螺旋樁是一種樁體表面附有螺旋形葉片的樁基,其中發(fā)揮抗拔功能的樁基也稱為螺旋錨。其施工工法有預制擰人式、現澆式,樁的材料可以分為現澆混凝土、鐵管混凝土、鋼結構和玻璃鋼四種形式。這種樁基礎類型一般具有高承載、施工功效高、環(huán)保等特點,已經廣泛地應用于輸電工程、水利工程、建筑工程等領域的基礎工程。因荷載施加不同、葉片分布特征的不同、樁周材料屬性的差異導致螺旋樁基礎的承載機理不同。 對于變截面、異形的螺旋樁而言,無論是豎向荷載,還是斜向荷載,樁體的力學性質、樁土系統(tǒng)的力學響應、外荷載的傾角以及荷載耦合作用等因素導致了螺旋樁基礎的荷載傳遞機理和破壞模式更為復雜。當前,螺旋樁基礎的豎向荷載、斜向荷載設計理論缺少系統(tǒng)性,荷載傳遞機理、破壞模式、極限承載力計算、群樁沉降計算等諸多方面尚不能滿足工程應用要求。 作者在總結前人研究成果的基礎上,根據樁側葉片分布形式,將該種樁基定義為連續(xù)葉片式螺旋樁和分層葉片式螺旋樁,以樁型參數(葉片距寬比)為主線,研究了螺旋樁基礎的樁土荷載傳遞規(guī)律,提出了豎向、斜向荷載螺旋樁基礎的破壞模式。分別建立了豎向承壓螺旋樁的樁土系統(tǒng)力學模型與荷載位移關系函數,推導了荷載位移函數解;提出了豎向荷載、斜向荷載的單樁和群樁極限承載力計算方法;建立了斜向荷載承壓單樁、抗拔單樁以及抗拔群樁的極限荷載設計理論,建議了斜向荷載承壓、抗拔螺旋樁基礎極限荷載計算的判定條件;建立了地基內部雙集中力的地基應力影響界限深度和螺旋樁基礎沉降計算方法。在數值計算方面,建立了螺旋樁基礎強度折減法極限分析理論,提出了極限荷載判定條件,開展了在豎向荷載、斜向荷載作用下,工程群樁基礎的三維有限元彈塑性分析。這些研究成果與工程樁試驗結果擬合較好,對工程樁設計有一定的指導意義。同時,這些方法對于異形樁基礎研究工作也有借鑒作用。