第二届全国大学生岩土工程竞赛设计报告

1、第二届全国大学生岩土工程竞赛设计报告组长：张铭楷 电话：组员：宋延坤 电话：2017年5月13日一. 作品名称：阿特拉斯之足二. 模型图与说明桩基础单元示意图：桩基础各结构说明：1- 飞翼：灰底白纸板 1）：增强桩基础支撑力2）：增强桩基础摩擦力3）：增强桩身自身刚度2- 桩身：灰底白纸板1）：将上部荷载传至地基2）：减小地基所受压强3）：固沙成体注1. 用于粘接的构件接头在图中并未完全画出。注2. 经测试灰底白纸板白面之间用双面胶连接的连接强度远高于灰面与灰面之间，灰面与白面之间的连接，故重要连接处均采用白面与白面连接为保证避免沙子进入双面胶粘接处导致开胶，采用双面胶外再由透明胶固定的办法进

2、行粘接。三设计思路桩基础承力方式主要为端部支撑力承力以及桩身摩擦力承力，而桩身摩擦力又与桩基础进入地基深度有关，给定的深度为80cm，所以采用主要增大端承力，而辅助增大摩擦力的方法进行设计。1. 桩身：桩身采用上大下小的异形圆台型桩身。优点1） 圆台型桩身上部荷载集中容易将荷载集中在桩身中部避免桩身内部应力偏移而导致桩身失稳破坏。2） 下部因为面积增大而使一定压力下的压强减小从而减小下部砂层所受均布荷载，增大砂层承载力，减小砂层侧向位移。3） 因为上部荷载在砂层中呈现曲线形逐渐增大的形式，设计成圆台型可以减少内部灌注砂对桩身的侧向膨胀力的干扰。具体桩身设计图如下：因为围成的图形正视图为等腰梯形

3、（即两三角形相减）故应用相似可计算出圆锥母线长：2. 飞翼：飞翼采用与封底同样大小的圆形纸片制作。优点：1） 采用飞翼的设计方式将原本光滑摩擦力较小的桩身分为三部分，每层均有飞翼对砂层进行干扰增大桩与砂层的摩擦力。2） 因为先放桩基础再进行填砂使得飞翼与飞翼之间也有砂层提供支撑力从而增大桩基础的端承力，减少灌注所用沙子重量。3） 使用飞翼可以有效的将桩身内部荷载传出，减小自身影响。具体飞翼设计图如下：将桩身长度进行三等分：三. 制作具体样图：1.桩身与飞翼：2.底面：注：图中阴影部分为预留粘胶部位。四. 实际成桩工序：1） 首先打成竖直桩孔。2） 进人工或用活瓣桩尖将已经挖好的竖直桩孔修理成图

4、示模样。3） 随挖随用泥浆进行保护保证泥浆上部浓度高于下部浓度且尽量做到泥浆浓度自下而上逐层递增。4） 在具体位置打出承台（上文飞翼）。5） 灌注混凝土，桩身养护成型。注1. 如上述（3）不易施行可制作一种专门机械兼有挖孔和支护功能。注2. 此桩基础虽下部扩大但总体不会超过2倍，而桩身竖直方向通常在15-20倍桩径，所以一般坡度在1：15-1:20之间坡度较小支护合理应该不会塌孔。注3. 竞赛前一天突然发现我们的桩基础需要灌沙量太大临时决定在桩身内部加一个较小的圆柱限制灌沙量而且对桩基础稳定性影响不大。注4. 成桩工序在4）后加入5）由专门机械中逐渐抽出泥浆并在抽出泥浆部分用钢筋网与混凝土进行

5、加固。直至泥浆全部抽出，并在底面做出钢筋混凝土保护，维护成型。6）在底层开出供圆柱体钢筋混凝土连接的孔洞。7）自口部吊入钢筋混凝土柱。五.桩基础的改进：上述改进方法临时想出有很多并不完善的地方，在此附上下一阶段突围赛对桩基础的改进工艺及改进版的实际成桩工序。1. 突围赛仍旧采用圆台型桩基础。2. 采用灌注桩与管桩结合的办法进行制作。3. 桩身分为内部与外部两部分，外部为灌注桩施工，内部为管桩施工。4. 适当减少桩底面积。此桩基础比较好的解决了最初桩基础因灌沙太多导致扣分严重的问题，又延续了最初桩优良的承载性能。具体形式如下图：六.改进桩基础的实际成桩工序：1） 首先打成竖直桩孔。2）进人工或用活瓣桩尖将已经挖好的竖直桩孔修理成图示模样。3）随挖随用泥浆进行保护保证泥浆上部浓度高于下部浓度且尽量做到泥浆浓度自下而上逐层递增。4）