抗拔桩作用机制

中国众多学者和工程技术人员在近10年对抗拔桩应用在地下工程抗浮中的研究开展了一定的工作，但并没有完全掌握影响抗拔桩承载力的规律，对抗拔桩的研究大多停留在经验上，系统和深入的研究相对较少，还没有趋于完善的理论研究成果。国内外的专家学者主要将目光集中在抗拔桩的应力传递规律、抗拔桩桩顶荷载与受荷后桩体位移间关系( U-s曲线) 、破坏形态及其机理等方面，并对此开展了大量的研究工作。

抗拔桩在受到地下水浮力的作用时，依靠桩体的自重及桩与周边土体的摩阻力提供抗拔力。抗拔桩与桩周土共同组成桩–土系统内相互作用共同完成荷载传递过程。随着桩顶荷载的增加，桩体逐渐上移，带动桩周土体上移，进而带动外围土体向上移动，这样桩周土体间就会发生剪切变形。等截面抗拔桩抗拔时，主要以桩侧摩阻力提供抗拔力，而变截面(扩底) 抗拔桩的抗拔力大部分由扩大头来提供，在桩侧摩阻力达到极限值时，扩大头还远远未达到极限值。有研究表明，当抗拔桩加载较小时，抗拔桩内力分布和计算可以通过传统计算理论得到，而当加载量达到一定量级时，钢筋和混凝土不再满足变形协调条件，也就不再适用于抗拔桩的内力计算。探究抗拔桩的应力分布特性对研究抗拔桩在抗浮工程中的应用普及有着举足轻重的意义。

不同的地质环境下可选择不同类型的抗拔桩，而随着桩顶荷载的增加，不同类型的抗拔桩的轴力变化也不尽相同。陈杨等对钙质砂中铝管桩桩身轴力的分布规律进行了模型试验研究，试验发现: 模型桩桩顶处轴力最大，大小基本与所受的荷载一致，桩身的轴力随深度增加而减小，并且减小的速率在逐渐增大，桩底处的轴力基本为0。杨柏等对砂岩地质下某一工程的扩底抗拔桩进行了现场极限载荷试验，桩身轴力的分布曲线同样满足上述规律，并提出此时桩身轴力由钢筋轴力和混凝土轴力组成，利用钢筋计测得的不同断面下的钢筋应力来计算。桩身相邻两断面的侧摩阻力合力值由两个断面的轴力差所决定。

吴江斌等采用双套管技术分离桩身与周边土体，对桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的桩身轴力进行了试验，研究表明， 扩底抗拔桩由于扩大头的存在，随着桩顶试桩荷载的增大，扩底抗拔桩距桩端附近的桩身轴力增长幅度较大，而桩侧注浆抗拔桩的桩身轴力增长有限虽然抗拔桩在工程界已经被认为是一种可靠的抗浮措施，但是目前国内外尚未有一套成熟的抗拔桩应力传递机制，极大地限制了抗拔桩在岩土工程中的应用。