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光伏支架微型錨固式抗拔樁承載特性試驗研究

作者:來源:日期:2020-1-7 9:41:55人氣:1085
      0引言

      近年來,隨著國家能源戰略轉型,太陽能開發利用規??焖贁U大。在建設光伏發電設備群時,同時需要成千上萬的光伏支架,而支架基礎是整個支架系統安全運行的保證。因此,選擇合理的支架基礎形式,是縮短建設周期、節約工程投資的關鍵。


      目前,抗拔樁廣泛應用于大型地下室抗浮、高聳建(構)筑物抗拔海上碼頭平臺抗拔、懸索橋和斜拉橋的錯樁基礎、大型船塢底板的樁基礎和靜荷載試樁中的錨樁基礎。王幼青等”通過對原型抗拔試驗樁進行模擬試驗,分析提出了抗拔樁屬于“突進型破壞"且在極限荷載作用下抗拔樁的變形較小,破壞前兆不易察覺,抗拔樁的樁側阻力隨樁長的增加近似按線性關系減少;張忠苗等2通過分析抗拔樁在軟土地區,在不同上拔荷載作用下的承載特性,得到在上拔荷載作用下,軸力沿著樁身向下緩慢減小,并在樁端底處減小到零。本文在傳統抗拔樁的研究成果的基礎.上,根據光伏支架基礎的受力特點,提出了- -種能夠在大型光伏電站大量應用的新型抗拔樁一微 型錨固式抗拔樁。

      本次試驗選址在西北某光伏電站建設場,通過現場足尺試驗.分析認識不同尺寸的微型錨固式抗拔樁在砂礫石場地的荷載位移規律、極限承載力大小和軸力隨埋深分布規律。以此為基礎,得出相關結論。不僅對以上砂礫地質條件下光伏支架基礎選擇具有十分重要的工程價值,同時還可為其他地質條件下光伏電站支架基礎的設計和理論研究提供參考。1試驗概況1.1 場地條件

      砂礫石試驗場地位于甘肅某光伏電站建設場區,該場地為細礫質堆積型砂礫石土地質0,地層剖面主要為:表層為不同粒徑的礫石,其下為細砂,再下層為砂礫混合層,混合層中填充有大量黏性土。具體地質條件見表1。試驗場地的地下水位較深,可忽略地下水對微型錨固式抗拔樁的影響。

      1.2試驗方案

      為探究在砂礫石條件下,不同樁基參數下的微型錨固式抗拔樁的承載特性,現場足尺試驗共設置8根試驗樁,具體尺寸如表2所示。本試驗采用單樁豎向抗拔靜載試驗4.5],試驗過程中以地面作為反力,試驗是由液壓穿心千斤頂加載,分級等量加載,當施加每級荷載后,拉拔儀表盤讀數達到穩定標準時,再施加下一級荷載,觀測并記錄試驗數據。


      2試驗結果與分析

      2.1  荷載位移曲線

      根據現場試驗采集數據,分別得到圖1樁徑相同,樁長不同的荷載一位移曲線和圖2樁長相同,樁徑不同的荷載-位移曲線。


      由圖1,圖2可看出試樁的荷載一位 移曲線變化規律相近,在發生樁基上拔破壞之前,試樁都呈現為“漸近破壞”的緩變型。在上拔荷載小于極限荷載前一-級或者 前二級荷載時,曲線的斜率較小,上拔位移的發展較為緩慢;隨著上拔荷載的增大,曲線斜率逐漸變大,此時,上拔位移變化較快,同樣的荷載增量導致了較大的位移增量。如以SZ-4樁來說,當上拔荷載從105 kN增大到120 kN時,上拔位移增加了2.17 mm;當從120 kN增大到135 kN時,上拔位移增加了8. 16 mm,該級位移增量達到了前一級增量的4倍左右。因此,可以看到微型錯固式抗拔樁承載變形特性呈現如下性狀:位移在起始階段隨荷載增加發展較為平緩,隨著荷載進一步增大,位移出現陡然增長的特性,然后突然出現拐點,荷載加到極限時,上拔位移迅速增大,抗拔樁破壞。

      由試驗可知,試樁的荷載一位移曲線隨著樁徑和樁長的變化,呈現出一定的排列規律,即上拔位移基本隨著樁徑和樁長的增大而減小,但位移的減小的幅度卻隨著樁長的增加而變小。如在樁長同為4 m樁徑分別為150 mm ,200 mm的試樁,在荷載加載到60 kN時的位移分別為9.71 mm,5. 47 mm,可以看出隨著樁徑的增加,位移逐漸變小。樁徑同為200 mm,樁長分別為2 m,3 m,4m,9m的試樁,在荷載加載到60kN時的位移分別為7.73mm,4.24 mm,3. 18 mm,3. 18 mm,可以看出隨著樁長增加,位移不斷減小,減小的幅度也在變小。


      2.2 樁身軸力分布曲線

      取SZ-7 ,SZ-8試驗樁進行模擬,得到不同長度微型錯固式抗拔樁的軸力隨埋深的分布圖,如圖3,圖4所示。

      通過觀察,發現樁長為9 m的試驗樁SZ-7,SZ-8上部樁身軸力隨埋深變化幅度較大,而樁身下部則與之相反,尤其是4 m以下樁體的軸力基本不再發生變化。因此,微型樁的抗拔力并不是隨著樁長的增大而增大,而是存在一個經濟合理的臨界深度(4 m),同時我們在試驗中也得到樁徑同為150 mm,樁長分別為2 m,3 m,4 m,9 m的極限承載力分別為50 kN,90 kN,120 kN,135 kN;樁徑同為200 mm,樁長分別為2 m,3 m,4m,9 m的極限承載力分別為80 kN,120 kN,135 kN,135 kN。Kulhawayl"]認為樁 土摩擦角以及側壓力系數隨土體埋深的減小共同導致了臨界深度的存在。圖示結果也印證了文獻分析。因此在設計微型錯固式抗拔樁時,建議樁長控制在2m~4m左右為宜。


      3結語

      通過在西北砂礫石場地開展不同尺寸的微型錨固式抗拔樁的現場足尺試驗,對其荷載位移規律、極限承載力大小和軸力隨埋深分布規律進行比較與分析,得到如下幾點結論:

      1)在砂礫石場地地質條件下,微型錨固式抗拔樁的抗拔極限承載力均隨著樁長L、樁徑r的增加而增加;

      2)在微型錨固式抗拔樁在抗拔受力過程中,樁的極限承載力不隨樁深成比例增加,在超過臨界深度(4m)以后樁長對抗拔樁的承載力增加貢獻較小。因此,在設計微型錨固式抗拔樁時,根據試驗結果建議樁長控制在2 m~4 m。

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