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螺杆桩是一种上部为圆柱状、下部为螺纹状的变截面桩。与传统的全螺旋灌注桩相比,其具有承载力高、适用性广、成桩速度快、桩型尺寸灵活、无噪音、无振动等优点。但是螺杆桩在理论方面的研究还远远落后于实践,为使螺杆桩能更好的应用于工程实践中,对螺杆桩承载性能的研究是很有必要的。本文在已有螺杆桩承载性能、荷载传递机理以及破坏模式研究的基础上,通过室内模型试验和数值模拟两种方法,深入研究了螺杆桩的承载性能,主要的研究工作如下:(1)总结螺杆桩在桩基领域的研究现状,介绍了螺杆桩在提高承载力方面的优势。并分别对螺杆桩桩身直杆段和桩身螺纹段的桩侧阻力、桩端阻力和单桩极限承载力的计算方法进行理论分析,讨论了螺杆桩单桩承载力的影响因素。(2)以呼和浩特至准格尔新建铁路工程松软土地区螺杆桩复合地基现场试验为依托,基于相似准则,设计几何相似比为1:10的室内模型试验。试验桩采用长径比为16:1的四氟尼龙棒模拟。CFG桩桩长为800mm,桩径为50mm;螺杆桩通过车床加工而成,其各项参数包括:直杆段长300mm,螺杆段长500mm,螺纹叶片外径50mm,内径30mm,叶片底部宽度10mm,顶部宽度5mm,螺距35mm。(3)本次试验共进行两组。第一组在砂土中按横向桩间距为6倍桩径,纵向桩间距为8倍桩径布设,分别埋置3根CFG桩和3根螺杆桩进行单桩承载试验。第二组模型试验将桩体按正方形布设成5行4列的分布,横向桩间距为4倍桩径,纵向桩间距为3倍桩径,其中分别包括2列螺杆桩和2列CFG桩。试验时,取分布在内部的8根桩进行加载,分别进行2组CFG桩单桩复合地基、2组螺杆桩单桩复合地基承载、2组直杆桩单桩承载以及2组螺杆桩单桩承载试验。为对比分析CFG桩、螺杆桩的承载优势,另进行了一组粉土未加固地基的承载试验。(4)对模型试验的结果进行分析,对单桩复合地基承载的结果,绘制荷载—沉降关系曲线、轴力分布曲线、桩土应力比分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。对单桩承载的结果,绘制荷载—沉降关系曲线、桩身轴力分布曲线。经分析得出,CFG桩在砂土和粉土中的单桩极限承载力分别为4kN和3kN,螺杆桩在砂土和粉土中的极限承载力均为5kN。未加固地基、CFG桩单桩复合地基、螺杆桩单桩复合地基的极限承载力分别为167kPa、233kPa、333kPa。CFG桩单桩复合地基相比未加固地基极限承载力提高了40%,螺杆桩单桩复合地基相比CFG桩单桩复合地基极限承载力提高了30%,相比于未加固地基极限承载力提高了一倍。(5)采用ANSYS有限元分析软件,对CFG桩和螺杆桩进行单桩承载有限元分析,并根据计算结果绘制荷载—沉降关系曲线、轴力分布曲线以及侧摩阻力分布曲线,并将数值模拟计算结果与模型试验结果进行对比,验证模型试验的准确性。通过上述研究,对比分析螺杆桩与CFG桩在承载方面异同,明确了螺杆桩在承载性能方面的优势,为日后螺杆桩在工程实践中的应用提供参考。