

式中：∑為方向的合力.

解得：

(2)假定承載極限時(shí)面正應(yīng)力為=，其中為靜止土壓力系數(shù)，為土體重度，為埋深；切應(yīng)力=tan，為樁土界面摩擦角，取065，面上土體與螺牙分離，二者相互作用為0

=+tan

(7)

..由埋深、黏聚力、摩擦角產(chǎn)生的承載力

對螺牙受力分析，假定螺紋樁在達(dá)到極限承載力時(shí)，面與土體脫空，二者之間無相互作用，此時(shí)螺牙上受到的豎向力除之外，還包括，如圖3(b)所示.因此螺牙上平均豎向應(yīng)力為

有涂層的原始樣品表面和截面的掃描電鏡圖如圖4所示.圖4(a)顯示，樣品表面有起伏不平的扁平凸起，沒有孔洞.圖4(b)顯示，涂層和碳鋼基底之間結(jié)合緊密，看不到縫隙，涂層內(nèi)部干燥后沒有裂紋.將有涂層的樣品在500 ℃加熱8 h后，其表面和截面掃描電鏡圖如圖5所示.圖5(a)顯示，樣品表面基本上是平坦的，依然看不到孔洞.圖5(b)顯示，涂層和碳鋼基底之間結(jié)合緊密，看不到縫隙.

式中：為螺牙厚度；為螺牙高度；為與黏聚力相關(guān)的承載力系數(shù)；為與埋深相關(guān)的承載力系數(shù).

哄的一聲，人群突然散開，把我擠在了前面，兩副擔(dān)架被人抬了出來。從身材的魁梧程度看，第一個(gè)抬出的應(yīng)該是二狗子，只見那露出的胳膊，密密麻麻布滿了針眼。

..螺距大于臨界螺距 若上下螺牙塑性區(qū)不相互影響，二者之間的距離必然要大于某一數(shù)值，將其命名為臨界螺距.根據(jù)Rao等的研究，若螺旋鋼樁(螺紋樁前身)達(dá)到極限承載力時(shí)產(chǎn)生圓柱形剪切破壞，/的值需小于3，考慮到螺旋鋼樁外徑一般為其內(nèi)徑的數(shù)倍，因此/的值實(shí)際由葉片的螺距與懸臂端長度(對應(yīng)于螺紋樁的螺牙高度)的比值來決定.因此，確定混凝土螺紋樁臨界螺距時(shí)，需對上述方法進(jìn)行一定的修正.結(jié)合《螺紋樁技術(shù)規(guī)程》，本文建議當(dāng)與的比值/<6時(shí)，計(jì)算螺紋樁極限承載力采用圓柱形剪切破壞模型；當(dāng)螺距/>6且>時(shí)，采用單獨(dú)承載破壞模型，即此時(shí)>.

面上的側(cè)向壓力呈三角分布，切應(yīng)力為0，則其合力作用于距離點(diǎn)3處，塊體受力如圖4所示而面上反力作用于距離點(diǎn)23處，并且與面法向夾角為，其方向?yàn)樨Q直向下.

對于區(qū)域，面上反力正指向點(diǎn)，對點(diǎn)取矩為0同時(shí)，取面積微元d，該微元土體到點(diǎn)的水平距離為，假定微元位于點(diǎn)左側(cè)時(shí)為負(fù)，右側(cè)為正，則=-cos(+)，微元重力對點(diǎn)力矩為

d=d=-ddcos(+)

式中：為面積微元到點(diǎn)的距離由點(diǎn)力矩為0可得：

乍見此人，老太醫(yī)和喬十二郎都大吃一驚，此人竟是刑部趙大人。喬十二郎剛想喊一聲“趙伯伯”，趙大人卻不看他一眼，微笑著徑直走向老太醫(yī)。

(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))

(9)

式中：為面上的合力；為土塊的自重.

解得:

譯文二：是不是他的太太有私房錢？瞎掰！弗林特小姐出身于白金漢郡的一個(gè)小地主家庭，兄弟姐妹連她共有十一個(gè)人。

e3tan sincos)2cos

對于承臺受力，內(nèi)力控制截面為XY截面Z向壓力，在左線隧道掘進(jìn)后0#承臺變化量為0.14%，1#承臺變化量為1.1%；彎矩控制截面為YZ截面Y向彎矩，0#承臺變化量為-2.4%，1#承臺變化量為-7.6%，由此可見隧道掘進(jìn)引起的承臺內(nèi)力變化較小。

(10)

(2)塊受力.

(11)

式中：為壓密核自重.

解得：

(12)

即由土體自重引起的螺牙上平均豎向應(yīng)力為

式中：為與土體重度相關(guān)的承載力系數(shù).

綜上，螺牙達(dá)到極限承載階段時(shí)所受的豎向壓力為

目前，GLP-1對β細(xì)胞的保護(hù)作用已經(jīng)得到證實(shí)。其對β細(xì)胞的保護(hù)作用，主要是在促進(jìn)β細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)β細(xì)胞再生以及抑制β細(xì)胞消亡等方面發(fā)揮其作用。GLP-1對β細(xì)胞的保護(hù)作用機(jī)制尚未十分清楚，可能與以下幾個(gè)方面的因素有關(guān)：①GLP-1受體激活后主要通過T細(xì)胞核因子或β連鎖蛋白所依賴的Wnt信號系統(tǒng)，調(diào)節(jié)β細(xì)胞增殖和胰島素生成的關(guān)鍵因子，從而刺激β細(xì)胞的增殖，促進(jìn)β細(xì)胞的生存；②在體外β細(xì)胞系，GLP-1受體的激活能夠保護(hù)β細(xì)胞細(xì)胞功能，免受各種損傷因素的影響。此外，有多種證據(jù)表明GLP-1可以誘導(dǎo)胰腺細(xì)胞、小腸表皮細(xì)胞以及胰腺中胰島來源的前體細(xì)胞分化成為β細(xì)胞或具有分泌胰島素功能的細(xì)胞[9]。

(14)

2.3 螺紋樁極限承載力計(jì)算

(1)塊受力.

當(dāng)>時(shí)，螺紋樁承載力由螺牙承載力、樁芯側(cè)摩阻力、樁底承載力3部分組成.

(1)螺牙承載力.

d高度內(nèi)，螺牙豎向投影面積為

式中：為埋深.

式中：Bd —燃料消耗量（kg/h）；ey —空預(yù)器出口空氣 （kJ/kmol）；e0—空預(yù)器入口空氣（kJ/kmol）；—燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量（m3/kg）；eCO2—爐膛出口二氧化碳 （kJ/kmol）；—環(huán)境溫度下二氧化碳 （kJ/kmol）；—煙氣中二氧化碳體積（m3/kg）—煙氣中過量空氣體積（m3/kg）；ekl —爐膛出口空氣 （kJ/kmol）。

“在雪夜曬月亮，我們都快凍成四根凌冰掛樹上了，你們兩位就披一件葛布的袍子，不冷嗎？烏有先生你還搖著你的紙扇子，會傷風(fēng)的?。　鄙瞎傩怯暾f。

(15)

式中：、分別為土層編號；為第層土體厚度；為第層土體重度；q、c、γ為第層土體承載系數(shù).

(2)樁芯側(cè)摩阻力.

螺牙下土體受力狀態(tài)復(fù)雜，壓密核附近的豎向承載力主要由螺牙提供，本文在計(jì)算樁芯側(cè)摩阻力時(shí)不計(jì)入壓密區(qū)的摩阻力，上下螺牙間有效樁芯摩擦高度為

=--

(16)

式中：為螺牙下側(cè)滑動邊界與點(diǎn)的最大豎向距離.

螺旋線邊界上任意一點(diǎn)與點(diǎn)的豎向距離為

=etan sin(+),+?(0，)

(17)

對求的導(dǎo)數(shù)，令其等于0，得：

etan [cos(+)tansin(+)]=0

(18)

..由滑動區(qū)自重產(chǎn)生的極限承載力

因此：

(19)

螺紋樁樁芯有效摩擦區(qū)展開后如圖7所示，圖中(=0,1,…,)為第層土體底部埋深，為螺牙旋轉(zhuǎn)周數(shù)取微元面積d，則d=ddtan，考慮到埋深遠(yuǎn)大于，忽略土體高度引起的側(cè)摩阻力，故而微元面上的極限摩阻力為

式中：為樁芯側(cè)摩阻力；為第層土體靜止土壓力系數(shù)；()為埋深處的土體自重應(yīng)力.

樁芯極限側(cè)摩阻力為

(20)

(3)樁端承載力.

計(jì)算樁端承載力時(shí)，樁端面積按樁芯底面積來計(jì)算，即=π/4，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為

=

(21)

式中：為端阻力標(biāo)準(zhǔn)值.

綜上，螺距大于臨界螺距的螺紋樁極限承載力計(jì)算公式如下：

=++=

(22)

..螺距小于臨界螺距 當(dāng)≤時(shí)，上下螺牙之間作用交叉明顯，太沙基極限平衡理論不再適用于螺紋樁極限承載力的計(jì)算.根據(jù)既有研究及《螺紋樁技術(shù)規(guī)程》，螺紋樁達(dá)到極限荷載時(shí)沿樁體外徑呈圓柱形剪切破壞，如圖8所示，圖中、分別為圓柱剪切面上不同位置的極限切應(yīng)力.此時(shí)螺紋樁的極限承載力計(jì)算方法如下：

(23)

3 實(shí)例驗(yàn)證及參數(shù)討論

某工地現(xiàn)場試驗(yàn)的樁型中，灌注螺紋樁的內(nèi)徑為400 mm、外徑為560 mm、螺齒寬為80 mm、螺距為700 mm、樁長為8 m、寬厚比為1，干作業(yè)鉆孔樁.現(xiàn)場試驗(yàn)場地工程地質(zhì)條件如表1所示，所在土層為粉質(zhì)黏土，土體重度平均為19 kN/m.

螺紋樁參數(shù)/>6且>，采用式(22)對螺紋樁承載力進(jìn)行計(jì)算，螺紋樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》取 1 000 kPa.當(dāng)取0時(shí)(即按M-C屈服準(zhǔn)則計(jì)算)，螺紋樁承載力計(jì)算結(jié)果如表2所示.

可以發(fā)現(xiàn)，螺紋樁極限承載力理論值為 1 475.3 kN，螺牙提供的承載力達(dá)到了螺紋樁極限承載力的85%左右，而同外徑混凝土圓樁極限承載力約為 1 100 kN，側(cè)摩阻力占總承載力的77%.可以看出，螺牙的存在不但改變了樁體的承載特性，而且大大提高了承載力.同時(shí)發(fā)現(xiàn)，螺牙提供的極限承載力主要由土體、及樁體埋深決定，而滑塊自重(非土體自重)引起的承載力僅占螺牙承載力的1%左右，因此忽略滑塊自重對滑動面的影響，假定對數(shù)螺旋線的中點(diǎn)為點(diǎn)是合理的.

圖9所示為螺紋樁承載力現(xiàn)場實(shí)測與理論值對比圖，圖中為樁所受荷載，為樁體沉降可以發(fā)現(xiàn)，螺紋樁沉降曲線可以分為3個(gè)階段：直線增加段(包括與，下同)、過渡段及迅速沉降段，本文推導(dǎo)的極限承載力下限值正好位于過渡段與迅速沉降段的過渡點(diǎn)點(diǎn)附近.根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，對于緩變型-曲線，取沉降值達(dá)到40 mm時(shí)對應(yīng)的荷載為極限承載力，對于陡降型-曲線，取拐點(diǎn)處荷載為極限承載力.本文中螺紋樁-曲線屬于二者之間的過渡型，在判定極限承載力時(shí)徐春華等選擇沉降40 mm時(shí)的荷載為極限承載力，分別為 2 000 kN及 2 100 kN，但是考慮到過渡點(diǎn)以后樁沉降速率明顯過大，對工程的安全性極為不利.因此，本文認(rèn)為選取點(diǎn)或者點(diǎn)與40 mm之間的某個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的荷載為極限承載力更為合適，即螺紋樁極限承載力在 1 500～2 000 kN之間.從圖9中可以看出，當(dāng)從0增大到1時(shí)，本文方法推導(dǎo)的螺紋樁極限承載力從 1 475 kN增加到了 2 187 kN，增幅約48%，說明極限承載力隨著的增大而顯著提高，計(jì)算過程中考慮該值的影響能更好發(fā)揮土體的承載潛能.當(dāng)值取值合適時(shí)，本文方法計(jì)算結(jié)果與螺紋樁實(shí)際極限承載力將更加接近.

從前文推導(dǎo)中可以發(fā)現(xiàn)，除樁徑等常規(guī)參數(shù)外，影響螺紋樁承載力的主要參數(shù)包括、及.圖10所示為螺紋樁在=0時(shí)滿足單獨(dú)承載破壞條件下極限承載力隨其關(guān)鍵參數(shù)的變化曲線，圖中為參數(shù)尺寸.可以發(fā)現(xiàn)，對螺紋樁承載力影響最為明顯，當(dāng)從0.06 m增加到0.15 m時(shí)，螺紋樁承載力隨之增加了約2倍，從 1 129 kN增加到了 3 096 kN，即較小螺牙高度的增加即可帶來明顯的承載力提升.然而，考慮到當(dāng)螺牙高度較大時(shí)，螺牙懸臂端過長，容易產(chǎn)生沖剪破壞，而且螺牙下土體塑性區(qū)的發(fā)展受到限制，當(dāng)螺牙高度超過到某一數(shù)值時(shí)，反而可能造成螺紋樁承載能力下降，這也是設(shè)計(jì)人員在螺紋樁設(shè)計(jì)過程中需注意的問題.

同時(shí)可以看出，螺牙厚度對螺紋樁承載力幾乎沒有明顯影響，這是因?yàn)槁菁y樁的承載力主要由螺牙下土體提供，而螺牙側(cè)面面積較小，提供的承載力有限，故在螺紋樁設(shè)計(jì)過程中，在滿足螺牙抗剪強(qiáng)度的前提下，可適當(dāng)減小螺牙厚度，為螺牙間土體提供更多的塑性變形空間.當(dāng)螺牙滿足單獨(dú)承載破壞條件時(shí)，隨著螺距的增加，螺紋樁承載力先迅速降低.這是因?yàn)楫?dāng)螺距增加的時(shí)候，與螺旋線傾角相關(guān)的系數(shù)非線性降低，進(jìn)而使得螺牙受力總面積迅速減小，極限承載力銳減.之后當(dāng)螺距增加到一定范圍時(shí)，承載力下降趨于平緩，這時(shí)螺牙提供的承載力僅占樁體的總承載力的一小部分，螺紋樁朝著混凝土圓樁的方向“退化”.因此，在保證螺牙下土體塑性區(qū)能充分發(fā)展的前提下，若要提高螺紋樁承載力，可適當(dāng)減小螺距，使得螺牙下土體盡可能多的產(chǎn)生塑性破壞.

4 結(jié)論

針對螺紋樁承載機(jī)理不清、既有極限承載力計(jì)算不準(zhǔn)確等問題，基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論與太沙基極限平衡理論，推導(dǎo)了螺紋樁極限承載力計(jì)算公式，提出了螺紋樁不同模式下臨界螺距的確定方法和極限承載力計(jì)算方法，并討論了螺紋樁各參數(shù)對其承載力的影響，得出以下結(jié)論：

(1)螺紋樁極限樁承載力是同外徑圓樁的 1.5～2倍，螺牙提供的承載力主要由土體黏聚力、內(nèi)摩擦角及埋深決定，滑塊自重貢獻(xiàn)的承載力相對較小.

(2)統(tǒng)一強(qiáng)度理論參數(shù)從0增加到1時(shí)，螺紋樁極限承載力理論值約增大48%，取值合適時(shí)可以更準(zhǔn)確地預(yù)測螺紋樁實(shí)際承載力，具有較好經(jīng)濟(jì)性、合理性.

(3)螺紋樁關(guān)鍵參數(shù)中，螺牙高度對其極限承載力影響最大，二者基本呈線性相關(guān)，而螺牙厚度對承載力基本不產(chǎn)生影響.

(4)在保證螺牙抗剪滿足要求時(shí)，可適當(dāng)增加螺牙高度，減小螺距，使得螺紋樁樁側(cè)土體最大限度進(jìn)入塑性變形，以提高螺紋樁極限承載力.