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扩大头在抗拔桩中使用的必要性和经济性研究
作者：成超毛风涛汤筠
来源：《城市建设理论研究》2013年第25期
摘要：近年来抗拔桩应用日趋增多，而对抗拔桩的研究还跟不上工程实践的发展，常规的等截面抗拔桩竖向抗拔承载力十分有限。本文分析了抗拔桩的抗拔机理和常见破坏模式，在合理假定的基础上分析扩大头对抗拔承载力所起的作用，根据国内外经验和工程实例对比分析使用扩大头的抗拔桩与等截面抗拔桩相比的经济性。
关键词：抗拔桩；扩大头；数值分析；极限抗拔承载力；经济性
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
引言
近年来不管是民用建筑还是工业建筑，出现高层建筑的现象越来越普遍。而研究发现城市水位在城市大开发时会出现降低，然而当城市建设趋缓时，水位极有可能回升，当水位回升到一定标高时，会对建筑产生较大浮力，而浮力超过桩的极限抗拔承载力时，桩身将会发生破坏，从而建筑损坏甚至倒塌；另外沿海地区的常年地下水位较高，一般年平均水位埋深为
0.5~1m，地下结构工程的抗浮设计显得尤为重要，此时对抗拔桩的性能研究就完全有必要了。传统的抗拔桩一般都是等截面，而常规的等截面抗拔桩承载力十分有限，主要依靠桩侧土的摩阻力来抵抗上拔荷载，而土层往往具有应变软化的性质，即抗拔承载力超过峰值后随上拔位移的增加而逐渐减低，相当不经济，因此并非理想的抗拔形式。随着桩的扩孔技术和施工技术的发展，在桩下面做扩大头以抵抗上拔荷载在工程应用中越来越常见，其最大的优点是经济，用不多的材料和造价来明显改善桩的极限抗拔承载性状。
与承压桩或等截面抗拔桩相比，有关桩下设扩大头的设计，实验资料和研究报告相对比较少，其抗拔机理也有待进一步完善。结合目前现有的抗拔桩机理，分析抗拔桩设扩大头的必要性和经济性。
抗拔桩下扩大头机理
有扩大头抗拔桩的抗拔力由扩大头部分的抗拔力、桩侧摩阻力以及桩的自重三部分组
成。带扩大头桩的抗拔过程基本可以分以下几个阶段:1)桩顶上拔荷载较小时，由上部桩周土层侧摩阻力来承担，此时下部的桩体和扩大头部分承担的荷载很小。2）随着荷载的增大，桩侧摩阻力逐渐下移，扩大头开始发挥作用，由于它对桩端土体压密效应，扩大头上方有限范